Geçen gün yatakta uzanmış telefona bakarken o meşhur sakarlığımı yine yaptım. Telefon elimden kaydı ve paaaat diye suratıma yapıştı. O an burnumun sızısı geçene kadar aklımdan geçen tek şey şu oldu: “Bu yer çekimi benimle şahsi bir problem mi yaşıyor?” Şaka bir yana, o telefonun suratımda yarattığı etki, aslında lise fizik derslerinde gördüğümüz o sıkıcı formüllerin en canlı kanıtıdır.
Peki, teknik olarak konuşursak (ama sıkmadan), bir cisim yere düşerken yer çekimi kuvveti iş yapar mı? Cevabı baştan vereyim ki heyecanı kaçsın: Evet, bal gibi de yapar. Ama gelgelelim bu işin mantığına; çünkü ezberleyince sınavdan sonra unutuyoruz, mantığını kavrayınca ömür boyu kalıyor.
Fiziksel Anlamda İş Dedikleri Şey Aslında Ne?
Şimdi günlük hayattaki iş ile fizikteki iş birbirine çok karışıyor. Sabah kalkıp ofise gitmek ya da bilgisayar başında saatlerce oturmak fizikte iş sayılmıyor (biliyorum, çok saçma ama kurallar böyle).
Fizikçilerin “İş yapıldı” demesi için iki şart var:
- Bir cisme kuvvet uygulayacaksın.
- Cisim, uyguladığın o kuvvet yönünde hareket edecek (yer değiştirecek).
İnsanlar en çok “fiziksel anlamda iş nedir” diye aratıyor çünkü kafalar burada karışıyor. Formülümüz basit: W = F . x (İş = Kuvvet x Yol). Yani kuvvet var, yol var, o zaman iş var.
Düşen Cisimde Olay Nasıl Dönüyor?
Diyelim ki elindeki kalemi bıraktın. Kalem nereye gidiyor? Aşağıya. Peki, yer çekimi (mg) kalemi ne tarafa çekiyor? O da aşağıya.
Kuvvetin yönü ile hareketin yönü aynı. İkisi de aşağıya bakıyor. Bu durumda yer çekimi kuvveti, cisim üzerinde pozitif iş yapmış oluyor. Yani yer çekimi, cisme kendi enerjisini aktarıyor, onu hızlandırıyor. Telefonun elimden kaydığında suratıma çarpana kadar hızlanmasının sebebi de bu; yer çekimi o kısacık mesafede bile telefonun üzerinde iş yaptı ve ona bir kinetik enerji kazandırdı.
Sıkça sorulan “yer çekimi iş yaparsa enerji ne olur” sorusunun cevabı da burada gizli. Yer çekimi iş yapınca, cismin potansiyel enerjisi azalıyor (çünkü yüksekliği azalıyor) ama buna karşılık kinetik enerjisi artıyor (hızlanıyor). Enerji yok olmuyor, sadece kılık değiştiriyor.
Peki Ya Tam Tersi? (Yer Çekimine Karşı İş)
Şimdi senaryoyu tersine çevirelim. Çantanı yerden alıp sırtına taktın. Burada iş yapan kim? Sensin. Peki yer çekimi ne yapıyor? O hala aşağı çekmeye çalışıyor ama sen cismi yukarı kaldırıyorsun.
İşte burada “yer çekimine karşı yapılan iş” devreye giriyor. Kuvvet aşağı, hareket yukarı. Zıt yönlü oldukları için yer çekimi burada “negatif iş” yapıyor, yani harekete direniyor. Biz ise kas gücümüzle yer çekimine kafa tutup, cisme potansiyel enerji yüklüyoruz.
Kısaca Yer Çekimi Tembel Değil, Bayağı Çalışkan
Özetle; bir elma ağaçtan düşerken, yağmur damlası süzülürken ya da o telefon suratımıza doğru intihar dalışı yaparken, yer çekimi kuvveti fiziksel anlamda iş yapar. Çünkü uyguladığı kuvvetle cismi aynı yönde hareket ettirir.
Bu konuyu sadece “W = m.g.h” formülünden ibaret görmeyin. Olay tamamen kuvvet ve hareketin dansı. Eğer ikisi aynı yöne gidiyorsa, orada bir iş, bir enerji transferi ve muhtemelen (telefon örneğindeki gibi) biraz da acı vardır.
Bir dahaki sefere elinden bir şey düşürdüğünde sakarlığına değil, fiziğin tıkır tıkır işleyen yasalarına kızabilirsin.