Fizik daima en ilginç soruları doğuruyor ve bu da onlardan biri. Trenden ateş edilen bir merminin neredeyse hareket etmeme şansı olduğunu biliyor muydunuz? Bu konu fiziğin referans çerçevesi kavramını ele alıyor ve konuyu daha da ilginç hale getirmek için biraz geleceğe gidelim ve trenin merminin hızında hareket ettiğini varsayalım.
Mermi Hızında Giden Bir Tren
Isaac Newton'ın birinci yasasını duymuş olabilirsiniz:
Üzerine etki eden kuvvetler tarafından durumunu değiştirmeye zorlanmadıkça, her cisim durağanlığına veya düz çizgideki düzgün hareketine devam eder.
Isaac Newton'ın birinci yasası.
Bunu biraz yeniden ifade edersek, harici bir kuvvet olmadıkça hareket halindeki cisim hareket halinde ve hareketsiz cisim hareketsizlik halinde kalmayı sürdürür.
Düzgün bir hızda (hızlanmadan veya dönmeden), mükemmel derecede pürüzsüz şekilde hareket eden bir hız treninde penceresiz bir kabinde olduğunuzu hayal edin. Bu şekilde ne kadar hızlı gittiğinizi ve hatta hareket edip etmediğinizi bilemezsiniz. Elinizdeki topu dümdüz havaya attığınızda tren ister hareketsiz veya 1.000 km hızla gidiyor olsun top daima dümdüz geri gelir. Çünkü siz ve top trenle aynı hızda hareket ettiğiniz için topa etki eden tek kuvvet eliniz ve yerçekimidir. Yani yerde hareketsiz olmaktan farksız.
Silahın Ateşlendiği An
Peki, bu ateşlenen silahtaki bir mermi için ne anlama geliyor? Silah mermiyi 1000 km hızla atarsa mermi daima 1000 km hızla silahtan uzaklaşır. 1000 km hızla hareket eden trenin önüne gidip silahı ileriye doğru ateşlerseniz, mermi yine tıpkı tren duruyormuş gibi 1000 km hızla sizden ve trenden uzaklaşır. Ancak yerdeki biri için mermi 2.000 km hızla gidecektir, merminin hızı ve trenin hızı birleşir. Yani mermi yerdeki bir şeye çarptığında onu 2.000 km hızla vurur.
Mermiyi trenin arkasına doğru ters yönde ateşlerseniz mermi yine sizden ve silahtan 1000 km hızla uzaklaşır ancak şimdi trenin hızı merminin hızından çıkarılacaktır. Yerdeki biri veya hedef için mermi hareket etmeyecek ve doğrudan yere düşecektir.
Ses Dalgası Ateşlemek
Bununla birlikte mermiler için geçerli olan sonuç, trenin ön tarafından "ateşlenen" başka şeyler için farklı olabilir. İyi bir örnek ses dalgası. Oturma odanızda stereoyu açarsanız, ses dalgası hoparlörden ses hızında – 1200 km gibi bir değer – "fırlar". Dalgalar havada bu sabit hızla yayılır ve daha hızlı gitmez. Yani 1500 km'lik bir trenin önüne bir hoparlör koyarsanız ses dalgası treni 2700 km hızla terk edemez. Çünkü ses hızını geçemez. Ses hızından daha hızlı hareket eden uçakların sonik patlama yapmasının nedeni bu.
Referans Çerçevesi Hakkında Sık Sorulanlar
Referans çerçevesi nedir?
Referans çerçevesi, bir nesnenin veya sistemin konumunu, hareketini veya yönelimini tanımlamak için kullanılan bir koordinat sistemidir.
Referans çerçevesi görelilik teorisiyle nasıl ilişkilidir?
Görelilik teorisine göre, farklı referans çerçeveleri, yerçekimi ve göreli hareketin etkileri nedeniyle farklı zaman ve uzay ölçümleri yaşayabilir.
Eylemsiz referans çerçevesi nedir?
Eylemsiz referans çerçevesi, herhangi bir dış kuvvet tarafından etkilenmeyen bir nesnenin hareketsiz kalacağı veya sabit bir hızda düz bir çizgide hareket edeceği bir referans çerçevesidir.
Eylemsiz referans çerçevesi nedir?
Eylemsiz referans çerçevesi, hızlanan bir araba veya dönen bir topaç gibi hızlanan veya dönen bir referans çerçevesidir.
Fiziksel olayları analiz ederken uygun bir referans çerçevesi seçmek neden önemlidir?
Uygun bir referans çerçevesi seçmek, nesnelerin veya sistemlerin hareket ve davranışlarını analiz etmeyi kolaylaştırabilir. Bazı durumlarda, belirli bir durumun dinamiklerini tam olarak anlamak için birden fazla referans çerçevesi kullanmak gerekebilir.
Kaynaklar:
- Kapak görseli: California High-Speed Rail Authority
- https://www.britannica.com/science/reference-frame
- https://www.nasa.gov/centers/armstrong/news/FactSheets/FS-016-DFRC.html
