EVRENSEL ÇEKİM YASASI

NEWTON’UN GENEL ÇEKİM YASASI: Evrendeki tüm cisimler birbirini çeker. Güneş gezegenleri, gezegenler uyduları, gezegenler güneşi, masa kül tablasını, kül tablası sigarayı vb. hep çekerler. Tüm bu çekim kuvvetleri “kütle çekim kuvveti” adını alır. “Newton’un Genel Çekim Yasası” bu kuvveti nicel olarak ifade eden bir yasadır. İki cisim arasındaki çekim kuvveti cisimlerin kütleleri ile doğru orantılı, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

1)Birbirini çeken kütleler ne olursa olsun, daima yani, cisimlerin birbirine uyguladığı çekim kuvveti daima eşit değerde ve ters yöndedir. Örneğin, Dünya Ay’ı ne kadarlık kuvvetle çekerse, Ay da Dünya’yı aynı şiddette çeker. Dünyanın bir cisme uyguladığı kuvvet, o cismin ağırlığını oluşturur. Sözgelimi ağırlığı 650 Newton (yaklaşık 65 kg) olan bir kimse, Dünya tarafından 650 Newton’luk bir kuvvetle çekiliyor demektir. Bu kimse de Dünyayı 650 Newton’luk kuvvetle kendine doğru çeker. Diyeceksiniz ki, madem biz de Dünya’yı çekiyoruz, neden hep biz onun üzerine düşüyoruz? Tabi ki öyle olacak! Büyük kütlelere hareket vermek zordur. Bu nedenle Dünya bizim üzerimize değil, biz onun üzerine düşeriz!

2)Kütle çekim kuvveti hesaplanırken cisimlerin kütleleri, kendi kütle merkezinde toplanmış noktasal kütle gibi alınır.

3)Cisimlerin arasındaki uzaklık olarak da kütle merkezleri arasındaki uzaklık alınır.

ENERJİ(ERKE)

Enerjiye günümüzde ancak matematiksel bir tanım yapılabilmektedir. Enerji, bir cisim ya da sistemin iş yapabilme yeteneği, “yaratılan güç” anlamındadır. Doğrudan ölçülemeyen bir değer olup fiziksel bir sistemin durumunu değiştirmek için yapılması gereken iş yoluyla veya enerji türüne göre değişik hesaplamalar yoluyla bulunabilir. Sözcük, Eski Yunan dilindeki εν = içinde ve εργον = iş kelimelerinden türemiştir, bu açıdan anlam olarak ‘işe dönüştürülebilen’ bir şey olduğu söylenebilir. Fizikte kullanılmaya başlamadan önce genel anlamda ‘güç’ kelimesi yerine kullanılmaktaydı. Enerjinin başka bir tanımı ise, iş ailesinden olup bir fiziksel sistemin ne kadar iş yapabileceğini ya da ne kadar ısı değiş tokuşu yapabileceğini belirleyen bir durum fonksiyonudur.

Albert Einstein kütle ile enerjinin eşdeğer olduğunu çok bilinen E = m. c² formülü ile göstermiştir. Enerji korunumlu bir büyüklüktür, aynı zamanda biçim değiştirebilir. Bunun en sıradan örneği Hidroelektrik Santrallerinde elektrik enerjisine dönüştürülen suyun potansiyel enerjisidir. Bu dönüşüm işlemi pratikte birebir olamaz, kayıplar oluşur. Enerji korunumlu bir büyüklük olmasına rağmen diğer biçime dönüştürülemeyen ve dolayısıyla ısı olarak etrafa yayılan enerji, teknik terimle kayıp olarak nitelendirilir. Enerjinin korunduğunu ilk gösteren James Prescott Joule‘ dur. Joule, deneyinde m kütleli bir cismi, bir makaraya bağlayarak belirli bir yükseklikten aşağıya bırakmıştır. Makara aynı zamanda termal olarak yalıtılmış bir ısı kutusunun içindeki çarklara bağlıdır. Cisim aşağıya indikçe kutunun içindeki çarklar döner ve içerdeki sıvının sıcaklığını ölçen termometrede ΔT kadar bir artış gözlemlenir. Isı kutusunun özısısına ve makaranın sürtünmesine harcanan enerji bu dönüşümdeki kayıplar olarak varsayılırsa, enerjinin biçim değiştirebildiği ve korunumlu olduğu bu sayede gösterilmiş olur.

Enerji hareket eden ve hareketi sağlayan şeydir. Kısacası enerji, harekettir. Kâinatta çeşitli enerjiler mevcuttur. Elektrik enerjisi, su enerjisi. Rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi, nükleer enerji v. s. Enerji çeşitli şekillerde bulunabilir. Fakat bu şekillerin tamamı iki ana başlığa indirgenebilir. Bunlar kinetik enerji ve potansiyel enerjidir.

POTANSİYEL ENERJİ

Cisimlerin bulundukları fiziksel durumlardan ötürü depolandığı kabul edilen enerjidir. Örneğin yükseğe kaldırılan bir cisim, barajlarda biriken su, sıkıştırılan veya gerilen yay potansiyel enerji depolar. Potansiyel enerji yerden yüksekliğe veya cisimdeki değişikliğe bağlıdır. Ep ile gösterilir. Cisimlerin bulundukları durumlardan dolayı sahip oldukları enerjidir. Durağan enerji. İlk bakışta yokmuş gibi görünen enerjidir. Mesela yükseğe asılı bir top potansiyel enerji taşır. Yerçekiminin etkisi ile düştüğünde kinetik enerjiye yani hareket halindeki enerjiye dönüşür.

Yer çekimi Potansiyel Enerjisi: Bir kütle, bulunduğu yerden düşey konumdaki alt bir noktaya göre yüksekte ise, sahip olduğu enerjiye Yer çekimi Potansiyel Enerjisi denir. Yerçekimi sonucunda faydalı iş yapılmasını sağlayan enerjiye yerçekimi enerjisi adını vermekteyiz. Örneğin akmakta olan bir nehir barajdan yerçekimi kuvveti ile aşağı düşerken türbin kanatlarına çarparak, türbini dönmesine sebep olmakta ve  elektrik enerjisinin oluşmasını sağlamaktadır.

Isı (Termal) Potansiyel Enerji: Kömür, petrol, linyit, doğalgaz gibi yakıtların yakılmasıyla ısı enerjisi ortaya çıkmaktadır. Elde edilen ısı enerjisi ilk önce türbinler yardımıyla mekanik enerjiye, daha sonra da jeneratörler yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülebilmektedir. Evlerimizde, kışın ısınmak, mutfak ve banyoda sıcak su elde etmek, yemek pişirmek için ısı enerjisinden sıkça faydalanmaktayız.

Elektrik Potansiyel Enerjisi: Elektrik yüklemesi sebebi ile ortaya çıkan enerjidir. Yüklenmiş partiküllerin hareket enerjisidir. Cisimlerin atom yapısındaki elektronların hareket etmesiyle oluşan kuvvete elektrik enerjisi adı verilmektedir. Elektrik enerjisi maddeye ait bir özelliktir. Gözle görülmez fakat tesiriyle hissedilir. Elektrik enerjisini bugün geceleri aydınlatma için ve ayrıca televizyon, çamaşır makinesi gibi ev aygıtlarını çalıştırmak için  sıkça kullanmaktayız. Elektrik enerjisi diğer enerji çeşitlerinden elde edilebilir ve diğer enerji çeşitlerine kolayca dönüşebilir. Etkileri: 1)Isı etkisi 2)Işık etkisi 3)Magnetik etkisi 4)Kimyasal etkisi 5)Fizyolojik etkisi(canlı üzerinde)

Kimyasal Potansiyel Enerji: Kimyasal tepkime sonucunda ortaya çıkan enerjiye kimyasal enerji adı vermekteyiz. Günlük hayatımızda sıkça kullandığımız pil ve aküler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Pil ve akülerde elektrik enerjisinin depolanması kimyasal yöntemlerle yapılmaktadır. Kimyasal enerji; mekanik, ısı ve ışık enerjisine dönüştürülebilmektedir.

Nükleer Potansiyel Enerji: Atom çekirdeklerinin kararsızlığı nedeni ile oluşan enerjidir. Bu durumdaki nesne, elektromanyetik dalga veya ışık yaydığı için yayınım enerjisi olarak da adlandırılır. Atom çekirdekleri tarafından depolanmış enerjidir. Uranyum, Plütonyum gibi ağır atomların bölünmesi veya helyum, hidrojen, lityum gibi hafif çekirdeklerin birleşmesi sonucunda ortaya çıkmaktadır. Günümüzde birçok ülke, nükleer enerjiden elektrik enerjisi elde etmek amacıyla faydalanmaktadır.

Manyetik Potansiyel Enerji:

Elastik Potansiyel Enerji:

KİNETİK ENERJİ

Hareketin sebep olduğu enerjidir. Hareket eden cisimlerin sahip olduğu enerji şeklidir. Bir cismin kinetik enerjisi ne kadar büyükse cisim o kadar büyük iş yapar. Hız, rölatif (bağıl, göreceli, izafi) bir büyüklüktür. Mesela, yukarı fırlatılan bir taş belirli bir kinetik enerjiye sahiptir. Yukarı hareketi sırasında hızı azaldığından kinetik enerjisi azalır, ancak yükseklik kazandığından potansiyel enerjisi artar. Sürtünme ile olan kayıplar gözönüne alınmazsa, toplam enerji sabit kalır. Bu durum, enerjinin korunumuna bir örnektir. Hareket halindeki enerjidir. Aslına bakarsanız potansiyel enerji de her an kinetik enerjiye dönüşebilecek bir yapıdadır. İçin için hareket halindedir.

Mekanik Enerji: Faydalı iş yapabilen hareket enerjisidir. Hareket enerjisi (kinetik enerji) bir iş yaptığında mekanik enerji olarak ortaya çıkmaktadır. Elektrik santrallerinde türbine çarpan suyun mekanik enerjiye dönüştüğü gibi pense ile kablo keserken, tornavida ile vida sıkarken vb. durumlarda da mekanik enerji üretilmiş olmaktadır. Elde edilen mekanik enerji ile her hangi bir iş yapılabileceği gibi elektrik enerjisi de üretilebilmektedir.

Enerji kullanıldığında, bir tür enerjiden diğer bir türe dönüşmektedir. Örneğin, barajlarda düşmekte olan suyun yerçekimi enerjisi, türbini döndürdüğünde mekanik enerjiye dönüşmektedir.  Bu mekanik enerji, dönen türbinin ucunda bulunan jeneratörde elektrik enerjisine dönüşmektedir. Elektrik enerjisi daha sonra evlerimizde kullanılırken farklı enerji türlerine dönüşmektedir.

ENERJİNİN KORUNUMU

Kapalı bir sistemde, potansiyel enerjinin, kinetik enerjiye veya kinetik enerjinin, potansiyel enerjiye dönüşümünde, her birindeki artma, diğerindeki azalmaya eşittir. Kapalı bir sistemde enerji korunacağından sabit bir değeri vardır. Dolayısıyla enerjideki değişim sıfırdır.

Maddenin yaradılışı, enerjinin maddeye dönüşmesi ile bağlantılıdır. Einstein’ın enerjinin korunumu kanununa göre; enerji, yoktan var olmaz ve varken de yok olmaz. Ancak madde enerjiye dönüşebilir ve enerji de maddeye dönüşebilir. Enerji hep vardır. Başlangıçta, madde yoktu. Yaradan büyük bir patlama ile mevcut olan bu enerjiyi maddeye dönüştürdü. Ve evren oluştu. Gezegenler, yıldızlar, süpernovalar. . . Hepsi yapılarındaki bu enerji ile kendi etraflarında dönmektedirler. Ve bu enerjileri bitip tükendiğinde, patlayıp dağılarak madde yapıları toz haline gelmekte ve ortaya muazzam bir enerji açığa çıkmaktadır. İşte açığa çıkan bu enerji hızla dönerek bir enerji girdabı meydana getirir. Bu girdap ise süpernova patlamalarında, kara delikleri oluşturmaktadır. Bu yüzdendir ki, kara delikler büyük bir çekim gücüne sahiptirler ve çevresine yaklaşan her cismi, büyüklüğü ne olursa olsun kendilerine çekip yutarlar.

Enerji hep vardır. Madde haline dönüştüğünde ise maddenin atom yapısında küçücük bir zerreciğin içine saklanmıştır. Atom çekirdeği parçalandığında ortaya çıkan bu enerji tahmin edilemeyecek kadar büyük ve öldürücüdür. İlginç olan rabbimizin bu güçteki bir enerjiyi bir zerreciğin içine sıkıştırmış olmasıdır. Yeryüzünde bakıp gördüğümüz her şey Allah’ın takdir ettiği bir enerji ile yüklüdür. Ve her şey için bir ömür belirlemiştir. Bakıp ta gördüğümüz dağlar aslında enerji yüklüdür. 27/88-“Sen dağlara bakar da onları donuk-durgun görürsün. Oysaki onlar, bulutların dolaştığı gibi dolaşmaktadır. Her şeyi güzel ve mükemmel yapan Allah’ın sanatıdır bu. Yaptıklarınızdan gereğince haberdardır O. ”

Füzyon, nükleer kaynaşma(füzyon), fizyonun(nükleer parçalanma) tersine, farklı iki element çekirdeğinin birleşerek daha ağır bir element atom çekirdeği oluşturmasıdır. Çekirdek Tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda çok büyük miktarda enerji açığa çıkar.

Füzyon tepkimeleri Güneş‘te her an doğal olarak gerçekleşmektedir. Güneş’ten gelen ısı ve ışık, hidrojen çekirdeklerinin birleşerek helyuma dönüşmesi ve bu dönüşüm sırasında kütle kaybı karşılığı enerjinin ortaya çıkması sayesinde meydana gelmektedir. Kütle kaybının karşılığı enerjinin büyüklüğü Einstein‘in ünlü E = mc² formülüyle rahatlıkla hesaplanabilir.