Yerçekimi İvmesi
Kütleçekim yasasına göre, kütlesi olan her cisim birbirine çekim kuvveti uygular. Uzayda bunu gözlemlemek daha kolaydır. Büyük gezegenlerin yörüngelerinde gezen küçük gezegenler veya Samanyolu galaksisi gibi galaksiler kütleçekimine birer örnektir. Dünya’mızda, kütleçekimini gözlemlemek biraz daha zordur. Bunun nedeni Dünya’nın bize uyguladığı yerçekimi kuvvetinin çok yüksek olasından kaynaklanmaktadır. Biraz daha anlaşılır olması için şöyle bir örnek verelim. Mesele siz bir koltukta oturuyorsunuz ve karşınızda bir de masa var. Kütleçekim yasasına göre masanın sizi çekmesi sizin de masayı çekmeniz gerekir. Ama ne masa sizi çeker ne de siz masayı. Aslında görünüşte böyledir. Siz de, masa da bir kütleye sahip olduğunuz için birbirinize çekim kuvveti uygularsınız. Bu kuvvet hissedilmeyecek kadar küçüktür. Şöyle söylemek daha doğru olur; sizi yerinizden kaldıracak kadar güçlü bir kuvvet değildir bu kuvvet. Çünkü Dünya’nın kütlesi çok çok daha büyük olduğu için size ve masaya büyük bir kuvvet uygular. Bu kuvvet o kadar büyüktür ki sizin, evinizin ve diğer birçok şeyin Uzay’a fırlayıp gitmesini engeller. Roketlerin bile havalanabilmek için güçlü iticilere ihtiyaçları vardır.
Dünya’da kütleçekimini gözlemleyebileceğimiz bir olay olarak gelgit olayını örnek verebiliriz. Ay, Dünya etrafında dönerken bulunduğu yerdeki suların yükselmesine neden olur. Diğer bölgelerdeki solar bu bölgeye çekildiği için diğer kısımlarda da suda azalma olur. Ay, Dünya’nın etrafında döndükçe bu devam eder. Böylece gelgit dalgaları oluşur.
Kütleçekiminden dolayı yerin bizi çektiğinden bahsetmiştik. Bu çekme kuvveti bizim ağırlığımızı oluşturur. Yani tartıya çıktığımızda gördüğümüz değer Dünya’nın bize uyguladığı çekme kuvvetidir.
Newton’un ikinci yasasından yola çıkarsak; bir cismin üzerindeki net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir.
{\mathrm{F}= \mathrm{ma}}
Başka bir deyişle; uygulanan kuvvet, cisimde kütlesiyle ters orantılı olarak ivme oluşturur.
\mathrm{a}=\frac{\mathrm{F}}{\mathrm{m}}
Yerçekimi ivmesini daha iyi anlamak için iki cismi ele alalım
\mathrm{F}=\mathrm{G}\frac{\mathrm{Mm}}{\mathrm{d^2}}
F=Kütleçekim kuvveti
G=Kütleçekim sabiti
M=Cisim kütlesi
m=Cisim kütlesi
d=Cisimler arasındaki mesafe
Formülü yorumlayacak olursak, cisimler arasındaki mesafe arttıkça çekim kuvveti azalacaktır.
Bu formülden ivmeyi çıkarmak için;
\mathrm{F}=\mathrm{ma}=\mathrm{G}\frac{\mathrm{Mm}}{\mathrm{d^2}}
m’ler birbirini götürürse;
\mathrm{a}=\frac{\mathrm{GM}}{\mathrm{d^2}}
elde edilir.
Dünya üzerinde, hepimiz yerkürenin üzerinde olduğumuz için bizim kütlemiz ile yerküre arasındaki mesafe dünyanın yarıçapı olarak alınırsa ve M yerine de dünyanın kütlesi yazılırsa formül şu hali alır;
\mathrm{g}=\mathrm{G}\frac{\mathrm{M_D}}{\mathrm{R^2}}
g=Yerçekimi ivmesi
G=Kütleçekim sabiti
\mathrm{M_D}=Dünya’nın kütlesi
\mathrm{R}=Dünya’nın yerıçapı
Yerçekimi ivmesi g= 9,80665 \mathrm{m}/{\mathrm{s^2}} yaklaşık olarak g= 9,81 \mathrm{m}/{\mathrm{s^2}} alınır.