Mermi hızında giden bir trenin içinde birine ateş ettiğinizde ne olacağını anlamak için Newton’un hareket yasaları, göreli hız kavramı ve özel görelilik teorisi gibi fiziksel prensiplere başvurmak gerekir.
Sabit bir hızla hareket eden bir trenin içinde olduğunuzu hayal edin. Diyelim ki trenin hızı saatte 1000 km olsun. Aynı zamanda, trenin içinde bir silah ateşlendiğini ve merminin de saatte 1000 km hızla hareket ettiğini düşünelim. Peki, bu durumda ne olur?
Aksiyon filmlerinde kahramanların hareket halindeki trenlerden ateş ettiğini ve mermilerin olağan şekilde hedeflerine ulaştığını görmüş olabilirsiniz. Ancak, fizik yasaları bu tür sahneleri her zaman doğrulamaz. Şimdi, bu senaryoyu üç farklı referans çerçevesinden inceleyerek gerçekte ne olacağını anlamaya çalışalım.
Bir Trende Ateş Etmek İçin Olası Üç Senaryo
Öncelikle trenin hareket etmediğini varsayalım. Bu durumda, trenin içinde bir tabanca ateşlediğinizde, mermi namludan saatte 1000 km hızla çıkacaktır.
Newton’un Birinci Hareket Yasası gereği, harici bir kuvvet etki etmediği sürece hareket halindeki bir cisim hareketini sürdürür, hareketsiz bir cisim de hareketsiz kalır. Eğer hava direnci veya sürtünme gibi dış etkenler yok sayılırsa, mermi sabit bir hızla yoluna devam eder ve doğrusal bir hareket izler.
Ancak, gerçek hayatta hava direnci ve merminin dönme hareketi nedeniyle rotasında küçük sapmalar oluşabilir. Yine de, bu düşünce deneyinde hava direncini ihmal ediyoruz ve merminin tamamen düz bir yolda ilerlediğini kabul ediyoruz. Şimdi trenimiz saatte 1000 km hızla hareket etmeye başladı. Peki, bu ateşlenen silahtaki bir mermi için ne anlama geliyor?
1. Trenin İçindeki Bir Gözlemci İçin
Eğer trenin içinde bulunuyorsanız, trenin hareket ettiğini fark etmezsiniz. Newton’un görelilik ilkesi gereğince, kapalı bir sistemde sabit hızla hareket ediyorsanız, fizik yasaları hareketsiz bir ortamla aynıdır. Örneğin, bir uçakta giderken havaya bir top attığınızda, top size göre normal bir şekilde düşer. Benzer şekilde, trenin içinde olan biri için mermi her zamanki gibi namludan çıkar ve normal hızında (1000 km/s) hareket eder.
2. Trenin Dışındaki Bir Gözlemci İçin
Dışarıdan bakan bir gözlemci için durum farklıdır. Eğer mermi trenin hareket yönüne doğru ateşlenirse, Newtoncu mekaniğe göre merminin toplam hızı şu şekilde hesaplanır.
Bu durumda dış gözlemci, merminin normalden iki kat daha hızlı ilerlediğini gözlemleyecektir. Ancak mermi, trenin ters yönüne doğru ateşlenirse, o zaman:
Bu, dışarıdan bakan biri için merminin havada asılı kaldığını ve doğrudan yere düştüğünü gösterir. Bu, aksiyon filmlerinde genellikle yanlış gösterilen bir durumdur. Eğer tren mermiyle aynı hızda giderken ters yöne ateş edilirse, dışarıdan bakan biri merminin havada süzüldüğünü görebilir.
Işık Hızına Yakın Hızla Giden Bir Trende Ateş Edersek Ne Olur?
Eğer trenin hızı ışık hızına yakın olsaydı, Newton mekaniği artık yeterli olmazdı. Bu durumda da Einstein’ın Özel Görelilik Teorisi devreye girerdi. Göreliliğe göre, hızlar Newton mekaniğindeki gibi doğrudan toplanmaz. Bunun yerine, özel görelilikte hızlar şu formülle birleştirilir:
Işık hızına yakın hızlarda hareket eden bir trenden ateşlenen bir mermi, dışarıdan bakan bir gözlemciye göre asla ışık hızını aşamaz. Özel görelilik yasaları, hızların birbirine basitçe eklenmesini engeller. Çünkü evrende hiçbir fiziksel nesne, ışık hızını geçemez.
Şu ana kadar anlattıklarımız size bir hayal ürünü gibi gelmiş olmalıdır. Ayrıca gerçek hayatta bunun asla mümkün olmadığını da düşünebilirsiniz. Oysa ki efsanevi program Mythbusters’ın “Soccer Ball Shot from Truck” isimli bölümünde bu deney denenmişti. Arzu edenler buradan bölümü izleyebilirler.
Sonuç Olarak
Gerçek dünya aksiyon filmlerindeki gibi işlemez. Fizik yasaları, mermilerin ve hareket eden nesnelerin nasıl davrandığını belirler. Bu yüzden aksiyon sahnelerine değil, bilimin ortaya koyduğu gerçeklere güvenmeliyiz..
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- What would happen if you fired a gun on a train moving as fast as a bullet? Kaynak site: How Stuff Works. Yayınlanma tarihi: 25 Eylül 2023. Bağlantı. What would happen if you fired a gun on a train moving as fast as a bullet? /
- What Would Happen If You Shot A Bullet On A Train? Yayınlanma tarihi: 8 Temmuz 2022. Bağlantı: What Would Happen If You Shot A Bullet On A Train/
- If You Are Moving at the Speed of a Bullet and Shoot Backwards, What Happens? yayınlanma tarihi: 12 Mart 2013. Bağlantı: If You Are Moving at the Speed of a Bullet and Shoot Backwards. What Happens?
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
