Fizik makaleleri okumak çoğu kişi için sıkıcıdır. Ancak bazı düşünce deneyleri hem keyifli zaman geçirmenizi hem de arka plandaki bilgiyi daha net kavrayabilmenizi sağlayacaktır. Bu yazımızda da bir düşünce deneyi yapalım. Bu deneyde sabit bir hızla hareket eden bir hız treninde yolculuk yaptığını düşünelim. Diyelim ki trenimizin hızı saatte 1000 km kadar olsun.
Bir kahramanın hareket halindeki bir trenden rakiplerine silahla ateş ettiği düzinelerce aksiyon filmi izlemiş olmalısınız. Şimdi aynısını biz yapmaya çalışalım. Bu trenin içinde bir çatışma çıktığını ve bir silah ateşlendiğini düşünelim. Bu silahtan çıkan merminin hızı da saatte 1000 km olsun. Bu durumda ne olacaktır?
Öncelikle hatırlatalım. Filmlerde gördüğünüz her şeye inanmayın. Sonrasında da sorumuzun cevabını üç bölüm halinde inceleyelim. Bu sayede de referans çerçeveleri kavramı hakkında bilgi öğrenelim.
Bir Trende Ateş Etmek İçin Olası Üç Senaryo
Öncelikle trenimizin hareket halinde olmadığını varsayalım. Bu durumda bir trenin ön kompartımanından silahını ateşlerseniz şüphesiz ki mermi sizden saatte 1000 km hızla uzaklaşacaktır. Bu Newton’un birinci hareket yasasının bir sonucudur. Sonucunda harici bir kuvvet olmadıkça hareket halindeki cisim hareket halinde ve hareketsiz cisim hareketsizlik halinde kalmayı sürdürür.
Bu arada hatırlatalım. Bu bir düşünce deneyi ve hava direncinin olmadığını kabul ediyoruz. Yani mermi asla yavaşlamıyor. Ayrıca tabanca, tüfek veya benzeri bir silahta mermi dönecektir. Hem hava direnci hem de dönüş, merminin rotasından biraz sapmasına neden olur. Ancak bir düşünce deneyinde bunlara gerek kalmaz.
Şimdi senaryoyu biraz değiştirelim. Trenimiz saatte 1000 km hızla hareket etmeye başladı. Peki, bu ateşlenen silahtaki bir mermi için ne anlama geliyor?
Trenin Hareket Yönü ile Aynı Yönde Ateş Etmek
Bir önceki durumda, hiç hareket etmeyen bir trende hareketsiz duruyordunuz. Yani sizinle tren arasındaki bağıl hız sıfırdı. Şimdi tren 1000 km hızla hareket ediyor. Bu trenin içinde durduğunuz için sonucunda siz de 1000 km hızla seyahat ediyorsunuz. Bu nedenle sizinle tren arasındaki bağıl hız bir kez daha sıfır olarak çıkacaktır. Yani, mermi ileri yönde hareket ederken size tamamen normal görünecektir. Ancak bir gözlemci için durum tamamen farklıdır.
Yerde hareketsiz duran bir kişiye, mermi saatte 2000 km hızla gidiyormuş gibi görünür. Kişi yerde durduğu için kendisinin tren ile arasındaki bağıl hızı saatte 1000 km’dir. Ayrıca trene göre merminin hızı da saatte 1000 km’dir. Bu nedenle, yere göre merminin hızı toplam saatte 2000 km olacaktır.
Trenin Hareket Yönü ile Ters Yönde Ateş Etmek
Şimdi, işleri daha da karmaşık hale getirelim. Trenin hareket yönüne ters biçimde silahınızı ateşlediğinizi düşünelim. Bu durumda, yerde hareketsiz duran bir kişiye merminin hızı sıfır gibi görünecektir. Bunun nedeni, mermi ve tren eşit hızda ancak zıt yönlerde hareket ettiğinde, bunların bileşke bağıl hızlarının birbirini götürmesi ve sıfır olmasıdır.
Bu durumda sizi izleyen biri, sizin nişan aldığınızı ve tetiği çektiğinizi görecektir. Ancak ona göre mermi hareket etmeyecek ve dümdüz aşağı düşüyormuş gibi görünecektir. Ancak bunun bir düşünce deneyi olduğunu hatırlayalım. Sonucunda gerçek hayatta mermi ters yönde 1000 km/s hızla gidebilse bile bu hıza ulaşması biraz zaman alacaktır. Kısacası tetiği çektiğinizde anında nihai hızına ulaşmayacaktır.
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.
Sonucunda temel bir fizik bilgisine geri döndük. Bir cismin hareketi onu gözlemleyen kişi veya nesneye göre değişir. Sabit hızla ilerleyen bir cismin hızını sabit duran, aynı yönde ilerleyen ve ters yönde ilerleyen gözlemcilerin hepsi farklı görür. Bu nedenle siz filmlerde gördüğünüze değil bilime inanın. Yazının devamında bir başka ilgi çekici soru ve cevabını inceleyebilirsiniz: Madeni Paraların Kenarları Neden Genellikle Tırtıklıdır?
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- What would happen if you fired a gun on a train moving as fast as a bullet? Bağlantı: https://science.howstuffworks.com/
- What Would Happen If You Shot A Bullet On A Train? Yayınlanma tarihi: 8 Temmuz 2022; bağlantı: https://www.scienceabc.com/
- If You Are Moving at the Speed of a Bullet and Shoot Backwards, What Happens? yayınlanma tarihi: 12 Mart 2013; Bağlantı: https://futurism.com
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de 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 veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
