Ağırlıq qüvvəsi : Anlayışı, Prinsipləri, Əlaqələri

Hər gün hərəkət etdiyimiz, yeriyib qaçdığımız, əlimizdə bir əşya tutduğumuz, hətta nəfəs aldığımız zaman belə bir güc bizə təsir edir. Bu güc – ağırlıq qüvvəsi – təkcə gündəlik həyatımızın ayrılmaz hissəsi deyil, həm də kainatın fundamental qanunlarından biridir. Yer üzündə və ya kosmosda, hər hansı bir planetdə, Ayda, Günəşdə, fərq etməz: hər bir maddi cisim, istər toz zərrəciyi, istər dağ qədər böyük kütlə, daim ağırlıq qüvvəsinin təsirindədir. Hər bir insan, xüsusilə də məktəbdə və ya universitetdə fizika ilə tanış olan hər kəs, bu gücün mahiyyətini, mənbəyini və gündəlik həyatımızdakı rolunu anlamadan real dünyanı tam şəkildə dərk edə bilməz.

Ağırlıq qüvvəsi anlayışı qədim zamanlardan bəri insan zəkasını məşğul edib. Ən sadə müşahidələrdən – alma ağacından düşən meyvədən tutmuş, Günəşin və Ayın hərəkətinə qədər, insanlar həmişə bu görünməz qüvvənin sirrini açmağa çalışıblar. İsaak Nyutonun cazibə qanununu kəşf etməsi ilə bəşəriyyətin kainata baxışında inqilab baş verdi və o gündən etibarən ağırlıq qüvvəsi sadəcə elmi termin deyil, həm də texnologiyanın, sənayenin, hətta gündəlik həyatımızın təməl daşı oldu.

Ağırlıq qüvvəsi anlayışı və əsas prinsipləri

Ağırlıq qüvvəsi – hər hansı bir cismin Yerə və ya başqa bir planetin, ulduzun və ya səmanın cazibə mərkəzinə doğru çəkilməsi nəticəsində yaranan qüvvədir. Bu qüvvə, cismin kütləsi ilə Yer və ya digər səma cisminin kütləsi arasında qarşılıqlı cazibə nəticəsində baş verir. Başqa sözlə, ağırlıq qüvvəsi, cazibə qüvvəsinin bir formasıdır və bu qüvvə, hər bir cismi Yer kürəsinin mərkəzinə doğru çəkir.

Fizikada ağırlıq qüvvəsi F hərfi ilə işarə olunur və ən sadə halda belə ifadə edilir:

F = m × g

Burada:

• F – ağırlıq qüvvəsi (nyutonla ölçülür)
• m – cismin kütləsi (kilogramla)
• g – Yer səthində sərbəst düşmə sürətlənməsi (təqribən 9,81 m/s²)

Bu düsturdan göründüyü kimi, cismin kütləsi nə qədər böyükdürsə, ona təsir edən ağırlıq qüvvəsi də bir o qədər çox olur. Yer səthində bu sürətlənmə sabit kimi qəbul olunsa da, əslində coğrafi en, hündürlük və Yer kürəsinin qeyri-müntəzəm forması səbəbindən kiçik fərqlər göstərir.

Ağırlıq qüvvəsinin mahiyyəti və yaranma səbəbləri

Ağırlıq qüvvəsinin kökü Yer kürəsinin və ya başqa bir göy cisminin kütləsində gizlidir. Bu kütlə ətrafında cazibə sahəsi yaradır və o sahədə olan bütün cisimləri öz mərkəzinə doğru çəkir. Məşhur ingilis alimi İsaak Nyutonun cazibə qanunu bu prosesi belə izah edir:

F = G × (m₁ × m₂) / r²

Burada:

• F – iki cisim arasındakı cazibə qüvvəsi
• G – cazibə sabiti (6,674 × 10⁻¹¹ N·m²/kg²)
• m₁ və m₂ – iki cismin kütlələri
• r – onların mərkəzləri arasındakı məsafə

Bu düsturdan çıxış edərək, Yer səthində gündəlik qarşılaşdığımız ağırlıq qüvvəsi əslində Yerin və cisimlərin cazibəsinin birgə nəticəsidir. Maraqlıdır ki, ağırlıq qüvvəsi, sadəcə Yerin cazibəsi ilə deyil, həm də cismin öz kütləsi və həmin məkanın xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir. Yerin fırlanması, ekvatora və qütblərə olan məsafə, hətta dəniz səviyyəsindən yüksəkliyiniz də ağırlıq qüvvəsinin dəqiq qiymətinə təsir edir.

Fərqləri və əlaqələri

Çox zaman gündəlik danışıqda “kütlə” və “ağırlıq” eyni anlamda işlədilir. Əslində isə bunlar bir-birindən fərqli fiziki anlayışlardır. Kütlə – cismin maddə miqdarını, onun dəyişməz xüsusiyyətini göstərir və yerdən asılı olmayaraq sabit qalır. Ağırlıq isə cazibə qüvvəsinin təsiridir və yerdən, planetdən, hətta konkret ərazinin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq dəyişə bilər.

Məsələn, bir insanın kütləsi Yer üzündə 70 kq-dırsa, Ayda və ya Marsda da kütləsi dəyişməz qalacaq. Amma ağırlıq qüvvəsi həmin səthlərdə daha az olacaq, çünki Ayda cazibə sürətlənməsi (g) təqribən 1,62 m/s², Marsda isə 3,71 m/s²-dir. Bu səbəbdən kosmonavtlar Ayda Yerə nisbətən daha “yüngül” hərəkət edirlər.

Müxtəlif göy cisimlərində cazibə sürətlənməsi və ağırlıq

Bu müqayisə göstərir ki, eyni kütlə fərqli planetlərdə tamamilə fərqli ağırlıq qüvvəsinə malik olur.

Ağırlıq qüvvəsinin gündəlik həyatda rolu və təsiri

Ağırlıq qüvvəsi olmasaydı, Yer üzündə həyat mümkün olmazdı. Bitkilər torpağa möhkəm bağlana, insanlar və heyvanlar yeriyə, suda və havada hərəkət edə bilməzdi. Hər bir əşyanın masa üzərində qalması, yağış damlasının yerə düşməsi, hətta havanın sıxlığı və okeanların səviyyəsi – bütün bunlar ağırlıq qüvvəsi sayəsində baş verir.

İdmandan tikinti sənayesinə, aviasiyadan kosmonavtikanın bütün sahələrinə qədər ağırlıq qüvvəsinin təsirini nəzərə almadan heç bir texnologiya və planlama mümkün deyil. Hər bir körpü, göydələn, avtomobil və ya qatar layihələndirilərkən ağırlıq qüvvəsinin dəqiq hesablanması tələb olunur. Həmçinin, bütün fiziki laboratoriya təcrübələri, gündəlik tərəzi ölçüləri, hətta bədənimizin bədən forması – hər şey bu universal qüvvənin məhsuludur.

Ağırlıq qüvvəsi və sərbəst düşmə hadisələri

Fizikada ən maraqlı eksperimentlərdən biri də sərbəst düşmə hadisəsidir. Cisim yalnız ağırlıq qüvvəsinin təsiri ilə yerə doğru hərəkət edirsə, bu hərəkət “sərbəst düşmə” adlanır. Tarixdə Qalileo Qalileyin məşhur Pisa qülləsində apardığı təcrübə ilə insanlar ilk dəfə anlayıb ki, cazibə qüvvəsi bütün cisimləri eyni sürətlə yerə çəkir. Yəni, eyni yüksəklikdən düşən bir top və tük, havanın müqaviməti olmasaydı, eyni vaxtda yerə çatar.

Bu, ağırlıq qüvvəsinin universal və dəyişməz təbiətini göstərir. Sərbəst düşmə zamanı cismin sürətlənməsi yalnız ağırlıq qüvvəsinin qiyməti ilə müəyyən olunur və bu, həmin məkan üçün sabit sayılır.

Ağırlıq qüvvəsinin kosmosda və digər planetlərdə təzahürü

Ağırlıq qüvvəsi yalnız Yerə məxsus deyil. Bütün planetlər, ulduzlar, qalaktikalar və hətta ən kiçik asteroidlə belə müəyyən cazibə qüvvəsinə malikdir. Astronavtların kosmosda “çəkiçəkmə” effekti ilə üzləşməsi, peyklərin orbitə çıxarılması, hətta Günəş sisteminin sabitliyi ağırlıq qüvvəsinin universal təsiri ilə izah edilir.

Kosmosda, cazibə qüvvəsi zəiflədiyi üçün astronavtlar “sıfır çəkili” vəziyyətdə olurlar və bu, orqanizmdə, əzələlərdə, sümüklərdə bir çox dəyişikliklərə səbəb olur. Planetlər arasında çəkilən cisimlərin orbitləri, Ayın və Günəşin okeanlarda gel-gel hadisəsi, hətta zaman-zaman müşahidə olunan planetlərin bir-birinə yaxınlaşması – bütün bunların kökündə ağırlıq qüvvəsi dayanır.

Ağırlıq qüvvəsinin ölçülməsi və tətbiq sahələri

Ağırlıq qüvvəsinin ölçülməsi üçün ən geniş yayılmış cihaz tərəzidir. Tərəzi vasitəsilə biz cismin ağırlığını müəyyən edirik, amma bu, əslində cazibə qüvvəsinin təsirini ölçməkdir. Müxtəlif tərəzi növləri – yaylı, elektron, mexaniki – fərqli üsullarla ağırlığı ölçsə də, əsas prinsip dəyişmir: cismin kütləsinə təsir edən cazibə qüvvəsinin ölçülməsi.

Müasir elmdə ağırlıq qüvvəsi geofizikada, geodeziyada, geologiyada, mədən sənayesində, hətta hava proqnozlaşdırılmasında və tikinti işlərində xüsusi cihazlarla (gravimetr, akselerometr və s.) dəqiq şəkildə ölçülür. Kosmik tədqiqatlarda isə ağırlıq qüvvəsinin dəqiq qiyməti peyklərin idarə edilməsində, trayektoriyaların hesablanmasında əsas göstəricidir.

Ağırlıq qüvvəsinin fərqli hallarda izahı və praktiki nümunələr

Ağırlıq qüvvəsinin necə işlədiyini başa düşmək üçün gündəlik həyatdan və texnologiyadan bəzi nümunələrə baxaq:

• Liftdə ağırlıq qüvvəsi: Lift yuxarı hərəkət etdikdə cismin üzərinə təsir edən ümumi qüvvə artır, aşağı hərəkət etdikdə isə azalır.
• Dağlarda və yüksək binalarda: Dəniz səviyyəsindən nə qədər yüksəyə qalxsanız, ağırlıq qüvvəsi bir qədər azalır, çünki Yer kürəsinin mərkəzindən uzaqlaşırsınız.
• Okeanlarda gel-gel hadisəsi: Ay və Günəşin cazibəsi Yer səthində suların hərəkətinə səbəb olur.
• Tərəzi ölçüləri: Kütləni deyil, ağırlıq qüvvəsini ölçürük, ona görə də müxtəlif yerlərdə eyni cismin tərəzidə fərqli nəticə göstərməsi mümkündür.

Cəmiyyətdə bəzən ağırlıq qüvvəsi ilə bağlı yanlış təsəvvürlər olur. Məsələn, “Yer fırlanmasa, insanlar uça bilər” kimi ifadələr fiziki baxımdan yanlışdır. Yerin fırlanması yalnız müəyyən kiçik sentrifuqal təsir yaradır, əsas çəkici güc Yerin kütləsinin cazibəsidir. Və ya “Kütlə nə qədər böyükdürsə, yerə bir o qədər sürətlə düşür” – bu da doğru deyil, çünki sərbəst düşmədə yalnız cazibə sürətlənməsi rol oynayır, kütlə fərq etmir.

Ən Çox Verilən Suallar