Limit Hız

Herkese merhaba, sizlere bu hafta limit hızdan bahsetmek istedim. Limit hız lisede 11. sınıf fizik konusu olmasının yanında hayatımızın içinde de kendini çokça hissettiren bir konudur. Limit kelime anlamıyla sınır, uç, nokta anlamındadır (Vikipedi). Hayatta her şeyin bir limiti vardır. Hızın da bir limiti var.

Peki hızın limiti olmasaydı neler olurdu?

Hareket halinde olan her şey belli bir hıza sahiptir. Ağaçtan düşen bir yaprağın, uçan bir kelebeğin, koşmakta olan bir çocuğun hızı vardır. Düşmekte olan yağmur damlasının, yağan kar tanesinin hızı vardır. Limit hızı ise hızın gelebileceği maksimum değerdir. Eğer limit hız olmasaydı hızın değeri sonsuza kadar artardı.

Bir an böyle olduğunu düşünelim… Hızı olan canlı ve cansız varlıkların 1/2mv2’den dolayı kinetik enerjileri vardır (m kütleyi, v hızı ifade etmektedir). Dolayısıyla yağan yağmur ve karın hızı sürekli artacağı için kinetik enerjileri de artacaktır. Böyle bir durumda ise devasa bir enerjiye sahip olan yağmur damlaları ve kar tanecikleri temas ettiği her şeye zarar verirdi. Limit hız olmasaydı yağan yağmur tanecikleri beynimizi delip geçerdi. O sevimli yağmurda ıslanmak için yapılan yürüyüşlerden eser kalmazdı. Yağan yağmur damlaları, kar tanecikleri birer katile dönerdi. Rastladıkları her şeyi ezer geçerdi. İşte limit hız olmasaydı hayat tamamen yaşanmaz bir hal alırdı.

Limit hıza ulaşabilmek için havanın direncinin olması gerekmektedir.

Hava dediğimiz atmosfer, sürtünmeli bir ortamdır. Atmosferimizde bulunan gaz ve çok küçük katı tanecikler onu sürtünmeli bir ortama dönüştürmektedir. Sürtünmeyi oluşturan tanecikler de bu ortamda hareket eden canlı cansız varlıklara hareketlerine zıt yönde bir direngen kuvvet uygulamaktadır.

Yere düşen hareketlinin hızı sürekli artar.

Hız arttıkça direngen kuvvet de artar. Direngen kuvvet cismin ağırlığına eşit olduğu an hareketlinin sahip olduğu net kuvvet sıfır olur. Newton’un ikinci hareket kanunu olan F=ma (F kuvvet, m kütle ve a ivmedir) formülüne göre kuvvet sıfır olursa ivme de sıfır olur. İvme hızın değişimidir. Dolayısıyla ivme sıfır ise hız değişimi sıfır olur yani hız sabit kalır. Sonuç olarak direngen kuvvet hızın sürekli artmasını engelleyerek hareketi limit hızda sabitler.

Tamamen havası boşaltılmış büyük bir cam fanus düşünelim. İçerisinde aynı yükseklikte buluna bir tüy ve demir bilyeyi aynı anda yere bıraktığımızı hayal edelim.

Sizce hangisi daha kısa sürede yere düşer? Bu sorunun cevabı demir bilye gibi görünse de cevap farklıdır. Cevap; “İkisi de aynı anda yere düşer.” olacaktır. Çünkü havası boşaltılmış ortam demek içerisinde hiçbir gaz ve katı taneciklerinin olmaması demektir. Yani bu ortamda hareket eden cisme hareketine zıt yönde uygulanan bir direngen (direnç) kuvvet olmaması demektir.

Sürtünmeli bir ortam olan atmosferde ise durum bundan farklıdır. Aynı yükseklikteki tüy ve demir bilyeyi aynı anda yere bıraktığımızda daha ağır olan demir bilye yere daha kısa sürede çarpacaktır. İşte bu direnç kuvveti, limit hızın oluşmasına sebep olan önemli bir etkendir.

Evrende var olan her şey bir düzen içerisindedir.

Her şeyin bir yaratılış amacı vardır. Büyük-küçük, önemli-önemsiz diye ayırt etmeden canlı-cansız her şey bir nedene hizmet eder. Fizik ve bilim ise bize evreni anlamamız için yardımcı olmaktadır. Dolayısıyla doğayı, yaratılışı, evreni merak ediyorsak merakımızı giderecek olan bilgi bilimin içindedir. O bilgiye ancak ve ancak bilimle uğraşarak sahip olabiliriz. Son olarak, eğer bilimi anlamak ve ona sahip olmak istiyorsak her yazımda belirttiğim gibi bilime önem vermeli ve kendimizi bu doğrultuda geliştirmeliyiz.

Abdullah bin Mesud’un dediği gibi;

“Bir kum tanesinin sırrını çözmeyi başarsaydık, bütün dünyanın sırrını öğrenmiş olurduk.”.

Çiğdem Mertoğlu