EINSTEIINMN ÜNLÜ FORMÜLÜ
Einstein ışığın hızı (c) nin en yüksek hız olduğunu söyler. Öyleyse e = mc‘ formülünü neden kullanır ? c1, c’den büyük değil midir ?
Sorunun bu son kısmına verilecek cevap hem «evet», hem de «hayır» dır. Eğer c’nin yalnız sayısal kısmını düşünürsek, c2, c’den büyük olabilir, c = 300.000.000 olduğuna göre c2 = 300.000.000 X 300.000.000 = 90.000.000.000.000 eder ki, bu tabii 300.000.000’den büyüktür.
Bununla beraber c, 300.000.000’a veya herhangi bir sayıya eşit değildir. Bir sayı kendi kendine bir hız değildir. Bunun için ayrıca birimlere ihtiyaç vardır, saatte kilometre, saniyede metre v.b. gibi, c aslında saniyede 300.000.000 metredir. Şimdi bunun karesini alırsanız, böylece hem sayılan hem de birimleri birbiriyle çarpmak zorundasınız. Başka bir deyişle c2 = 300.000.000 saniyede metre X 300.000.000 saniyede metre, ya da 90.000.000.000.000.000 (saniyede metre)2. (Saniyede metre)2 olan bir değer ise artık bir hızı simgeleyemez. Bu bir hız karesidir ki o artık tamamiyle başka birşeydir. Bundan dolayı c2’nin sayısal yön bakımından c’den büyük olması, c’nin muhtemel maksimum hız olması ile hiç bir ilişkisi yoktur.
Şimdiye kadar bana kimse Einstein’m denkleminde c2’nin bir de m ile çarpılmasından dolayı sayısal değerin daha da büyüdüğünü belirterek bir soru sormadı. Varsayalım ki m bir kilograma eşit olsun, (çünkü o bir kitleyi simgelemektedir). c2’nin biraz önce bulduğumuz sayısal değerini bununla çarparsak elde edeceğimiz sayı yine 90.000.000.000.000.000’dır. Bununla beraber biz birimleri de birbirleriyle çarpmak zorundayız. Başka bir deyişle, mc
90.000.000.000.000 kilogram (saniyede metre)2’ye eşittir.
Kitle ile hızın karesi çarpımı birimi ise bir enerji birimidir ve enerjinin korunması kanununu bulanlardan biri olan James P. Joule adından alman «joule» ile ölçülür. Böylece biz bir kilogramlık bir kitlenin 90.000.000.000.000.000 joule’uk bir enerjiye eşit olduğunu söyleyebiliriz ve burada hiç bir şey, ışık hızının bir maksimum hız olduğu prensibini bozmaz. Eğer bu size pek kolay gelmiyorsa, günlük yaşamdan bir örnekle bunu daha iyi açıklamağa çalışalım.
Siz dünyanın bir tarafından öteki tarafına giden hayali bir doğrudan geçerseniz, bu çizginin maksimum uzunluğu 8000 mildir, çünkü bu dünyanın çapıdır.
Şimdi bunu bir «yasa» haline sokabiliriz. Dünyanın çapı (d)’nin 8000 mil olarak dünyamızdan geçen olağan en uzun doğru çizgi olduğunu söyleyebiliriz.
Dünya ile ilgili önemli bir formül de şu şekilde ifade edilebilir: A = j d’. Siz d’nin dünya ile ilgili en uzun doğru çizgi olduğu için, böyle bir formülde d2 olarak kullanmanın doğru olmadığını söyleyebilirsiniz.
Bunun cevabı d2’nin bir uzunluk olmadığıdır, o, 8000 mil X 8000 mil ya da
64.000.000 mil2’dir. «Mil»2 veya mil kare bir yüzey birimidir. Şimdi 64.000.000 milf’yi n ile (ki bu 3,14’tür ve birimi yoktur) çarparsak (A)’nın 200.000.000 mil olduğunu buluruz ki bu da dünyamızın yüzeyidir.
Sonunda çok daha büyük sayısal bir değere erişmemize rağmen, bunun, d’nin dünyanın olağan en büyük uzunluğu olmasıyle hiç bir ilişkisi yoktur.
Science Digest’ten
adde içerisinde esnek bir titreşim pürüzünün yayılma hızına ses hızı denir. Ses hm, madde yoğunluğunun ve esnekliğinin bir fonksiyonudur. Ortamı oluşturan maddenin esnekliği ne kadar büyük ve yoğunluğu da ne kadar az ise, sesin hızı da o kadar büyük olur. Olağan 15 °C’lık sıcaklık koşullan altmda ölçülen havada sesin yayılma hızı veya kısaca ses hızı 340 metre/ saniye veya 1.224 km/h olarak bulunur. Çağdaş havacılıkda bu hıza 1 mach denir. Bu yeni birimin adı, AvusturyalI fizik bilimi Emst Mach (1838- 1916) onuruna verilmiştir. Bir uçağın 2,5 mach ile uçması, bu uçağın ses hızından 2,5 kez daha hızlı uçtuğu anlamındadır (3.672 km/h). 1 mach’dan büyük uçuş hızlan şu halde süpersonik olarak kabul edilirler.
Hava içerisinde devinimde bulunan herhangi bir cismin (uçak, mermi, roket v.b.) 1 mach hızının altında kalması halinde, yumuşak bir cisim olan havanın, her tarafta bu cismin yörüngesinden sessizce ayrılmakta olduğu görülür. Buna karşın 1 mach seyir hızına erişilmesi halinde havanın, bir bıçak tarafından kesilmeğe çalışılan herhangi bir katı madde gibi hareket etmekte olduğu anlaşılır. Havamn kesilmesi sırasında yanlma yerlerinde meydana gelen değişim, uçan cismin hızından düşük bir hız ile etrafa yayılan esnek titreşim dalga-Ianna meydan verir. Sesden düşük hızdan, sesden büyük hıza geçerken, bir patlama duyulur ve ses duvarı aşılmış olur.
Olayı daha kolay anlatabilmek için katı bir maddenin (örneğin kartonun) bıçak ile kesilmesi ele alınmış olsun (Şekil No. 1). Kartonun bıçak ile kesilmesi sırasında, tıslamaya benzer bir ses duyulur. Bu ses, kartonun kesilmesi sırasında bıçağın ağzı tarafından oluşturulur. Sesüstü bir uçuş sırasında havanın «kesilme» olayı, kartonun kesilme olayından aynmsızdır. Sesüstü hızlarda hava, herhangi bir sert madde (katı madde) gibi devinimde bulunur. Bıçağın ağzında olduğu gibi, uçan cismin burnunda da bir ses dalgası oluşur. Bu şekilde meydana getirilen ses dalgalanna sıkışma veya burun dalgaları denir. Ayni şekilde uçan cismin üzerinde, cismin dip kenanndan devinime geçen kuyruk dalgalan da oluşur. Çünkü cisim tarafından boşaltılan ortama hava düzgün (laminer) şekilde değil, tam tersine titreşimlere meydan veren girdapiı (turbulent) şekilde girer. Havanın kesilmesini kolaylaştırmak için sesüstü hız ile hareket eden cisimlerin (uçak, mermi, roketlerin) bunınları sivri bir şekilde oluşturulur, Şekil No. 3 üzerinde görülen Fransız – İngiliz işbirliğinin bir sonucu olan Concorde uçağında olduğu gibi.
Sesüstü uçuşlar için hazırlanan uçaklann zararlı kesitinin (uçuş sırasında uçuş yönüne dikey alınan kesitin) düşürülmesi için (havaya karşı direnci düşürmek için) kanatçıklıkları küçük tutulur (bunun sakıncası yüksek bir kalkış hızıdır) veya uçuş sırasında bu kanatlann geriye alınmasiyle boyutlan küçültülür. Bu çeşit uçaklara değişik geometrili (variable geometrie) uçak denir (General Dynamics F -111 ve MIG – 23). Düşürülen kanat yüzeyine rağmen, elde edilen yüksek seyir hızı yeterli bir kaldırma kuvvetine de meydan vermektedir (Uçak neden uçar bölümüne bak.). Sıkış veya başlık dalgası, uçak burnunun gerisinde bir gürültü konisini oluşturur (Şekil No. 4). Bu koninin yere değmesiyle birlikte bir gürültü halısı meydana gelir. Bu halı üzerinde 25 ./. 150 kg/mJ tutannda bir ses basıncının ölçülmesi olağandır. Uçakların, sesüstü bir hızla uçması sırasmda pencere camlanmn kırılmasına meydan veren neden işte bu ses basıncıdır. Uçuşun 10.000 metreden yüksek bir irtifada yapılması halinde, basıncın kritik değerin altına düşmesi ve pencere camlarının kınlmaması olağandır. Bu nedenden tâlim uçuşunda bulunan sesüstü uçaklann, kentsel yörelerde bu yüksekliğin yukan sında uçması gerekir.
Wie Funktiorıiert Das’tan Çeviren : İsmet BENAYYAT