Newton’un klasik mekaniğin temelini oluşturan hareket yasalarından üçüncüsü olan etki tepki ilkesi, yapılan her etkinin, karşıt, aynı değerde ve ters yönde bir tepki meydana getirdiğini ifade eder. Bütün nesnelerin hareketi temel olarak bu ilkeye göre gerçekleşmektedir. Bir cismin bir yüzey üstünde düzgün bir hareketlilik kazanması için ise ayrıca bir sürtünme kuvvetine ihtiyaç vardır. (Eğer yüzeyler arasında hareket kuvvetinin tersi yönde harekete karşı koyan sürtünme kuvveti sıfır olursa yürümeye çalışırken sanki buz üstünde hareket etmek gibi kayıp sürekli düşerdik. Yahut yazmaya çelıştığımızda kalem elimizden kayar, kâğıtta herhangi bir iz dahi bırakmazdı.)
Bu durumu örnekleyecek olursak; bir otomobil motoru tekerlekleri döndürüp gidilen yöne ters yönde bir kuvvet uyguladığında yol ile tekerlekler arasında oluşan sürtünme kuvveti de ileri yönde bir etki kuvveti oluşturarak tekerleklerin kaymasını engellemektedir ve etki-tepki kuvveti sayesinde otomobil ileriye doğru düzgün bir biçimde hareket eder. Benzer şekilde geminin bir pervanesi suyu, uçak pervanesi ya da uçak motoru ise havayı iterek ilerleme kaydeder.

Rocket.

Uzay boşluğunda ise sürtünme olmadığı için etki ya da tepki kuvveti ile hareketlilik kazanmak; dışarı kütle atılmasını gerektirir. Bir an için uzayda bulunduğunuzu ve elinizde içi kum ile doldurulmuş bir top olduğunu düşünün. Topun kütlesinin 1 kilogram, uzay giysisi ile beraber sizin kütlenizin ise 100 kilogram olduğunu varsayalım. Eğer topa saniyede 1 kilometre hıza ulaşacak bir biçimde vurmaya çalışırsanız etki tepki yasası sizin bedeninizin de aynı büyüklükte bir kuvvete maruz kalacağını ve ters yönde hareket edeceğini söylüyor. Sizin ağırlığınız topunkinin yüz katı oranında olduğundan dolayı Newton’un ikinci yasasına göre hızınızın topun hızının yüzde biri oranında (0,01 km/s, bu hız değişimine fizikte delta-v denir ve uzay araçlarının yörünge hesaplamalarında kullanılır) olacağını hesap ediyor. Newton’un ilk yasası ise başka bir dış kuvvet etkide bulunmazsa ya da elinizde atacak ikinci bir top bulunmuyorsa 1 km/s’lik hızınızı koruyacağınızı ve bu hızınızla sonsuza kadar uzayda aynı yönde sürükleneceğinizi belirtiyor. Uzay boşluğunda eğer daha yüksek bir hıza sahip olmak isterseniz iki temel seçeneğiniz var. Ya aynı ivme ile daha çok sayıda topa vurmalısınız ya da topu daha büyük bir itki ile atmalısınız. İşte kimyasal roketler ilk seçeneğe göre, elektrikli itici ve roketler ise ikinci seçeneğe göre hareket etmektedir. Topu daha az enerji ile yüksek atış (egzoz) hızına ulaştırdıkları için elektrikli iticiler daha verimli olarak görülmektedir. Daha az top fırlattıkları için yakıt tasarrufunda da önemlidirler. Yani verimliliğin temel ölçütü egzoz hızıdır.

Kaynakça:
Tübitak Dergisi

Yazar: Taner Tunç

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here