İSTANBUL — Çocukluğumuzdan beri bilmece olarak sorulan “1 kilo tüy mü yoksa 1 kilo çelik mi daha ağırdır?” sorusunun ardındaki fiziksel gerçek, fizikçiler ve metroloji uzmanlarının detaylı çalışmalarıyla açıklandı; atmosfer şartlarında havanın kaldırma kuvveti nedeniyle çeliğin terazide tüyden daha ağır bastığı resmi olarak belgelendi.
- Klasik mantık bulmacasının arkasındaki bilimsel derinlik, akışkanlar mekaniği ile yeniden gündeme geldi.
- 1 kilogram tüy yaklaşık 751 cm³, 1 kilogram çelik ise sadece 127 cm³ havanın yerini değiştirmektedir.
- Havanın kaldırma kuvveti nedeniyle 1 kg tüy terazide 999,08 gram kuvvet üretirken, 1 kg çelik 999,85 gram kuvvet üretmektedir.
- ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) gibi kurumlar bu farkı hassas laboratuvar ölçümlerinde hesaba katmaktadır.
1 Kilo Tüy ve Çelik Neden Terazide Eşit Çıkmıyor?
Fizik, metroloji (ölçüm bilimi), akışkanlar mekanikliği ve kütle standartları dünyasında uzun süredir bilinen ancak halk arasında yeni yankı uyandıran bu durum, kütle ile ağırlık arasındaki temel farkı gözler önüne seriyor. Yıllardır kütleleri eşit olduğu için ağırlıklarının da aynı olduğu varsayılan 1 kilogram tüy ile 1 kilogram çeliğin, açık hava koşullarında hassas bir terazide tartıldığında aslında eşit gelmediği kanıtlandı. Nesnelerin terazideki ağırlık farkını belirleyen ana etken, akışkanlar mekaniğinin temel ilkelerinden biri olan ve genellikle denizler ile sıvılarla ilişkilendirilen ‘kaldırma kuvveti’dir. Bu kuvvet, gaz ortamı olan atmosferde de birebir işlemektedir. Yoğunluğu düşük olan tüyler, çeliğe kıyasla çok daha geniş bir hacim kaplar. 1 kilogram tüy yaklaşık 751 santimetreküp havanın yerini değiştirirken, 1 kilogram çelik sadece 127 santimetreküp havanın yerini almaktadır. Tüylerin daha fazla hava hacmini itmesi, atmosfere uyguladığı yukarı yönlü kaldırma kuvvetini artırmakta ve terazinin tüy tarafındaki net aşağı yönlü kuvveti hafifletmektedir.
Atmosferin Kaldırma Kuvveti Ağırlıkları Nasıl Değiştiriyor?
Fizik uzmanlarının gerçekleştirdiği kapsamlı hesaplamalara göre; ideal bir vakum ortamında her ikisi de tam olarak 1000 gram gelen bu maddeler, Dünya’nın deniz seviyesindeki atmosferine çıkarıldığında değerlerinde belirgin değişimler yaşanmaktadır. Havanın uyguladığı kaldırma kuvveti nedeniyle 1 kilogram tüy terazide yaklaşık 999,08 gram kuvvet üretirken, 1 kilogram çelik ise 999,85 gram kuvvet üretmektedir. Aralardaki bu sayısal fark miligram ve mikron düzeyinde görünse de, bilimsel deneyler ve küresel ölçüm standartları açısından hayati bir önem taşımaktadır. Öte yandan, 2014 yılında yayımlanan deneysel bir çalışmada, bilim insanları bir vakum odasına kontrollü şekilde hava pompalayarak nesnelerin ağırlık değişimini bizzat gözlemlemişlerdir. Çelik ve strafor bloklarla yapılan bu hassas deneylerde, ortama hava girdikçe hacmi küçük olan metal tarafının tartıda ağır bastığı kesin olarak kanıtlanmıştır.
Gelişmeler ve Beklentiler
Gelecek süreçte hassas kütle ölçümü yapılan tüm uluslararası laboratuvarlarda, ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) standartlarında olduğu gibi havanın kaldırma kuvvetinin hesaba katılması ve metroloji kalibrasyonlarının bu doğrultuda güncellenmesi beklenmektedir.
Kaynak: Cumhuriyet Son Dakika