Göreli Hız Nedir? Bağıl Hız, Hareket Algımızı Nasıl Etkiliyor?

Trafikte durmakta olan bir arabanın içindeyken, yanınızdaki aracın yavaşça ileri gitmesi sırasında, sanki kendinizin geriye doğru gittiğinizi hissettiğiniz olmuştur. Ya da bir otoyolda hızla ilerlerken, sizinle aynı hızda ilerleyen diğer araçların sanki hiç hareket etmiyormuş gibi gözüktüklerini deneyimlemişsinizdir.

Bir cismin ne yöne doğru hareket ettiği, o cismi gözleyen kişinin bulunduğu düzlemin hareketine bağlı olarak değişir. İşte tam da bu nedenle bize sabit gibi gelen cisimler başka referans düzlemlerine (gözlemcilere) göre aslında oldukça hareketli olabileceği gibi, bize çok hareketli gibi gözüken cisimler bazı diğer gözlemcilere göre tamamen hareketsiz olabilirler. İşte cisimlerin hareketlerinin, gözlemin yapıldığı düzlemin hareketine bağlı olmasına göreli hareket (veya daha dar bir kapsamda göreli hız) demekteyiz.

Elbette ki burada söz ettiğimiz, aynı noktadan bir cisme bakan bireylerin algıları arasındaki nörolojik bir farklılık değildir. Buradaki farkı yaratan, gözlemcilerin üzerinde bulundukları cisimlerin (veya kendilerinin) hareketleridir. Yani doğrudan doğruya temel bir fiziksel olgudan söz etmekteyiz!

Aşağıda izleyeceğiniz kısa video, lise fiziğinde görülen göreli hız kavramının en harika ve net örneklerinden birisini teşkil etmektedir.

Bunun en ilginç örneklerinden birisi, yukarıdaki videoda gösterilmektedir. Eğer ki bir arabaya binip, saatte 80 kilometre hızla bir yöne doğru hareket ederseniz ve hareketinizin aksi yönüne doğru bir cismi fırlatırsanız, o cisimden büyük bir hızla uzaklaştığınızı görürsünüz; çünkü içerisinde bulunduğunuz araba aynı hızla aksi yönde gitmeye devam ederken, fırlattığınız cisim geriye doğru hareket edecektir. Lakin cismin sizden uzaklaşma hızı, cismin fırlatılış hızıyla ilgilidir. Dahası bu hızın algısı, bulunduğunuz referansa göre farklı olacaktır.

Videodaki örneğe bakacak olursak: Saatte 80 kilometre hızla bir yöne doğru gidilirken, aksi yöne doğru saatte 80 kilometre hızla bir futbol topu fırlatılmaktadır. Elbette ki, aracın içerisinde seyir halinde olan bireyler (veya kamera) bu topun kendilerinden saatte 80 kilometre hızla uzaklaştığını göreceklerdir; çünkü topun fırlatıldığı hareket düzlemi içerisinde (arabada) bulunmakta ve topun hareketini bu düzlemden izlemektedirler.

Burada dikkati çeken nokta şudur: İşin içine ivme dahil edilmediği müddetçe, topun anlık hareketini tespit ederken, düzlemin sabit hızla hareketinin önemi yoktur. Yani arabanın durgun olması, saatte 30, 60, 90, 120, 200, 500 kilometre hızla hareket ediyor olması önemli değildir. Önemli olan o hareket düzleminden fırlatılan topun hızıdır. Aynı düzlemdeki gözlemcilerin gözleyecekleri tek şey de, bu ilk hızdır. Saatte 80 kilometre müthiş bir hızdır ve görselde görülen de budur.

Ancak... Eğer ki tüm bu olayı dışarıdan seyrediyorsanız ve araç üzerinde değil de yerdeyseniz, çok tuhaf bir şey görürsünüz: Araçtan fırlatılan top, sanki hareketsizken serbestçe yere bırakılmış gibi olduğu yere düşer!

Bu çok mantıklıdır, zira dışarıdan bakan biri aracın gidiş hızından etkilenmezken, araçtan fırlatılan cisimler bu hızdan etkilenirler. Dolayısıyla araç dışındaki gözlemci için top fırlatıldığı anda aslında aracın yönüne doğru saatte 80 kilometre hızla zaten gitmektedir. Aracın üzerindekiler ise, topun hareket halinde olduğunu hissetmezler; onlara durgun bir cisim gibi gözükür, çünkü hem top, hem de bireyler aynı araç üzerinde, aynı hızla hareket halindedir. Dolayısıyla top fırlatıldığında, araç üzerindekilere göre topun hızı, sadece atış hızıyla ilişkilidir. Yerdeki bireye göreyse top, bir yöne doğru saatte 80 kilometre hızla giderken, bir anda diğer yöne doğru saatte 80 kilometre hızla fırlatılmaktadır. Bu iki hız vektörü birbirini sıfırladığı için, top olduğu yere bırakılıveriyormuş gibi gözükecektir.

Bunu şöyle de anlayabilirsiinz: Eğer top, gerçekten de araç üzerinden olduğu yere bırakılıverecek olsaydı, aracın üzerindeki kişiler için top, olduğu yere düşüverecekti. Bir arabanın içinde giderken serbest bıraktığınız elmanın olduğu yere düşmesi gibi... Ancak dışarıdan izleyen biri, bu "olduğu yere bırakılan" topun/elmanın, aracın hızıyla (bu örnekte 80 km/h ile), aracın gittiği yöne doğru gidiyor gibi gözükürdü.

İşte bu, göreli hız kavramının en güzel örneklerinden birisidir. Sadece bu örneğe bakarak bile, Evren'in varlığı ve Evren içi olguların birbiriyle etkileşimlerinin gözlem referans noktasına göre değiştiği gerçeği fark edilmeli, analizler bu perspektiften yapılmalıdır. Unutulmamalıdır ki bu görelilik, Evren'e mistik bir anlayış kazandırmamakta, bunun yerine fiziksel ya da matematiksel bir analiz yapılırken referans noktalarının doğru bir şekilde tanımlanmasının önemini bizlere göstermektedir.