Bir gün modern bir bilim müzesine ya da bir gözlemevine gitme şansınız olursa, salonun ortasında tavana asılı duran büyük bir sarkaç ile karşılaşma ihtimaliniz oldukça yüksektir. Eğer böyle bir deneyimi henüz yaşamadıysanız, “Foucault’s pendulum” yani Foucault Sarkacı adıyla internet üzerinde yapacağınız bir aramayla birbirinden etkileyici örneklerini görebilirsiniz.

19. yüzyıla kadar, Dünya’nın kendi etrafında döndüğüne dair kanıtlar yalnızca gözlemsel verilere dayanıyordu. Ancak Fransız fizikçi Jean Bernard Léon Foucault (18 Eylül 1819 – 11 Şubat 1868), 1851 yılında Dünya’nın kendi ekseni etrafındaki hareketini doğrudan kanıtlayacak bir deney düzeneği geliştirdi. Sonunda, basit bir sarkaç kullanarak bu hareketi gözle görülür hale getirmeyi başardı.
Foucault sarkacı, bilim dünyasında büyük ilgi uyandıran en etkileyici deneylerden biri oldu. Bugün de bilim müzeleri ve sergilerde sergilendiği için, hala en etkileyici bilimsel gösterilerden biri olarak kabul edilir. Eğer yalnızca bir sarkaç yardımıyla Dünya’nın döndüğünün nasıl kanıtlandığını merak ediyorsanız, okumaya devam edin.
Foucault Sarkacının Diğer Sarkaçlardan Farkı Nedir?

Foucault sarkacı, fizik laboratuvarlarında karşılaşılabilecek basit bir sarkaç düzeneğidir. Bu sarkaç, düzenli aralıklarla kendini tekrar eden, yani periyodik bir hareket yapar. Üzerine herhangi bir dış kuvvet etki etmediğinde, basit bir sarkaç hareket doğrultusunu değiştirmez.
Ancak Foucault’nun tasarladığı sarkaç düzeneğinde, belirli bir süre sonra sarkacın hareket doğrultusunun değiştiği gözlemlenir. Foucault, bu değişimin sebebinin Dünya’nın kendi ekseni etrafındaki dönüşü olduğunu öne sürdü ve bu basit ama etkili düzenekle Dünya’nın döndüğünü doğrudan kanıtlamayı başardı.
1851 yılında Foucault, Paris Panthéon’daki bilim sergisi için kendi sarkacını hazırladı. Deneyinde, ucuna demir bir top bağlanmış 67 metrelik çelik bir tel kullandı. Demir top 27 kilogram ağırlığındaydı. Topun altındaki yüzeye ince bir tabaka kum serpti ve topun altına sabitlenen sivri bir uç, kumun üzerinde bıraktığı iz sayesinde sarkacın hareketinin kaydedilmesini sağladı.

Gösterisinden hemen önce, bir grup bilim insanına “Dünya’nın dönüşünü görmeye davetlisiniz” yazılı bir not gönderdi. Sarkaç ileri geri hareket ettikçe, topun saat yönünde, saatte 11 derece 18 dakika hızla yer değiştirdiği gözlemlendi. Foucault, bu açısal kaymayı basit bir trigonometri formülü yardımıyla hesapladı.
1851 yılında bilim insanları Dünya’nın döndüğünü teorik olarak biliyorlardı, ancak Foucault sarkacı, bu gerçeği doğrudan gözlemleyerek kanıtlayan ilk deney oldu. Parisliler, gösteriyi büyük bir hayranlıkla izledi. Bu deneyin ardından Foucault, bilim dünyasında oldukça ünlü hale geldi. Zamanla, onun hesaplamalarına dayanan benzer sarkaçlar dünyanın dört bir yanındaki müzelerde ve bilim merkezlerinde sergilenmeye başladı.
Foucault Sarkacı Kuzey Kutbunda Bulunsaydı Ne Olurdu?
Foucault’nun yaptığı deneylerde, 48°52’ kuzey enleminde bulunan Paris’te sarkacın bir turunu tamamlaması 31 saat 50 dakika sürdü. Ancak bu gözlemlenen yer değiştirme, sarkacın Dünya’nın hangi enleminde sallandığına bağlı olarak değişiklik gösterir.

Şimdi, Foucault sarkacını Kuzey Kutbu’na taşıdığımızı hayal edelim. Normal koşullarda, bir sarkaç sallandığında, salınım düzlemi Dünya’nın hareketinden bağımsızdır. Hareket eden, sarkacın kendisi değil, onun altındaki Dünya’dır. Bu nedenle, Kuzey Kutbu’nda bulunan bir sarkacın salınım düzlemi, Dünya’nın dönüşü nedeniyle her 24 saatte bir (tam olarak 23 saat 56 dakika 4 saniyede) 360 derece saat yönünde döner.

Kuzey Kutbu’ndan uzaklaştıkça, sarkacın salınım düzleminin saat yönünde dönüş miktarı azalır. Ekvator’da ise hiçbir dönüş gerçekleşmez. Eğer Güney Kutbu’na doğru ilerlenirse, bu kez salınım düzlemi saat yönünün tersine hareket etmeye başlar. Bu durum, bir Foucault sarkacı ile çembersel turunu tamamlama süresi ölçülerek Dünya üzerindeki enlem derecesinin hesaplanabileceği anlamına gelir.
Sonuç Olarak
Foucault aslında doktor olmak istiyordu. Ancak, kan korkusu nedeniyle bu meslekten vazgeçip fizik okumaya karar verdi. İyi ki de öyle yaptı. Verdiği bu karar sayesinde, Dünya’nın döndüğünü yalnızca teorik olarak değil, deneysel olarak da kanıtlamayı başarabildik.
Foucault’nun en büyük katkılarından biri, son derece karmaşık bir bilimsel kavramı, halkın kolayca anlayabileceği bir şekilde göstermenin yolunu bulmasıydı. Sarkaç deneyi, o dönemde insanların aklında kalan tüm şüpheleri ortadan kaldırdı ve Dünya’nın dönüşünü ilk kez doğrudan gözlemleyebilmelerini sağladı.
Ayrıca bu yazı da ilginizi çekecektir. Christiaan Huygens’in Sarkaçlı Saati Neden Amerika Kıtasında Başarısız Oldu?
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- The Device That Lets You See The Earth Turn: The Foucault Pendulum. Yayınlanma tarihi: 29 Eylül 2021; Bağlantı: https://interestingengineering.com/
- How Does Foucault’s Pendulum Prove the Earth Rotates?; yayınlanma tarihi: 2 Şubat 2018; bağlantı: https://www.smithsonianmag.com/
- Sommeria, JoëL. (2017). Foucault and the rotation of the Earth. Comptes Rendus Physique. 18. 10.1016/j.crhy.2017.11.003.
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
Güzel.