Kötü tasarlanmış bir roller coaster’a bindiyseniz ve sonucunda midenizin allak bullak olduğunu deneyimlemişsinizdir. Bunun nedeni yatay veya dikey olarak bir virajda çok hızlı hareket etmenizdir.
İnsanlar, yalnızca dikey veya yanal yönlerde ~2 m/s2‘lik (yerçekimi ivmesinin yaklaşık onda biri) hızlanmalarla sorunsuzca baş edebilirler. Roller coaster’lar çoğu zaman bu sınırı aşar.
Neyse ki bu yalnızca saniyeler için olduğundan önemli bir sorun yaratmaz. Ancak deneyimlenen g kuvveti yaklaşık 0.2g’den fazlaysa bu sorunların başlamasına neden olacaktır.
G Kuvveti Nedir?
İngilizcedeki ‘gravitational’ kelimesinden gelen g kuvveti, bir kütleye belirli bir anda etki eden hızlanma anlamına gelmektedir. Diğer bir deyişle bir nesnenin “birim kütlesinin” maruz kaldığı, ağırlık hissi uyandıran “mekanik” kuvveti ifade etmek için kullanılmaktadır. Bu ifadelerdeki g, yeryüzündeki ortalama değeri yaklaşık 9,8 m/s2 olan yer çekimi ivmesine karşılık gelir.
G kuvveti akselerometre ile ölçülmektedir. G-kuvveti denilince aklımıza hemen pilotlar gelse de aslında bu kuvvet hayatımızın her yerinde bizimledir.
Bir g, hareketsiz dururken Dünya’nın yerçekimi alanının vücudunuza uyguladığı kuvvet miktarıdır. Gezegenimizi oluşturan her parçacık aynı anda sizi aşağıya doğru çekmektedir. Bu çekişlerin her biri oldukça zayıftır. Ancak bir araya geldiklerinde ayaklarınızı yerde tutacak kadar güçlüdürler. Sıfır g’de ağırlıksız hissedersiniz. Ve 100g’yi geçtiğinde, neredeyse kesinlikle ölürsünüz.
Yerçekimi g-kuvvetlerinin tek kaynağı değildir. Bir araba veya uçak gibi bir araç aniden hızını değiştirdiğinde benzer bir surum ortaya çıkacaktır. Bu süreç ne kadar hızlı gerçekleşirse, deneyimleyeceğiniz kuvvet de o kadar artacaktır.
Bir arabanın gaz pedalına bastığınız zaman kaç g deneyimleyeceğinizi hesaplamanız mümkündür. Bunu bulmak için maksimum hızınızı alın, bu hıza ulaşmak için geçen süreye bölün. Ardından da 9,81m/s2‘ye bölün. Ortaya çıkan sayı, kaç g deneyimlediğinizdir.
G Kuvveti Vücudumuzu Nasıl Etkiler?
Askeri pilotlar ve astronotlar, kalkış ve manevralar sırasında muazzam miktarda g-kuvvetine katlanmak zorundadır. Lunaparktaki tren size 2g’yi hissettirirken, uzaya giden bir roketin kalkışı esnasında 4g kuvvet hissedersiniz.
Göğsünüzün üzerinde yaklaşık 200 kg ağırlığında bir kütle olduğunu ve nefes almaya çalıştığınızı düşünün! İşte 4g kuvvete maruz kaldığınızda hissedeceğiniz de budur. Bir uçak pilotu kısa süreliğine bile olsa, bir manevra esnasında 9 G kadar bir kuvvete maruz kalmaktadır. Bu sorunlar baş etmek için pilotlar, kanın bacaklarda ve karında beyinden uzakta birikmesini önleyen özel g-suitleri giyer.
G-kuvvetlerine toleransımız sadece hızlanma veya yavaşlamanın büyüklüğüne ve süresine değil, aynı zamanda vücudumuzun biçimine de bağlıdır. Eğer bir kuvvet ayaklarımıza doğru etki ediyorsa bu sorun olacaktır. Neden kanı beyinden uzaklaştırmasıdır. Dikey olarak 5 ila 10 saniye kadar 4-5g’ye maruz kalmak bilinç kaybına neden olacaktır.
Maruz kalınan g kuvvetinin büyüklüğünün yanı sıra o kuvvete ne kadar süre maruz kalındığı da ölüm ile yaşam arasındaki çizgiyi belirler. Eğer aşina olduğumuz 1g’lik sabit ivme ile, örneğin 40 trilyon km ötedeki bize en yakın yıldız Proxima Centauri’ye uzay yolculuğu yapabilsek yolculuk boyunca kendimizi evimizde gibi hissedebiliriz. Ancak günümüz teknolojisiyle şu an için bu elbette imkânsız.
Bir İnsanın Dayanabileceği En Yüksek G Kuvveti Ne Kadardır?
Şu ana kadar herhangi birinin dayandığı en büyük dikey kuvvet 31.25 g kadardır. Bu rekor İkinci Dünya Savaşı sırasında uçuş cerrahi olarak çalışan John Paul Stapp’a aittir. Kendisi de bu deney sonucunda, “dünyanın en hızlı adamı” unvanını kazanmayı başardı.
Kendi bedenini kullanarak birtakım deneyler yürüten Stapp, 2800 kg ağırlığındaki dört motorlu ve silahlı bir roket ile ani hız ve yavaşlama üzerinde çalıştı. Ancak onun asıl başarısı insan bedeninin sınırlarını anlamamız olmadı.
Hava kuvvetleri araştırmasını otomobil endüstrisine uygulayarak, arabalarına emniyet kemeri takmak için otomobil üreticileri ve politikacılarla 15 yıl süren bir savaş verdi. Sonucunda da tarihteki herkesten daha fazla hayat kurtardı. Ayrıca göz atmak isterseniz: Uçak Gemilerinde Karşılaşılan Sorun Geometri Yardımı İle Çözülmüştü
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Maxed out: How many gs can you pull? Yayınlanma tarihi: 14 Nisan 2010; Bağlantı: https://www.newscientist.com/
- How do you calculate G-forces? Yayınlanma tarihi: 5 Nisan 2021; Bağlantı: Bağlantı: https://science.howstuffworks.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de 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 veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
