G Kuvveti (G Force)

G Kuvveti Nedir?

Yer çekimi kuvveti olarak adlandırabiliriz. 1 g kuvveti, dünyadaki her şeyi yeryüzünde tutan temel kuvvettir. Normalde bu kuvveti hissetmemize rağmen hızlı giden bir araçta net bir şekilde hissederiz.

Hepimiz yer çekiminden kaynaklanan hızlanma kuvvetlerine adapte olmuş durumdayız. Ancak pilotluk mesleğinde bu durum biraz daha farklı. Bu farklılık ise dünya üzerindeki çekim kuvvetinin sabit olmasına rağmen uçaklardaki hızlanma hareketleriyle hissedilen kuvvetin kat ve kat fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Standart olarak herkesin üzerinde 1G lik bir çekim kuvveti vardır. Ve bu yer çekimine çocukluğumuzdan itibaren alışmış durumda yaşamımızı sürdürmekteyiz. Ancak bir pilotun yaşayabileceği G kuvveti 9G ye kadar uzanabiliyor. 1G lik kuvveti kişinin kütlesi kadar olan kuvvet olarak tanımlayabiliriz. 9G lik kuvveti de kişinin kütlesinin 9 katı kadar bir kuvvet olarak hesaplayabiliriz. Dünyanın çekim kuvveti ise 32ft/Sn2'lik sabit bir ivmeye sebep olur. Lunaparklarda ve kullandığımız araçlarda bile bu kuvveti hissedebiliriz.

0 G

Astronotlar uzun süre 0 g kuvvetine maruz kalırlar ve dolayısıyla vücut ağırlıklarını hissetmezler. Dünyaya geri döndüklerinde kas kütleleri zayıfladığı için ayakta durmakta bile zorlanırlar. 0 g kuvvetinin astronotları etkilediği bir diğer konu ise boy uzunlukları. 0 g kuvvetinden dolayı uzayda boyları bir miktar uzayan astronotlar, eski boylarına geri dönerler.

G-Loc

G kuvveti nedeniyle beyindeki kanın aşağıya çekilmesi ve beynin oksijensiz kalması “G-Loc” olarak adlandırılır. G-Loc olmadan önce bilinç kaybı ortaya çıkar ve tümüyle kas tonusu kaybolur ve böylelikle baş ve gövde bir tarafa doğru yıkılır. G-Loc oluştuktan sonra ise istemsiz kas kasılmaları, yüz, kol ve bacaklarda karıncalanma, uyku ya da uykuya dalma hissi gibi durumlar ortaya çıkar.

Sivil havacılıkta g kuvveti

Sivil havacılıkta da 1G'nin üzerinde kuvvetler yaşanabilir. Bu duruma ani ve keskin dönüşler, acil durum manevraları, ani yükseliş ve alçalışlar sebep olur. Yolcular bunu göz kararmaları şeklinde veya üzerlerinde oluşan basınca dayalı olarak ağırlaşma şeklinde hissedebilirler. Sosyal etkinliklere bağlı olarak fazla alkol tüketen kişiler, devamlı yorgunluk hissedenler ile az sıvı tüketenler G kuvvetini daha fazla hissetmektedirler.

Askeri Havacılıkta G Kuvveti

G kuvvetine en fazla maruz kalanlar jet pilotlarıdır. Pilotlar, eğitimlerde G kuvvetine dayanıklı olup olmadıkları belirlenebilmesi için santrifüj adı verilen makineler ile G kuvveti testlerinden geçerler. Her ne kadar 9 G gibi bir kuvvete maruz kaldıkları söylense de bu doğru değildir. Maksimum 4 G gibi bir kuvvete maruz kalırlar. Uçaklar ise maksimum 12 G kuvvetine dayanabilecek şekilde tasarlanır ve üretilirler.

Özellikle savaş uçaklarında mesela f-16 larda yapılan keskin dönüşlerde meydana gelen merkez kaç kuvvetinin pilotlar üzerindeki etkisi yerçekiminin insan üzerine uyguladığı etkinin kat ve kat fazlasıdır. Bu kuvvetin etkisi genelde yerçekimi kuvvetinin katları olarak etki gösterir. Mesela bir F-16 uçağında 9 G lik (Uçağın kanatları yere gore 87.5 derecelik bir açıyla yatış yapıp yaklaşık 50 metre çapında bir daire şeklinde bir tur atması 9 G lik bir dönüş atmış olur) bir manevrada normal olarak 70 kg gelen bir pilot 560 kiloluk bir yerçekimi kuvvetinin etkisi altında kalır. Baştaki vücudun üst kısmındaki kan oluşan bu merkezkaç kuvveti etkisiyle ayaklara doğru hareket eder ve dolayısıyla geçici hafıza kaybı, şuur kaybı, geçici körlük meydana gelir. Bu sorunu çözmek için savaş uçaklarında Anti-G Kombinezonu giyerler. Bu pilotun belini saran uçak G çekerken uçaktan özel bir sistemle otomatik olarak beslenen basınçlı hava ile şişerek pilotun belini, baldırını ve bacaklarını sıkar, yukardaki kanın aşağı doğru hücum etmesini kısmen önlemiş olur. Ayrıca F-16 uçaklarında pilot koltuğu 30 derece geriye yatırılmış olup bu pilotun üzerindeki g etkisini azaltır.
G çekmenin kötü etkileri görülünce akla neden savaş uçaklarının insan vücudunu zorlayan yüksek G çektiği sorusu gelebilir. Bunun cevabı savaş uçakları kendisine atılan füzelerden ve peşlerine düşen düşman savaş uçaklarından kaçabilmek için olabildiğince kıvrak olmalıdır ancak bu kıvraklığın sınırı yine insan vücudunun dayanma sınırıdır.

G Kuvveti Değeri

Araştırmacılar, hızı saniyedeki metre gibi zamana bölünen uzaklık birimlerinde ölçer. Hızlanma birimleri, saniyede saniye başına metre veya saniye başına metre gibi hız ile zamana bölünür. Dünyadaki yer çekimi için değer, saniyede 9.8 metre kare veya saniyede 32.2 feet karedir. Bu, çok yüksek bir binanın tepesine bir top atarsanız, topun bir saniye sonra 9.8 m/s, iki saniye sonra 19.6 m/s ve toprağa çarpıncaya kadar devam etmesi demektir. Kolaylık sağlamak için, bilim adamları bu değeri “g” harfiyle ifade eder.

Küçük “g,” Büyük “G”

Büyük “G” başka bir şey, küçük “g” ise başka bir anlama geldiğinden, G kuvveti hakkında konuşurken kafa karışıklığına maruz kalabilirsiniz. Küçük “g” Dünya üzerindeki sabit çekim kuvvetidir. 9,8 m/s karedir. Büyük G'nin kendisi yer çekimi kuvvetine dayanan uygun bir birimdir. 1 G ise 9.8 m/s kare ivme üreten kuvvettir. Büyük G daha uygundur çünkü neredeyse herkes 1 G gücünün günlük deneyimlerden nasıl bir his duyduğunu bilir.

G Kuvveti ile ilgili yapılan en büyük hata “G” ile sembolize edilen yer çekimi sabiti ile karıştırılmasıdır. “g kuvveti” hızlanmayı belirtir ve bir kütleye etki eden hızlanma (akselerasyon) olarak tanımlanır.

Hızlanma (Akselerasyon Tipleri)

Lineer Hızlanma

Doğrusal hız değişimidir. Uçağın, kalkış, iniş ve düz uçuş sırasındaki hız değişimlerinde ortaya çıkar.

Radial Hızlanma

Uçağın keskin dönüşleri ile dalışa geçtiğinde veya dalıştan çıktığında ani yön değişiklikleri ile oluşur.

Angular Hızlanma

Spin ve tırmanış manevralarında, aynı anda yapılan hız ve yön değişikliklerinde oluşur.

G Kuvvetleri

Pilotun hızlanmalarla vücut üzerinde Gx,Gy ve Gz olarak tanımlanan etkilere G kuvveti denir.

+Gx göğüsten sırta doğru, -Gx sırttan göğüse doğru, Gy omuzdan omuza, +Gz baştan ayağa doğru, -Gz ayaktan başa doğru etki eden kuvvet olarak tanımlanır.

Uçağın kalkışı sırasında motor gücünü arttırması ile Gx yaşanır.

G Kuvveti, savaş uçağı pilotlarının istifa etmelerine de sebeptir. Çünkü kılcal damar patlamalarından tutunda ölümcül risklere kadar dayanan birçok sağlık problemine sebep olmaktadır. Yıpranma payları diğer yer personeline göre daha fazla olan pilotlar, mecburu hizmet görevlerini tamamladıktan sonra yer hizmetine çekilirler. Çoğu pilot da bu görev yerine uçuculuk hayatına devam etmek için sivil havacılığa yönelir. Çünkü sivil havacılıkta yaşanan G kuvveti olağanüstü durumlar dışında çok azdır. Kokpitin yeri bir havacı için bambaşkadır. G kuvvetine en çok maruz kalanlar ise akrobasi pilotlarıdır.

G Kuvveti ve G Kuvveti Yönü

Tüm kuvvetlerin itdikleri veya çektikleri bir yönü vardır. Örneğin, kolu kendinize doğru çekerek bir kapı açarsınız. Veya bir arkadaşınıza top attığınızda, onun yönünde itersiniz. Yer çekimi üzerindeki yer çekimi kuvveti daima gezegenin merkezine doğru aşağıya bakar. Hareket ile ilgili problemleri çözerken, bilim adamları aşağı doğru çekildiğini, hareketi önlediğini ve yukarı veya pozitif yönde kuvvet uyguladıklarını göstermek için olumsuz bir işaret verir. Bununla birlikte, keyfi G kuvvetleri, herhangi bir yöne, aşağı, yan yana veya bir açıyla işaret edebilir.

Gerçek Dünya G Kuvveti

5 saniyede sıfırdan 100 km/s hıza ulaşan bir araba, yolcuları üzerinde yaklaşık 1 G'lik bir kuvvet uygular. Savaş pilotları, aşırı manevralar sırasında 7 G'den daha büyük kuvvetler yaşayabilir. Darbe kuvvetleri çok daha yüksek olabilir. Ancak kısa bir süre dayanırlar. Futbol oyuncuları arasındaki çarpışmalar 150 G'yi geçebilir. Bir araba kazasında, insan vücudundaki kuvvetler de 150 G'ye ulaşabilir. Fakat emniyet kemeri takmak onu yaklaşık 20 G'ye kadar düşürebilir.

G testi nedir?

Savaş uçağı pilotlarına uygulanan bir çeşit kuvvet testidir, ani hız değişimlerinde ve manevralarda, pilotların maruz kaldığı ivmenin, yerçekimi cinsinden ifadesidir. G-force (G kuvveti) olarak bilinir, bir cisme etki eden yer çekimi kuvveti ya da ivmelenmiş bir cisme etki eden kuvvet anlamına gelmektedir.

G kuvvetinin hesaplanması için “g” yani yer çekim ivmesinin bilinmesi gerekir. Dünya üzerinde bu 9.8 m/s2‘dir. Bu ivmeye birim kütleye etki eden kuvvet de denilir.
G testi hangi alanlarda kullanılır?

Havacılıkla bütünleşmiş bir terim olsa da aslında fiziksel bir ifade olan G kuvveti, formula araçlarından tutun da hıza ve manevraya dayalı hemen her harekette geçerli bir durumdur. Günümüzde roket bilimi, astrofizik ve çeşitli mühendislik dalları için olduğu gibi yarış araçları, savaş jetleri ve büyük ölçekli motorlar için de önemi çok büyüktür.

Pozitif +G nedir?

Yüksek süratte uçağa keskin dönüş yaptırmak istediğinizde doğrusal, ileri hareketteki bir nesneyi başka bir yöne çekmek istemektesinizdir. Bu esnada merkezkaç kuvveti sizi dışa savurmak istediği halde süratiniz buna müsaade etmez ve dönüş yönünde uçağı ve haliyle sizi çekmek ister.

İşte tam bu noktada üzerinize binen G kuvveti artmaya başlar. Bu kuvvetin boyutu sizin hızınıza ve dönüşünüzün keskinliğiyle doğru orantılıdır. Kuvvetin oluşmasıyla yük binmeye başlar. 2 G demek kendi ağırlığınızın 2 ye katlanması demektir.

Vücudunuzun her yerinde hissettiğiniz bu kuvvet sizi koltuğa yapıştırır. Basıncın etkisiyle kan yukarıdan ayaklara doğru hareket eder. Devam eden süreçte beyne kan gitmemesi sonucunda göz kararması (blackout) ve bayılma meydana gelir. İşi riskli yapan kısım da budur.

Normal fiziki yapıda ve eğitimsiz bir insan 4-5 G ye kadar dayanabilmektedir. Akabinde bayılma meydana gelir. 5 G kuvvetinde biraz önce örneğini verdiğimiz 5 kg.lık kafanız 25 kilo gelmektedir. Bu aynı zamanda 70 kilo olan birinin 350 kilo gelmesi demektir ki bu ağırlığı taşıyabilmeniz bir yana kan dolaşımınızı durduracak bir kompresyona maruz kalırsınız.

Negatif -G nedir?

Negatif G ise pozitifin tam tersi bir durumdur. Hayatınızda en az bir kez negatif G yi hissetmişsinizdir. Arabanızla çok dik olmayan bir rampayı hızla çıkarken yolun birden düzleşmesi sonucunda içinizin kalktığını ve sanki havalanmış gibi hissettiğiniz durum mutlaka olmuştur.

İşte o his negatif G dir. Tabi bu hissedilen çok küçük bir güç, -1 bile değildir. Pozitif G yi hissetmek bir ölçüde zevkli olsa da negatif G oldukça nahoş bir histir. Ayrıca pozitife karşı yukarıda anlatıldığı gibi yöntemler uygulanabilse de negatife karşı yapılabilecek hiçbir şey yoktur.

Olduğu gibi hissedersiniz, bu yüzden pilotlar uçağı direk daldırmazlar ve yatışlı / dönüşlü manevralarla alçalırlar.