Kategoriler
Sizin Köşeniz

Pilotlar Vs G-force

 Pistimiz takvimde kalacak mı kalamayacak mı tartışmaları süre dursun, tüm pilotlar için özel olan 8. virajın pilotlara uyguladığı yatay kuvvet yüzünden pilotların pestili çıktığı bir gerçek. Neredeyse hepimizin aşina olduğu bu kuvvete biraz daha detaylı bakmak ister misiniz?

G-force

G-force aslında çok tanıdık bir kelimedir. Bunu bazılarımız bir film ismi olarak hatırlayabilir, bazılarımız da bir ekran kartı markasına benzetebilir; fakat benim bahsedeceğim şey F1’deki kullanılan terim anlamı.  

G-force (G kuvveti)  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.

Günümüzde  roket bilimi, astrofizik ve çeşitli mühendislik dalları için  olduğu gibi yarış araçları, savaş jetleri ve büyük ölçekli motorlar için de önemi çok büyüktür.  Kütlesine bağımlı olarak cisimlere ya da insanlara etki eden G kuvveti farklı olur. Örneğin Yarış esnasında Felipe Massa’nın maruz kaldığı G kuvveti ile Robert Kubica’nın maruz kaldığı G kuvveti aynı değildir. Bir başka deyişle cüsseye göre kuvvet diyebiliriz. Bu kuvvet kütleye göre değiştiği gibi üzerinde bulunan gezegene de bağlıdır. Aya gidildiğinde bu kuvvet dünyadakinin altıda biri olur nedeni de yer çekim ivmesidir.

Amerika Birleşik Devletlerinde, oval bir pistte yapılan bir yarışta  yaklaşık 10 turun ardından pilotların, baş dönmesi şikayetleri olmuş ve sonrasında yarış resmi olarak iptal edilmiş. Bunun nedeni ise yüksek hızlı virajlarda pilotlara yaklaşık olarak 5G büyüklüğündeki kuvvettin etki etmesiymiş. F1 pilotlarıyla  karşılaştırıldığında bu pilotlar “ne ana kuzusuymuş !” diyebilirsiniz; fakat gerçek bu değil. Bir F1 pisti ile yüksek hızlı  oval bir pist arasındaki temel fark: Oval pistlerde , pistin büyük bir kısmı yüksek hızlı virajlardan oluşmasından dolayı pilotlar üzerinde G kuvvetinin daha etkili olmasıdır.

1G demek bir kişinin ağırlığına denk kuvvet demektir. 5G demek  ağırlığının beş katı demektir.  İnsan, vücudunun  belirli bir bölgesine ve yarım saniye kadar bir zaman süresince uygulanan 100 G’lik kuvvete karşı koyabilir. Sıkı bir Osmanlı tokadı birkaç tane 100G’lik kuvvet oluşturabilir; fakat bu gerçekte büyük bir zarara neden olmaz. Ancak bir insan 16 G’lik bir kuvvete yaklaşık bir dakika boyunca maruz kalırsa muhtemelen bu olay ölümle sonuçlanacaktır. Yine de her insanın bu kuvvete karşı toleransının farklı olduğunu da söylememiz gerekir. Kardiyovasküler (dolaşım sistemi ile ilgili)  problemi olanların bu kuvvete dayanımları daha azdır. Aşağıda slow motion (ağır çekim) bir tokadın etkisini görüyorsunuz.

—————————————————————————————————————–

 

—————————————————————————————————————–

G-force  nasıl hesaplanır ?

Bir pilota etki eden G kuvvetini hesaplamak oldukça basittir. Bilmemiz gereken şeylerse: Aracın hızı ve dönülen virajın yarıçapıdır.

—————————————————————————————————————–

                                                            Foto buraya

—————————————————————————————————————–

Yukarıdaki şekilde olduğu  gibi hızı 240 km/h (saatteki hızı 240 km) ve yarıçapı 120 metre  olan bir virajda pilota etki eden G kuvvetini bulalım. İlk adım aracın ivmesini bulmamız gerekiyor. Araç dairesel hareket yaptığı için v=a*t formülünden ivmeyi bulamayız. Çünkü bu, doğrusal hareket eden bir araç için kullanılan bir bağıntıdır. Dairesel hareket eden bir araç için formülümüz: a(ivme)=v*v/r’dir.

Saatteki hızı 240 km/h ise saniyedeki hız= 240*1000/60*60 m/s‘dir.

V=66.6 m/s’dir . Bağıntıda değerlerini yerlerine koyduğumuzda a=37 çıkar.

Birim kütleye uygulanan G kuvveti =37/9.8  o da yaklaşık olarak 3.7G’ye tekabül eder.

Yatay G kuvveti

Normal bir insan ile neredeyse her gün antrenman yapan bir F1 pilotunun G kuvvetine karşı dayanımları aynı değildir. İnsanların dikey ,omurgalarına etki eden,  G kuvvetine karşı dayanımları yatay G kuvvetine karşı dayanımlarından daha iyi olduğu uzun  bir süredir ispatlanmıştır.

 Bir F1 aracı düşünelim araç hızlandığında ivme pozitiftir (öne doğru) ve G kuvveti pilotun vücudunu geriye doğru iter.  Araç birden yavaşladığında ise ivme negatiftir (geriye doğru) ve G kuvveti pilotu öne doğru ittirir.

Daha önce yapılan deneyler gösterdi ki fiziksel olarak eğitilmemiş bir insan ivmenin pozitif olduğu bir durumda birkaç dakika bilincini kaybetmeksizin 17G’lik bir kuvvete dayanırken bu ivme negatif olduğunda bu ancak 12G’dir. Bu da insanların pozitif ivmeye karşı daha dayanıklı olduğunu göstermektedir.  Bu konuda rekor Albay John Stapp’a aittir. 1954 yılında roket çalışmalarıyla ilgili yapılan deneylerde John Stapp 0.9 saniye boyunca 46.2G’ye 1.1 saniye boyunca da 25G’ye dayanmıştır. Fakat bu deneyler görme yetisinde kayıplara neden olmuştur. Deneylerden sonra 45 yıl daha yaşayan John Stapp 89 yaşında ölmüştür.

Aşağıdaki videoda Martin Brundle F1 pilotlarına etki eden G kuvvetinden bahsediyor.

—————————————————————————————————————–

—————————————————————————————————————–

 

Dikey G kuvveti

Uçaklarda özellikle omurgaya binen dikey G kuvveti etkilidir. Bu kuvvet pilotun kan basıcı üzerinde çok etkilidir. Uçak yükselirken G kuvveti kanın beyinden bacaklara doğru akması için zorlar. Korumasız bir insan bu durumda ancak 5G’ye dayanabilir. Ancak günümüzde kullanılan  özel giysilerle bu dayanma 9G’ye çıkmıştır.Uçak aşağı doğru indiğinde G kuvveti kanın bacaklardan beyne doğru akması için zorlar.

—————————————————————————————————————-

 

 

—————————————————————————————————————–

Uçaklarda bu G kuvveti gerektiği zaman azaltılmadığında beyinde ve gözlerde kalıcı hasarlara neden olur. İlk adımda siyah beyaz  görme gibi olaylara neden olurken, sonrasında bilinç kaybı ve en sonunda ölüme neden olur. Aşağıdaki videoda bir pilota etki eden G kuvvetini göreceksiniz.

—————————————————————————————————————–

—————————————————————————————————————–

 

Yazan: thrillercd

Kaynaklar: http://science.howstuffworks.com

                   http://www.gforces.net

                   http://en.wikipedia.org

                   http://answers.yahoo.com