G Kuvveti ve Yukarı Akan Su

Bu yazının içerik özgünlüğü henüz kategorize edilmemiştir. Eğer merak ediyorsanız ve/veya belirtilmesini istiyorsanız, gözden geçirmemiz ve içerik özgünlüğünü belirlememiz için [email protected] üzerinden bize ulaşabilirsiniz.

G kuvveti, en genel tanımlamasıyla, "ağırlık" olarak hissedilen ivmenin bir ölçüsüdür. Aslında isminin içeriğinin aksine, bir "kuvvet" değildir; kütle başına düşen kuvvettir, yani ivmedir. Eğer ağırlığın klasik fizikteki formülüne bakacak olursanız konuyu anlamanız kolaylaşacaktır:

W = m x g

Ağırlık = Kütle x Yerçekim İvmesi

Bir diğer deyişle:

Ağırlık = Kütle x G-Kuvveti

Kütlenin klasik fizik dahilinde yapısal bir sabit olduğunu ve sistemin içine veya sistemden dışarı kütle veya enerji akışı olmadığı sürece asla değişmediğini hatırlayınız. Tabii ki Kuantum Fiziği açısından bu hesap bu kadar kolay değildir; ancak şu anda amacımız Yüksek Fizik analizi yapmak değildir.

Normalde basit hesaplarda, eğer Dünya üzerindeki bir cisim hareket etmiyorsa, üzerine etkiyen g-kuvveti yaklaşık olarak 9.81 metre/saniye-karedir. Bu değer, 1-g olarak bilinir. Yani Dünya'nın standart kütleçekim ivmesi veya g-kuvveti. Ancak bir cismi belirli yönlerde ve hızlarda hareket ettirecek olursanız, var olan kütleçekim ivmesinin üzerine ek ivmeler bindirebilirsiniz. İşte bu durumda, özellikle şov ve savaş uçaklarında sıklıkla duyduğunuz "Şu kadar g-kuvveti oluştu." cümlesini anlamlandırabilirsiniz.

Aslında Dünya'da üzerimize etkiyen ivmenin 1-g olmasının sebebi, Dünya'nın dönüş hızından ötürü oluşan ve bizi savurmaya çalışan kuvvetin, kütleçekim ivmesiyle eşitlenmesidir. Bu iki kuvvet arasındaki denge, cisimlerin bir gezegen üzerinde nasıl davranacağını belirler. Genelde, basitçe anlaşılması için "kütleçekim ivmesi" ya da "kütleçekim kuvveti" olarak bahsedilen bu olgu, aslında gezegenin kütlesi ile ilgilidir. Tabii bir gezegen üzerindeki cisimlere (ve dolayısıyla) size etkiyen, esasında hayali olan ama yine de etkisi hissedilen bir de "merkezkaç kuvveti" vardır ki bu, gezegenin dönüş hızıyla ve çapıyla ilişkilidir. 

Şimdi bir örnekle, en baştaki görselde suyun nasıl yukarı doğru aktığını anlayabiliriz:

Diyelim ki pilot, kütlesinden ötürü yeryüzüne doğru 725 Newton şiddetindeki bir kuvvetle (ağırlık) çekilmektedir. Bu, pilotun yaklaşık olarak 70 kilogram olduğunu gösterir. Bu hesap yapılırken, pilot herhangi bir ivmeye sahip olmamalıdır. Dolayısıyla, eğer uçağın uçtuğu yükseklikte kütleçekim ivmesinin değişmediği varsayılırsa, uçak belli bir yükseklikte sabit hızla giderken (ivmesi yokken) pilotun ağırlığı yine 725 Newton olacaktır. Ancak pilot uçağı aniden yukarı kaldırıp, 9.81 m/s2'lik bir ivmeyle yükseltecek olursa, var olan Dünya'nın kütleçekim ivmesiyle birlikte toplamda 19.6 m/s2'lik bir ivme oluşur ve bu, 2-g demektir. Eğer uçağın yükselme ivmesi 4.4 m/s2 olsaydı, bu defa pilot üzerine 1.5-g şiddetinde bir g-kuvveti oluşacaktı. Bu şekilde, uçağın yukarı çıkmasına neden olan ivmeyi değiştirerek, kimi zaman 10-g veya 12-g gibi yüksek ivmelere ulaşılabilmektedir. Tabii ki pilotlar bu kadar şiddetli ivmelere dayanabilmek için özel kıyafetler gitmekte ve özel eğitimlerden geçmektedir. Düşünün ki, ağırlığınızın 12 katını, aynı kas miktarıyla dengeleyeceksiniz... Buna dayanmanın ne kadar zor olduğu aşikardır.

Peki, uçak yukarı değil de, birden aşağıya doğru indirilirse ne olur? Bu defa, merkezkaç ivmesinin yön değiştirmesinden ötürü, kütleçekim ivmesinin ters yönünde bir g-kuvveti oluşur. Buradaki ilginç bir durum, eğer uçak aşağıya doğru 9.81 m/s2 ile döndürülürse, kütleçekim ivmesi ile merkezkaç ivmesi birbirine eşit olur ve uçağın dönüşü boyunca pilot üzerine yerçekimini hissetmez, havada asılı kalıyormuş gibi bir his oluşur. Bu durumda, pilot üzerine 0-g etki eder.

Eğer yere doğru iniş ivmesi daha da arttılırsa, bu defa kütleçekimi tersine dönmüş gibi etkiler oluşmaya başlar ve su, yukarı akabilir. Eğer ki uçak yere doğru 19.6 m/s2'lik bir ivmeyle inmeye başlarsa, bu 2-g'ye eşittir. Ancak kütleçekimi de diğer yönde g olduğu için, toplam g-kuvveti -1-g'ye eşit olur. Yani normalde yere doğru olan çekim ivmesi, bu defa ters yöne doğru, havaya doğru olur. Bu sırada bir bardağa su doldurmayı denerseniz, suyun ters yöne doğru aktığını görürsünüz, yere doğru değil! İşte görselde olan da tam olarak budur:

Uçak ters gitmektedir. Bu durumda, sabit hızla giderse, su yere doğru, yani görseldeki camın olduğu tarafa doğru akacaktır ve bardağa dolmayacaktır. Çünkü var olan g-kuvveti 1-g şiddetindedir ve sabit hızdan ötürü her şey normal davranır. Ancak suyun ters yöne doğru, havaya doğru akarak bardağa dolabilmesinin nedeni, uçağın yeryüzüne dönecek şekilde 2-g veya daha büyük ivmeye sahip olmasındandır. Bu durumda, az önce izah ettiğimiz gibi, kütleçekiminin yönü değişecek ve su diğer yöne doğru akmaya başlayacaktır. 

Ek Bilgi: Sağlam bir insan +9 ila -3 g arasına dayanabilir. Bundan fazlası artı g'lerde bayılmaya(blackout, beyinden kanın çekilmesi) hatta vücut içi dokuların kopmasına sebep olurken (sık sık maruz kalmak da aynı kopmalara, sarkmalara sebep olur, kadın savaş pilotu olmak zordur) negatif g'ler ise beynin kana hücum edip beyin kanamasına sebep olur ki ilk semptom redout denilen kızıl görmektir. Akrobasi ya da savaş uçakları da bu limitlerin az üstünde üretilir. Yolcu uçakları ise çok daha küçük limitlere sahiptir, +4g/-2g gibi. Ki aslında yolcu uçağının pozitif g yemesi tırmanmak ya da loop atmakla ilgili değil, dönmekle ilgilidir. 60 derecelik bir yatışla dönen yolcu uçağına 2g yük biner. Böyle bir yatış da normalde zaten yapılmaz.

Teşekkür: Ahmet Alperen Kuşçu 

Kaynak: Science Panorama

Lösemi Bulaşıcı Bir Hastalık Değildir!

Megalodon

Yazar

Çağrı Mert Bakırcı

Çağrı Mert Bakırcı

Yazar

Evrim Ağacı'nın kurucusu ve idari sorumlusudur. Popüler bilim yazarı ve anlatıcısıdır. Doktorasını Texas Tech Üniversitesi'nden almıştır. Araştırma konuları evrimsel robotik, yapay zeka ve teorik/matematiksel evrimdir.

Konuyla Alakalı İçerikler

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim