Hız ve İvmenin Anatomisi: Bukalemun Dili ve Mantis Istakozu Yumruğu Ne Kadar Hızlı?

İvme, hızın zamana bağlı değişim miktarıdır. Örneğin sabit bir şekilde, saniyede 15 metre (saatte 54 kilometre) hızla arabanız içinde giderken hareket yönündeki ivmeniz sıfırdır; çünkü hızınız değişmemektedir. Fakat önünüze bir engel çıkacak olursa ve 3 saniyede duracak olursanız, ivmeniz hareket ettiğiniz yönde $-5m/s^2$ olarak ifade edilebilir. Çünkü 15 m/sn hızdan 0 m/sn hıza 3 saniyede ulaşmaktasınız. Yani hızınız her bir saniye 5 m/s azalıyor. Eksi işareti ise, hareket yönünüzün aksi yönde ivmelendiğinizi, yani hızlanmak yerine yavaşladığınızı göstermektedir.

Bu ivmelenme, 0.5g ivmeye karşılık gelir; çünkü 1g, şu anda hepimizin üzerine etki eden ortalama yerçekimi ivmesi olarak tanımlanır ve $9.81m/s^2$ ivmelenmeye eşittir. Bu yüzden havada serbest bırakılan cisimler, yere bu ivmeyle düşerler. Bu ivme, ancak üzerine kuvvet binecek olursa artabilir. Örneğin düşen bir cismi aşağıya çeken ek bir kuvvet olursa, ivme de artacaktır.

Doğada İvme

Çita: Hızın Anatomisi

Doğada ivme kavramı oldukça önemlidir; çünkü "ani saldırı" yapabilmenin sırrı ivmede yatar. Bu nedenle çıtaların sadece hızları değil, o hıza ne kadar sürede ulaşabildikleri de önemlidir. Bir çıtanın ortalama ivmesi $13m/s^2$ civarındadır. Bu, 1.33g civarına denk gelmektedir.

Pedram Türkoğlu

Dünya’nın en hızlı kısa mesafe koşucusu olan Usain Bolt’un çıkabildiği maksimum hız yaklaşık 44.72 km/h’tir yani 12,2 m/s (saniyede 12,42 metre). Bolt, bu hızını yaklaşık olarak yalnızca 20 metre ve 1.61 saniye boyunca koruyabilir, sonrasında ise kısmen yavaşlamak zorundadır. Dünya rekorunu son kırdığı 100 metre koşusunda, yarışı 9.58 saniyede bitirmişti ve ortalama hızı saatte 37.58 kilometre idi. Reaksiyon zamanı olan 0.15 saniye çıkarıldığında, ortalama hızının yaklaşık 38.18 kilometre/saat olduğunu görebiliriz. 

Dünya'nın kaydedilmiş en hızlı koşucusu olan çita ise, 0-100 km/h arası hıza 3.1 saniyede çıkabilir, 103 km/h (ya da 28.6 m/s, saniyede 28.6 metre) maksimum hızla koşabilir, ve bunu yaklaşık 12 saniye boyunca (yaklaşık 350 metre) koruyabilir. Eğer bunu daha fazla zorlayacak olursa, vücut sıcaklığı 46 derecenin üzerine çıkar ve bu sıcaklık, beynindeki nöronlar ile birçok diğer hücreye zarar vermeye ve öldürmeye başlar.

Çita, kısa mesafe insan koşucularının aksine, takip sırasında, bu hızda koşarken sadece düz bir çizgi izlemez, kuyruğunın verdiği dengeyle çok keskin dönüşler yapabilir. Kovalama sırasında çitanın kalp hızı dakikada 60 atımdan 170'e kadar çıkabilir. Üstelik bu hızdayken sadece koşmaz ve manevralar yapmaz, avına ulaşabilirse hızla ileri doğru sıçrayarak yere indirir ve mücadele eder. Kalbi, diğer hayvanlarınkine göre çok daha geniştir ve güçlü kaslarla sarılıdır, bacakları ve vücudu bu hızı sağlayabilecek şekilde esnek ve güçlüdür ve daha nice adaptasyon sayesinde çita bu ününü koruyabilmektedir.

Bir ufak bilgi daha... İnsanların şimdiye kadar ürettiği ve resmi olarak otoyollarda kullanılabilen en hızlı araba olan Bugatti Veyron, maksimum 431.1 km/h'e (119.8 m/s) çıkabilir ve 0-100 km/h çıkışını 2.5-3 saniyede tamamlayabilmektedir. Aracın hiçbir donanımsız, taban fiyatı 2.400.000 Amerikan Doları'dır. Veyron'u geçme ihtimali olan ancak halen onaylanmamış olan Koenigsegg Agera R ile Veyron'dan bir sonraki onaylı en hızlı araba Hennessey Venom GT de bu değerlere yakın özelliklere sahiptir.

Kıyaslama olması açısından, 100 metre mesafeyi maksimum hızlarındayken (hareketsiz konumdan kalkışları ve hızlanma süreleri göz ardı edilirse):

• Usain Bolt: 8.19 saniyede,
• Çita: 3 saniyede,
• Bugatti Veyron: 0.8 saniyede tamamlayabilir.

Bukalemun ve Dili

Öte yandan bir bukalemunun dili, ağzın içinden ava gidene kadar 264g ile ivmelenebilir. Bu, bir savaş uçağının ulaşabildiği ivmeden bile kat kat fazladır. Elbette aradaki kütle farkı da dikkate alınmalıdır.

Bukalemunun avını yakalamak için diline uyguladığı kuvvet sebebiyle dil, ağızdan yerçekimi ivmesinin tam 264 katı bir ivmeyle çıkabilir. Bu, bir arabanın 1 saniyede 9320 kilometre hıza çıkabilmesi ile eşdeğerdir.

Ancak bu sayılar bir bukalemun için de büyük oranda teoriktir. Çoğu zaman bu ivmelenme 50g civarında ve altındadır. Dahası, dilin hareketi o kadar uzun sürmediği ve ava çoğu zaman çok daha erken ulaştığı için, söz konusu hızlara ulaşması neredeyse hiçbir zaman mümkün olamamaktadır. Yine de bu hız, elbette ki çoğu zaman avı yakalamaya yetecek kadar hızlıdır.

Mantis Karidesi

Benzer şekilde, bir Mantis Karidesi'nin yumruğu 10.000g gibi bir ivmeyle hızlanır ve saniyede 23 metre (83 km/h) hıza erişebilir. Bu ani yer değiştirme nedeniyle oluşan basınç dalgası o kadar güçlüdür ki, anlık olarak yumruğun etrafındaki su buharlaşabilir.

Tipik İvmeler

Bu ivmeleri kıyaslayabilmeniz adına birkaç örnek verelim:

• 0g: Ufak bir kuyrukluyıldız üzerinde, sabit hızla, yıldızlararası yolculuk yapsaydınız deneyimleyeceğiniz ivme sıfıra yakındır.
• 0.1654g: Ay'ın ekvatorunda otururken deneyimleyeceğiniz ivme.
• 1g: Dünya'da deniz seviyesinde dururken deneyimlediğiniz ivme.
• 1.14g: Satürn V roketinin ateşlendikten hemen sonra ürettiği ivme
• 1.18g: Bugatti Veyron'un 2.4 saniyede 100 km/h hıza erişirken deneyimlediği ivme.
• 3g: Uzay mekiklerinin fırlatma ve atmosfere geri dönüşte deneyimlediği maksimum ivme.
• 3.5g - 6.3g: Yüksek ivmeli roller-coasterlarda deneyimleyeceğiniz ivme.
• 4.2g: 4.4 saniyede 400 metre yol kat eden drag yarış araçlarının deneyimlediği ivme.
• 5g: Formula 1 araçlarının kuvvetli fren sırasında deneyimlediği ivme
• 7.19g: Apollo 16'nın Dünya'ya dönerken atmosferde deneyimlediği ivme
• 9-12g: Aerobatik uçak veya savaş uçaklarının deneyimlediği ivme
• 46.2g: Bir insanın deneyimleyip sağ çıkabildiği maksimum ivme (roket kızağı üzerinde)
• 50g: Ani olmadığı halde ölüm veya kalıcı sakatlığın yaşanacağı ivme seviyesi
• 100g: Sprint Füzeleri'nin deneyimlediği ivme.
• ~100g: İnsanların çok kısa süreliğine kazalarda deneyimleyip sağ çıkabildiği ivme
• 5000g: Mekanik kol saatlerinin deneyimleyebileceği şok kapasitesi
• 15.500g: Askeri roketatarların içindeki elektroniklerin dayanabildiği ivme düzeyi