g Kuvveti Nedir?
Araba yarışları ya da uçaklar ile ilgili televizyon programlarında pilotların 4gya da 5g’ye maruz kaldığı gibi ifadeler duyarız. Peki bu ifadeler tam olarak ne anlama geliyor?
g kuvveti terimi, bir nesnenin “birim kütlesinin” maruz kaldığı, ağırlık hissi uyandıran “mekanik” kuvveti ifade etmek için kullanılır. Bu ifadelerdekig,yeryüzündeki ortalama değeri yaklaşık 9,8 m2/s olan yer çekimi ivmesine karşılık gelir. Örneğin bir nesnenin 3g’ye maruz kalması her bir birim kütlesine 3gbüyüklüğünde yani yaklaşık olarak 29,4 kgm2/s büyüklüğünde mekanik kuvvet etki ettiği anlamına gelir. Bu değeri nesnenin kütlesi ile çarptığımızda nesneye etki eden toplam mekanik kuvveti buluruz.
Konuyu daha iyi açıklamak için birkaç örneği ele alalım. Atmosferde serbest hâlde düşmekte olan bir nesne olsun ve hava sürtünmesini ihmal edelim. Nesne yer çekimi etkisiyle yerküreye doğru ivmelenir. Ancak etkisinde olduğu yer çekimi kuvveti mekanik bir kuvvet değildir. Cisme etki eden hiçbir mekanik kuvvet olmadığı için cisim 0g’ye maruz kalır. Başka bir deyişle ağırlıksız ortamdadır. Peki ya yerküre üzerinde durmakta olan bir insan? İnsan da serbest düşmekte olan nesne gibi yer çekimi etkisindedir. Ancak üzerinde bulunduğu zemin serbestçe yerkürenin merkezine doğru ivmelenmesine engel olur. İnsan temas hâlinde olduğu zemine ağırlığı kadar bir kuvvet uygular. Newton’un hareket yasalarının üçüncüsü uyarınca, zemin de eşit büyüklükte ancak zıt yönlü bir kuvvetle karşılık verir. Kütlesimolan bir insanın ağırlığımgolduğu için birim kütleye etki eden kuvvetgbüyüklüğündedir. Dolayısıyla yerküre üzerinde durmakta olan bir insan yukarı yönlü 1gbüyüklüğünde birgkuvvetine maruz kalır.
Şimdi de araba yarışları sırasındaki bir pilotu ele alalım. Araç saatte 300 kilometre hızla 150 metre çapında yatay düzlemdeki çembersel bir virajı dönüyor olsun. Basit bir hesapla*, aracın savrulmadan virajı dönebilmesi için virajın merkezine doğru yaklaşık olarak 4,7gbüyüklüğünde birmerkezcil ivmeyesahip olması gerektiğini bulabiliriz. Dolayısıyla pilotun her bir birim kütlesi yatay yönde 4,7gbüyüklüğünde bir mekanik kuvvete maruz kalır. Zeminin, pilotun her bir birim kütlesine uyguladığı 1gbüyüklüğündeki dikey mekanik kuvveti de hesaba katarsak, pilota etki eden toplam mekanik kuvvetin büyüklüğünü (Kuvvetin vektörel bir büyüklük olduğunu unutmayalım.) yaklaşık olarak 4,8mgolarak hesaplarız. Başka bir deyişle pilot kendi ağırlığının yaklaşık 4,8 katı büyüklükte bir mekanik kuvvete maruz kalır.
Peki bir insanın dayanabileceği en yüksekgkuvveti ne kadardır? Bu sorunun cevabı, kuvvete ne kadar uzun süre maruz kalındığına bağlı olarak değişir. Bir insanın yumuşak dokuları önemli bir zarar görmeden kısa bir süreliğine, örneğin bir kaza sırasında, yüzlerceg’ye maruz kalabilirken bir dakikadan uzun bir süre 16g’ye maruz kalmak ise ölümcül olabilir.
*Düzgün dairesel hareket için gerekli olan merkezcil ivmenin büyüklüğü,vhız veryarıçap olmak üzerev2/r‘dir.