G-force
G force, yani gravitational force, yani yerçekimsel kuvvet nedir?
İşte budur…
Ya da lunaparkta gondola, hız trenine bindiğinizde mideniz ağzınıza geliyor gibi hissedersiniz, kanınız çekilir gibi olur ya. Gözleriniz yuvalarından çıkacak gibi olur. Budur işte g-force. Ama bu örnekler birazdan bahsedeceklerimin yanında çok düşük kuvvetler aslında. İnsanın kemiklerinin kırılmasına, bir gökdelenin bir kağıt gibi yerle bir olmasına neden olabilecek kuvvetler var evrende. Hepsine örneklerle bakacağız ama g-force nedir ve nasıl hesaplanır önce ona kısaca bir bakalım.
1 g guvveti en temel g kuvvetidir. Yani bizi ve dünyadaki her şeyi yeryüzünde tutan kuvvettir bu. Standart değer de budur. Yani normal durumda g kuvvetini biz hissetmeyiz. Ama bahsettiğimiz örneklerde olduğu gibi ya da bir spor otomobile bindiğinizde bunu hissedersiniz. Örneğin F1 araçlarının özelliklerde sert virajlarda anlık olarak 5 g kuvvetine ulaştığı olur. Bunu da standart g kuvvetinin 5 katı olarak düşünebilirsiniz. Ya da 70 kiloysanız 5 g’de vücudunuzun 70×5 350 kilo gibi hissettiğini düşünün. Ya da tam tersi 0 g kuvvetinde ağırlığınızı hissetmezsiniz. Örneğin astronotlar uzaydayken bu durumdadırlar. Neredeyse 0 g kuvvetiyle uzun süre yaşayan astronotlar dünyaya döndüklerinde ayakta durmakta dahi zorlanırlar, çünkü kas kütleleri zayıflar. Ve hatta insanın uzayda boyunun uzaması efsanesi de buraya dayanır. Bu aslında bir efsane değildir. Omuriliğinize yerçekiminin uyguladığı kuvvet olmadığında disklerin arası birkaç milimetre açılır ve aslında bir miktar uzun olabilirsiniz. Ama malesef bu kalıcı değildir ve dünyaya döndüğünüzde disklerin birbirine baskı uygulamaya başlaması ile başladığınız yere dönersiniz.
Nasıl hesaplandığına gelirsek. Örneğin bir Bugatti Veyron’un hızlanmasını ve siz içindeyken ne kadar g kuvveti hissedeceğinizi hesaplayalım. Maksimum hızı bu hıza ulaşmak için gerekli süreye bölüp sonucu da 9.81’e bölerseniz hissettiğiniz g kuvvetini bulursunuz. Bu arada 9.81 m/s2 ise yerçekimi sabitidir ve newton tarafından bulunmuştur. Anlamı da şudur. Bir nesneyi yüksekten bırakırsanız, bu ister bir fil olsun isterseniz bir tüy, hava direnci, sürtünme vs. gibi tüm etkenleri de denklemden çıkarırsanız, sadece yerçekiminin etkisi ile bu nesne dünyanın çekirdeğine doğru saniyede 9.81 metre hızlanarak düşecektir. Yani fil de, tüy de aynı zamanda yeryüzüne çarpacaktır. O nedenle maksimum hız/süre/9,81 yani Bugatti durumunda 100 km/s diyelim ki bu da saniyede 28 metredir ve bilenler bilir 100 km/s’e 2.3 saniyede ulaşır. Bu durumda 28 / 2,3 = 12 m/s ve 12 / 9.8 = 1,2 g.
Yani beyniniz kafatasınıza yapışıyormuş gibi hissettiğiniz bu kuvvet sadece standart g kuvvetinden 0,2 g daha fazla. Az mı? Değil. Ama birazdan bahsedeceğimiz örneklere bakınca ne demek istediğimi anlayacaksınız.
Mesela bugatti hızlanırken 1,2 g kuvveti hissederken bir uzay mekiğindeki astronotlar kalkış sırasında 3 g kuvvetine maruz kalırlar. Tüm örneklerde g kuvvetini vücut ağırlığınız X söz konusu G kuvveti olarak düşünürseniz daha somut olabilir. Yani bu örnekte astronotlar vücut ağırlığının 3 kat daha fazla olduğunu hissederler.
Ama daha şiddetlisini Top Fuel isimli drag yarışında yarışan özel yapım araçların pilotları hisseder. Bu pilotlar 4.2’nin üstünde bir g kuvveti yaşayabilirler.
Bu seviyeyi deneyimlemek için bu yarışlara katılmanıza gerek yok. Siz de bir hız trenine binerek daha şiddetli bir g kuvveti yaşayabilirsiniz. En gelişmiş hız trenlerinde özellikle ani dönüşlerde vücudunuz 6 G seviyesinde bir kuvvete maruz kalır. Yani 70 kiloysanız bir anlığına 420 kiloymuş gibi hissedebilirsiniz. Bu kuvvete uzun süre maruz kaldığınızda yaralanmalar, kendinden geçmeler söz konsuu olacaktır.
Ama bu işin dünyadaki guruları jet pilotlarıdır. Ani dönüşlerde, dalış ya da kalkışlarda pilotlar 12 G’ye kadar kuvvete maruz kalırlar. O nedenle çok zorlu ve çok az kişinin başarabildiği eğitimler ve testlere maruz kalırlar. Bu eğiitimlerin bir kısmında santrifüj denen makinelerde anlık olarak ciddi G kuvvetlerine maruz bırakılırlar. Kimi zaman G lock denen bir durum yaşarlar. G lock g kuvveti nedeniyle beyindeki kanın aşağıya çekilmesi ve anlık olarak oksijensiz kalması olarak açıklanabilir. Bu durumda şu olur…
Bir insanın yaşadığı bilinen en yüksek G kuvvetine ise ELI BEEDING isimli bir amerikalı bir savaş pilotu maruz kalmıştır. Soğuk savaş sırasında Rocket Sled yani Roket Kızağı adı verilen bir ekipmanla insanlı bir uçakta yapılması çok tehlikeli olduğu düşünülen bazı testler gerçekleştiriliyordu. 1958’de ise ELI BEEDING bu testlerden birine katılmaya gönüllü olur. Ve test sonunda araç yavaşlarken 0.04 saniyeliğine 82.6 G’lik bir kuvvete maruz kalır. Bu doğrudan bir insanı öldürebilecek bir kuvvettir ama çok kısa süreli olduğu için hayatta kalmayı başarmıştır ama bu kadar kısa sürede bile birçok damarının çatlamasına neden olmuştur.
Bu kontrollü bir testti ve kontrollü bir ortamda bir insanın yaşadığı en yüksek g kuvvetiydi. Ama çok daha yüksek kuvvetleri hergün binlerce kişi yaşıyor. Tabi ki isteyerek değil. Bir araç yüksek bir hızla sabit bir duvara, ağaca veya başka bir araca çarptığında çok daha yüksek kuvvetler söz konusudur. Hatta bunun bir örneğini de bir kaza sonucu ELI BEEDING’in yaşadığı g kuvvetinin neredeyse 3 katını yaşayan Indie yarış pilotu Kenny Brack yaşamıştır. Yarış sırasında araç son hızla ilerlerken aracın frenleri kilitleniyor ve Kenny bu anda tam 214 g kuvveti deneyimliyor. Vücudunun 214 kat daha ağır olduğunu hissediyor. Yaklaşık 15 ton! Tabi ki pilotun neredeyse tüm kemikleri kırılıyor ve ayak bileklerindeki bazı kemikleri pist görevlileri pistten topluyorlar ve operasyonla pilota yeniden takılıyor bu kemikler.
Seviyeyi biraz daha artıralım. Tüm bu örneklerin çok daha fazlası bir g kuvvetinin her gün evinizde ortaya çıktığını biliyor muydunuz? Çamaşır makinenizde. Kurutma sırasında tam anlamıyla bir santrifüj makinesi oılan çamaşır makineniz çoraplarınızı kurutmak için 400 g seviyesinde bir kuvvet üretir.
Şimdi. Gözümüzü biraz dünyadan uzağa çevirirsek evrenin gücü karşımıza çıkıyor.
Nötron yıldızlarını ele alalım. Nötron yıldızları süpernova patlamalarının arta kalan maddelerinin kütleçekim etkisiyle çökmesi sonucunda meydana gelir. Kütleleri çok büyük olmasına rağmen hacimleri inanılmaz küçüktür. Örneğin samanyolu galaksisinde 2000 civarı nötron yıldızı vardır. Ve bize en yakın nötron yıldızının kütlesi güneşin iki katıdır ama hacmine baktığımızda sadece 10 km çapındadır. Bunun sonucunda yoğunluğu ve dolayısıyla çekim gücü inanılmaz düzeydedir. Bu nedenle bir nötron yıldızının çekim gücü yani G Kuvveti 7 trilyon G seviyesindedir. Bu da şu anlama geliyor. Bir şekilde bir nötron yıldızının üzerine tamamen çelikten yapılmış bir gökdelen yerleştirirseniz dümdüz olması saniyeler alır. Ve bu gökdelen o kadar ciddi bir kuvvete maruz kalır ki sonuçta gökdelenden geriye kalanları cebinize koyup gidebilirsiniz.
Son olarak evrende varolduğu düşünülen en yüksek G kuvvetinden bahsedelim. Planck Hızlanmasından. Planck Zamanı denen kavram Max Planck tarafından geliştirilmiştir ve ölçülebilen en kısa zaman diliminden bahseder. Bunu da şu şekilde formüle etmiştir:
G Kuvvetinin bir cismin hızı ve o hıza ulaşırken geçen süreye bölünmesiyle hesaplandığını hatırlayın, ayrıca evrende erişilebilecek en yüksek hızın da ışık hızı olduğunu.
İşte Planck Hızlanması denen teori bir cismin Planck süresinde ışık hızına ulaşmasından bahseder. Ve bu durumda ortaya çıkan G Kuvveti şudur:
Bunun çok büyük bir sayı olduğundan bahsetmeye gerek yok sanırım.
Ve bu kuvvete evrenin tarihinde bir kez ulaşıldığı düşünülüyor. Yaklaşık 14 milyar yıl önce.
Büyük patlama sırasında…
Karadelikler içerisinde de buna benzer kuvvetler olduğuna inanılıyor ama tabi bilimin henüz çok az bilgi sahibi olduğu konulardan biri bu.
Bundan bir adım ötesi ise kuantum fiziğinin kapsamına giriyor. Ona da başka zaman beraber bakalım.
Her zamanki gibi haftaya Cuma yine aynı saate buradayız.
Zaman ayırdığınız için teşekkürler.
Görüşmek üzere.