G Kuvveti Nedir? Ne İşe Yarar? Zararları Nelerdir?

İnsanoğlu yer çekiminden kaynaklanan akselerasyon kuvvetleriyle hayatta kalmaya ve yaşamaya adapte olmuştur. Dünya üzerindeki bu kuvvetler sabit olup, doğduğumuz günden ölümümüze kadar bununla yaşar ve çalışırız. Yürümeyi öğrendiğimiz bebeklik çağında, yanlış bir adımın yere düşmek olarak tanımladığımız çekim gücünün yol açtığı ağrılı vakaya neden olduğunu çok çabuk kavrarız.

Akselerasyon bir cismin hızındaki değişimi tanımlar;

Şiddeti ve yönü olan vektörel bir kavramdır
Birimi m/s2
Havacılık tıbbında ise sıklıkla “G” birimi kullanılır.

G Kuvveti Nedir?

G Kuvveti, adını kütle çekimi anlamına gelen “Gravitational” kelimesinden alır. Hızlanma ölçer (Akselerometre) ile ölçülebilen hızlanma (ivmelenme) değerlerine G kuvveti denir. Yani bir cismin herhangi bir yönde, kendisine uygulanan bir kuvvet sayesinde hızlanarak ve yavaşlayarak ağırlık değeri üretmesi G-kuvveti sayesindedir. Ağırlık üretilmesi için maruz kalınan hızlanmanın bir dirençle karşılaşması gerekmektedir. Bu direnç kaynağı hava olabilir, katı veya sıvı yüzeyler olabilir. Bir uçak, havanın kendisine uyguladığı direnç sayesinde g kuvvetlerine maruz kalır. Arabanız, havanın ve yerin uyguladığı direnç kuvvetlerinin bileşeni yönünde G-kuvveti üretmektedir. Ancak yörüngedeki bir uzay aracındaki astronot sadece motorları çalıştırdığında, koltuğunun kendisine ürettiği direnç sebebiyle G-kuvvetine maruz kalır. Diğer durumlarda G kuvveti oluşmaz, yani ağırlıksızdır.

Önerilen Yazı » Uçak Nasıl Uçar?

Yeryüzünde yerçekimine bağlı standart akselerasyon g sembolü ile gösterilir ve 9,81 m/s2 kabul edilir. Manevra esnasında pilot üzerinde uygulanan ivmeye (a) bağlı akselerasyon “G=a/g” formülü ile hesaplanır. Örneğin uçak 58,9 m/s2 değerde hızlanırsa, pilot yerçekimi nedeniyle 6 G (=58,9/9,81) akselerasyona maruz kalacaktır. Pilotlar mesleki yaşamları boyunca genellikle 500 – 5000 saat arasında uçarlar, ancak uçuş süresinin sadece %1-5’lik kısmında yüksek +Gz’ye maruz kalırlar.

Dünyanın çekim kuvveti 32 ft/sn2’lik sabit bir ivmeye neden olur. Serbest düşme yapan bir cisim yeryüzüne çarpıncaya kadar veya nihai hıza ulaşıncaya kadar, dünyaya doğru devamlı hızlanır. Nihai hız noktasında, cisme etki eden aerodinamik sürtünme kuvveti, yer çekimi kaynaklı akselerasyon kuvvetine üstün gelir. Akselerasyon, “G” denilen kuvvet birimi ile tarif edilir.

Sert dönüş yapan bir pilot, çekim kuvvetinin birçok katı eşdeğerinde bir akselerasyonu tecrübe eder. Bu durum özellikle akselerasyon kuvvetlerinin 9G kadar yüksek olabildiği askeri avcı jetlerinde ve yüksek performanslı hava akrobasisi uçaklarında doğrudur. Hava yarışı pilotları da sert dönüşler (pylon) sırasında yüksek G kuvvetlerini tecrübe ederler fakat hatırlanması gereken önemli konu ise, maksimum performans profilinde kullanılan uçak, pilotunu dünya sathında rastlanılan 1G kuvvetinden daha büyük kuvvetlere maruz bırakmasıdır. Pilotlarımızın başarılı bir şekilde uçmayı öğrenmeleri için bunu anlamaları gerekir.

Akselerasyon Çeşitleri Nelerdir?

Üç çeşit akselarasyon vardır. Bunlar Lineer, Radial ve Angular akselerasyondur.

Lineer Akselerasyon: Doğrusal hız değişimlerini ifade eder. Bu akselerasyon tipi kalkış, iniş ve düz uçuş sırasında ki hız değişimleri esnasında meydana gelir.

Radial Akselerasyon: Pilot keskin bir dönüş yaptığında, dalışa geçtiğinde ve dalıştan çıktığında olan istikamet değişimlerinde meydana gelir.

Angular Akselerasyon: Spin ve tırmanış dönüşleri yapılırken, eş zamanlı hem hız hem de istikamet değişimlerinin sonucu meydana gelir.

Önerilen Yazı » Ramjet Motor Nedir? Nasıl Çalışır?

İnsan Vücuduna Etkileyen G Kuvvetleri

Uçuş kumandalarına yapılan girdilerin bir sonucu olarak, uçuş sırasında pilot, bu akselerasyon kombinasyonlarını tecrübe eder. Bu akselerasyonlar insan vücudu üzerinde, Gx, Gy ve Gz olarak tanımlanan G kuvvetlerine neden olurlar.

+Gx, göğüsten sırta doğru etki eden kuvvet olarak tanımlanır. Örnek olarak uçağın kalkışı sırasında motor gücün arttırılması ile Gx tecrübe edilir. Bu kuvvet, uçak hızlanırken pilotu arkaya, koltuğuna doğru iter.

-Gx, sırttan göğüse doğru etki eden kuvvet olarak tanımlanır ve uçağın inişi sırasında motor gücünün azaltılmasıyla ortaya çıkar. Bu kuvvet, pilotu öne, omuz bağlarına doğru iter.

Uçak gemilerinden kalkan deniz kuvvetleri pilotları bu tip G kuvvetlerini aşırı derecede hissederler. Uçaklar, katapult kalkışı sırasında 2 saniyenin hemen altındaki bir sürede 160 milden daha fazla bir sürate hızlanırlar. İniş sırasında ise uçak sadece birkaç feet’te tamamen durmak için yavaşlar. Uçak gemisi pilotları bu aşırı G’ye adapte olmuş ve on yıllarca başarıyla ile görev yapmışlardır.

Gy, omuzdan omuza doğru etki eden lateral kuvvetlerdir ve dönüşlerinde (aileron roll) rastlanır. Hava akrobasisi pilotları rutin olarak bu tip G kuvvetleri ile karşılaşmakta ve uçaklarına emniyetli ve kusursuz manevra yaptırabilmektedirler. Vücudun vertikal eksenine uygulanan çekim kuvvetine, Gz denilir. Eğer baştan ayağa doğru tecrübe edilirse +Gz (Pozitif) olarak adlandırılır. Bu durum, pilot dalıştan çıkmak veya içe doğru lup atmak için lövyeyi çektiğinde meydana gelir. –Gz (Negatif) ise ayaktan başa doğru hareket eder ve pilotun dalışa geçmesiyle yaşanır.

G Kuvvetlerinin Fizyolojik Etkileri

+Gz akselerasyona maruziyetin en kolay farkedilebilen etkisi yumuşak dokular, baş, ekstremiteler ve gövdede ağırlık artışı hissidir. Parmaklarda nispeten düşük kütle nedeniyle ince hareketler korunma eğiliminde iken, kolların yukarı doğru hareketi +7 Gz’nin üzerinde çok zorlaşır. +3 Gz’nin üstünde çoğu pilotun oturmuş konumundan kalkması, kaza anında uçaktan yardımsız ayrılması hemen hemen imkansızlaşır.

İnsanoğlu yeryüzünde 1G kuvveti altında yaşamaya adapte olmuştur. Havacılık ortamında ki herhangi bir manevranın insan vücudu üzerine +1Gz üzerindeki bir akselerasyon kuvveti oluşturma potansiyeli vardır. Bu durum bilhassa Gz ekseninde pilotlar için tehlikelidir. +Gz durumunda G kuvveti baştan ayağa doğru, –Gz durumunda ise ayaktan başa doğru etki eder. Uçak, yüksek hızlı dönüşler yaptığında veya dik bir dalıştan çıktığında pilot +Gz tecrübe eder.

Bilinçli kalınabilmesi ve kanın beyne akışının sağlanbilmesi için, kalp ve damar sisteminin G kuvvetlerine karşı hızlı cevap vermesi gerekmektedir. Başa doğru kan akımının devamını sağlamak için +Gz’ye karşı oluşturulan fizyolojik cevap, kalbin daha güçlü ve hızlı atmasına ve beraberinde damar gerginliğinde artmaya neden olur. Eğer kalp damar sisteminin oluşturduğu fizyolojik cevap, ani başlayan G kuvvetleriyle başa çıkamasa, bilinç kaybına ve uçağın uçurulma kabiliyetinin kaybı noktasına varan pilot performansında azalmaya neden olacaktır.

Önerilen Yazı » Uçaklar Neden Beyaz İz Bırakır

Muhtemel felaketin ilk belirtisi, uçak manevraya başlayınca ortaya çıkan ilerliyici görme kaybı olabilir. Gözler düşük kan akımına oldukça duyarlıdır ve eğer G kuvvetlerinin başlangıcına kalp damar sistemi yetişemezse, retina yeterli miktarda kan ile desteklenemez. Göz içi atardamar basıncı retinanın ihtiyacının altına düştüğünde, pilot periferal görüşün kaybolduğunu (tünel görüşü) farkeder.

Takip eden ilerleyici bozulma, daralan görme alanına (namlu görüşü), hızla, renkli görme kaybına (gray-out) ve görme alanının tamamen kaybına (Black-out) yol açabilir. Eğer ani başlangıçlı G kuvvetleri devam ederse, G kuvvetleri kaynaklı bilinç kaybıyla (G-LOC) sonuçlanabilir. Pilotun G kuvvetlerinden kaçınacak vgörmenin geri kazanılmasına yetecek uçak irtifasının olmaması durumunda sdurum, çok fazla askeri ve sivil havacılık kaynaklı ölümlere sebep olmuştur.e bilincin ve/veya onuç korkunç olabilir.

Yüksek G maruziyeti sonucu oluşan belirtiler, akselerasyonun değişim hızına bağlıdır. Göreceli değişimde (0,1 G/sn) görme bulgularını G-LOC takip eder. Eğer değişim hızlı olursa (1 G/sn ve üzeri), görme duyusundaki uyarı niteliğindeki bozulmalar ortaya çıkmadan G-LOC ortaya çıkar. +Gz etkileri şiddetli olmakla beraber, pilot dalış için lövyeyi ittiğinde veya dışa doğru lup attığında rastlanılan, ayaktan başa doğru oluşan kuvvet olarak tanımlanan –Gz ile başa çıkmak için, insan vücudu daha az donatılmıştır.

–Gz altında kanın juguler venden kalbe doğru akışı engellenirken kalpten atardamarlar ile başa olan kan akımı artar. Bir kere daha gözün retinasının aşırı hassasiyeti ve kanın aşırı olarak retinaya gitmesi (red-out), görme kaybına neden olur. Eğer pilot lövyeye uyguladığı basıncı azaltmazsa, kanın beyne akışı sağlanamadığı için kısa bir süre içinde bilinç kaybı ortaya çıkar. Son olarak şunu belirtebiliriz; havacılık ortamında hayatta kalabilmek için pilotlar akselerasyon kanunlarına riayet etmelidirler.