وقتی در مورد اینکه نیروی جی (g-force) جت های جنگنده با بدن چه می کنند، صحبت می کنیم باید بفهمیم که نیروی جی چیست و چطور در طول زندگی روزمره همه ما را تحت تاثیر قرار می دهد. برای اینکه درک آن را ساده کنیم، وقتی در داخل خودرو هستید، هر گونه افزایش ناگهانی شتاب، ترمز کردن یا پیچیدن در پیچ های تند، مقداری نیروی جی به بدن شما وارد می کند.
در حالی که به طور معمول از حرف g برای این نیرو در صنعت هوانوردی استفاده می شود، این حرف در واقع کوتاه شده واژه gravity یا جاذبه زمین است. این نیرو در واقع افزایش شتاب یا کاهش آن را اندازه گیری می کند؛ نیروی جی یک نیروی مختص به جرم است که با واحدهای استاندارد جاذبه بازگو می شود. نیروی جی معمولاً برای واکنش بدن به افزایش شتاب ناگهانی استفاده می شود. این نیرو به خاطر کشش جاذبه ای متوسط زمین ایجاد می شود که معادل ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه است.
نیروی جی طبیعی وارد شده بر بدن ۱ جی است
وقتی بی حرکت ایستاده اید و تکان نمی خورید، بدن شما نیرویی معادل ۱ جی را تجربه می کند که معادل کشش جاذبه ای زمین است. هرگونه افزایش یا کاهش ناگهانی و شدید شتاب باعث افزایش یا کاهش نیروی جی وارد بر بدن می شود. هر چه سریع تر بروید، احساس سنگینی بیشتری می کنید، در حالی که هر چه آرام تر بروید، احساس سبکتر بودن می کنید.
وقتی سوار بر یک هواپیمای مسافربری هستید، برای مدت های کوتاهی وقتی هواپیما در حال اوج گرفتن یا کاهش ارتفاع یا پیچیدن است، کمی کمتر از ۱.۳ جی را احساس خواهید کرد که حدود ۳۰ درصد سنگین تر یا ۳۰ درصد سبک تر از حالت عادی است. اثر نیروی جی هنگام پرواز با هواپیماهای تجاری چنان اندک است که شاید حتی متوجه آن نشوید.
قبل از جنگ جهانی اول، مردم به ندرت نیروی جی را تجربه می کردند
قبل از اینکه برادران رایت اولین پرواز افسانه ای خود را در تپه های کیل دویل در نزدیکی کیتی هاک در کارولینای شمالی و در ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ تجربه کنند، مردم به ندرت نیروی جی را تجربه می کردند. با سریع تر شدن هواپیماها، نیروی جی به سرعت به نگرانی خلبانان در طول جنگ جهانی اول تبدیل شد، زیرا خلبانان در هنگام انجام مانورها در نبردهای تن به تن به سرعت بیهوش می شدند. این پدیده با نام «غش کردن در آسمان» شناخته می شد.
بدین ترتیب مهندسان شروع به نصب کابین های قوی تری روی هواپیماها کردند که بتوانند نیروهای تا ۱۸ جی را تحمل کنند، در شرایطی که روز به روز هواپیماهای سریع تری ابداع می شد. در سال ۱۹۴۷، در حالی که چاک ییگر به عنوان خلبان آزمایشی برنامه هواپیمای راکتی Bell XS-1 فعالیت می کرد، یک افسر همکار نیروی هوایی ایالات متحده به نام جان استپ مشغول آزمایش سیستم های اکسیژن مختلف در هواپیماهای غیرفشرده سازی شده بود. یکی از مشکلات مرتبط با پرواز در سرعت های بسیا بالا، ناخوشی ناشی از کاهش فشار بود، که با نام خم شدن شناخته می شود.
سریع ترین انسان روی زمین
در کنار سیستم های اکسیژن، استپ در زمینه مطالعه اثرات افزایش یا کاهش ناگهانی سرعت روی بدن انسان نیز فعالیت می کرد. برای درک اینکه بدن انسان چه مقدار نیروی جی را می تواند تحمل کند، استپ یک سورتمه راکتی ساخت که ۴۰,۰۰۰ پوند نیروی پیشرانه تولید می کرد. در پایان تابستان ۱۹۴۸، استپ یک سورتمه ویژه به نام Sonic Wind ساخت.
در ۱۰ دسامبر ۱۹۵۴، در پایگاه هوایی هولومن در نیومکزیکو، استپ سرعت این سورتمه را در عرض کمتر از ۵ ثانیه به ۱,۰۱۱ کیلومتر بر ساعت رساند تا به سریع ترین انسان روی کره زمین تبدیل شود. در جریان این تست، بدن استپ با ۷۶ کیلوگرم وزن، نیروی جی معادل بیش از ۴۶.۲ جی را متحمل شد که بیشتر از اندازه ای بود که یک انسان بتواند از آن جان سالم به در ببرد. اما استپ زنده ماند و تا ۸۹ سالگی زندگی کرد.
این دستاورد باعث شد که استپ روی جلد مجله تایم برود و کارهای او باعث بهبود ایمنی هواپیماها و خودروها شود.
نیروی جی تماماً در مورد شتاب است
این سرعت نیست که باعث نیروی جی می شود بلکه شتاب است. اکثر ما وقتی سوار یک چرخ و فلک می شویم به فکر نیروی جی می افتیم. وقتی سوار چرخ و فلک هستید، در پیچ های تندی که به طور ناگهانی مسیر تغییر می کند، نیروی جی را تجربه می کنید و البته وقتی که با سرعت زیاد به سمت زمین شیرجه می روید. البته این نیرو در هنگام سوار شدن بر چرخ و فلک آنقدر زیاد نیست که باعث بیهوشی تان شود. دلیل این است که وقتی چرخ و فلک ها را می سازند، عامدانه آن را طوری طراحی می کنند که نیروی جی تولید شده در حد توان یک انسان معمولی باشد. در حالی که اثر نیروی جی از فردی به فرد دیگر متفاوت است، همه چیز تحت تاثیر سه فاکتور است که عبارتند از:
مسیری که به سمت آن حرکت می کنید
سطح نیروی جی
طول مدتی که تحت تاثیر نیروی جی قرار دارید
نیروی جی و فشار خون
بسته به حالت و موقعیت بدنتان در هنگام افزایش شتاب، نیروی جی به اشکال زیر ایجاد می شود:
از سر به نوک انگشتان
از جلو به عقب
از یک طرف بدن به طرف دیگر
هنگام شتاب گرفتن، نیروی جی از سمت جلو به عقب بدن شما می رود که آن را حس می کنید، و وقتی شتاب کاهش می یابد نیروی جی در مسیر برعکس احساس می شود. وقتی نیروی جی افقی را تجربه می کنید، بدن می تواند کاملاً برعکس تحت تاثیر قرار گیرد زیرا خون کافی به مغز نمی رسد. در سطح دریا، بدن انسان به فشار خون ۲۲ میلیمتر جیوه نیاز دارد تا خون را از قلب به مغز پمپاژ نماید. وقتی ۲ جی را تجربه می کنید، ۲۲ میلیمتر جیوه باید دو برابر شده و به ۴۴ میلیمتر جیوه برسد. بسته به تعداد نیروی جی، فشار خون نیز باید به همان اندازه بیشتر شود. نیروی جی ۴ یا ۵ باعث می شود که اکثر افراد بیهوش شوند زیرا منابع خونی در بدن با کاهش فشار خون مواجه می شوند.
خلبانان جنگنده می توانند به نحوی تاثیرات نیروی جی را با پوشیدن لباس های ضد جی خنثی کنند، لباس هایی که به آن ها امکان می دهد تا نیروی ۸ یا ۹ جی را نیز تاب بیاورند. یونیفرم های ضد جی از غشاهای هوا برای منقبض کردن شکم و پاها به منظور کم به حفظ فشار خون در قسمت بالای بدن استفاده می کنند. همچنین خلبانان جنگنده در سانتریفیوژهای مخصوصی آموزش می بینند تا بتوانند ماهیچه هایشان را منقبض کرده و نفس بکشند و بدین ترتیب اثرات نیروی جی روی بدن را خنثی نمایند.
بدون نظر