Zawartość
Często słyszysz słowo G-force użyte w oszustwie astronautów wystrzeliwanych w kosmos. Na przykład astronauta doświadczający siły dziesięciu Gs doświadcza siły równej 10-krotności siły grawitacji. Aby przekonwertować z siły w Gs na siłę w Newtonach, potrzebujesz dwóch kluczowych informacji. Pierwszym z nich jest przyspieszenie ziemskie w układzie MKS (metr, kilogram, drugi), ponieważ Newtony to jednostki siły w tym układzie. Ta liczba wynosi 9,8 metra na sekundę2. Drugi to masa osoby (lub obiektu) doświadczającego przyspieszenia, w kilogramach. Pozwala to uniknąć ważnej kwestii: różne obiekty (lub ludzie) doświadczają różnych sił G.
Obliczanie jednego G
Dyskusja na temat siły G w takiej, w której różnica między masą a masą staje się szczególnie ważna. Masa ciała jest jego bezwładnym oporem na zmianę jego stanu ruchu. Jest mierzony w kilogramach w układzie SI. Natomiast ciężar to siła wywierana na to ciało przez ziemskie pole grawitacyjne. Drugie prawo Newtona mówi ci, że siła (F) jest równa masie (m) razy przyspieszenie (a)
F = ma
Przyspieszenie ziemskie jest zwykle oznaczone małą literą g. To sprawia, że jeden G, czyli siła wywierana przez grawitację na dowolne ciało w ziemskim polu grawitacyjnym, równa masie ciała (m) razy przyspieszenie ziemskie.
1 G = mg
Zdarza się to również jako ciężar ciała. W systemie MKS ciężar mierzy się w niutonach, gdzie 1 niuton = 1 kg-m / s2. Po zmierzeniu masy ciała w kilogramach i obliczeniu jego masy w Newtonach przy użyciu wartości 9,8 m / s2 dla g można łatwo przekonwertować na Gs iz powrotem. Dwa G są równe dwukrotności wagi przedmiotu, jedna czwarta G równa się jednej czwartej jego wagi i tak dalej.
Kierunek ma znaczenie
Siła jest wielkością wektorową, co oznacza, że ma składową kierunkową. Grawitacja Ziemi zawsze działa, aby przyciągać obiekty w kierunku środka planety, a powierzchnia Ziemi wywiera równą siłę w przeciwnym kierunku, aby zapobiec spadnięciu wszystkiego na środku do centrum. Fizycy nazywają to normalną siłą i powoduje wrażenie ciężaru. Każde ciało na powierzchni ziemi ma normalną siłę 1 G.
Astronauta przyśpieszający w kosmos doświadcza dodatkowej normalnej siły wytwarzanej przez podłogę rakiety, co zwiększa wrażenie ciężaru. Obliczając siłę G w górę, musisz dodać 1 G do ciągu wytwarzanego przez jednostkę, w której się znajdujesz, ponieważ gdy jednostka jest w spoczynku, nadal doświadczasz normalnej siły 1 G.
Pilot w odrzutowcu, który przyspiesza, a nie tylko spada w kierunku ziemi, odczuwałby siłę w przeciwnym kierunku niż wywierany przez powierzchnię ziemi. Siła ta anulowałaby normalną siłę wytwarzaną przez podłogę jednostki tylko wtedy, gdy przyspieszenie jest większe niż g. Musisz odjąć 1 G od całkowitej siły G generowanej przez statek przyspieszający w kierunku ziemi.