g – Síla

Fyzikální síla odpovídající jedné jednotce gravitace, která se násobí při rychlých změnách směru nebo rychlosti. Řidiči při zatáčení, zrychlování a brzdění zažívají velké síly g.
Síla g je míra zrychlení objektu vyjádřená v g-s. Je úměrná reakční síle, kterou objekt zakouší v důsledku tohoto zrychlení, nebo správněji v důsledku čistého účinku tohoto zrychlení a zrychlení způsobeného přirozenou gravitací.
Síla g není absolutním měřítkem síly a tento termín někteří považují za nesprávné pojmenování.
Síla g není jednotkou SI a rovná se nominálnímu tíhovému zrychlení na Zemi při hladině moře (standardní gravitace), které je definováno jako 9,80665 m/s2 (32,174 ft/s2). Symbol g se správně píše malými písmeny i kurzívou, aby se odlišil od symbolu G, gravitační konstanty, a g, symbolu pro gram, jednotku hmotnosti, který se kurzívou nepíše.

Analýza síly g je důležitá v řadě vědeckých a technických oborů, zejména v planetární vědě, astrofyzice, raketové vědě a konstrukci různých strojů, jako jsou stíhačky, závodní automobily a velké motory.
Člověk dokáže na zlomek sekundy snést lokální síly g v řádu stovek g. Taková silná facka na obličej může lokálně působit stovky g, ale nezpůsobí žádné skutečné škody. Trvalá síla g vyšší než přibližně 16 g po dobu jedné minuty však může být smrtelná nebo vést k trvalému zranění.

Mezi jednotlivci však existují značné rozdíly, pokud jde o toleranci g-síly. Řidiči závodních automobilů přežili při nehodách okamžité zrychlení až 214 g.
Toleranci g-tolerance lze do jisté míry trénovat a mezi jednotlivci existují také značné rozdíly ve vrozených schopnostech. Kromě toho některé nemoci, zejména kardiovaskulární problémy, snižují g-toleranci. Při pokusech s raketovými sáněmi, jejichž cílem bylo otestovat účinky vysokého zrychlení na lidský organismus, zažil plukovník John Stapp v roce 1954 po dobu několika sekund zrychlení 46,2 g.

Obvykle jsou zrychlení nad 100 g, i když jsou jen chvilková, smrtelná.
V běžném životě člověk zažívá síly g silnější než 1 g. Běžný kašel vyvolává chvilkovou sílu g 3,5 g, zatímco kýchnutí má za následek zrychlení asi 2 g. V běžném životě se člověk setkává se silou g větší než 1 g, zatímco v běžném životě se setkává se silou g větší než 1 g. Horské dráhy jsou obvykle konstruovány tak, aby nepřekročily 3 g, i když několik významných výjimek produkuje až 6,7 g. Například na horské dráze dochází k vysokému kladnému g, když se dráha vozu stáčí vzhůru, kdy mají jezdci pocit, že váží více než obvykle. Tento jev je opačný, když se dráha vozu stáčí směrem dolů, kdy je pociťováno nižší g než obvykle, což způsobuje, že se jezdci cítí lehčí nebo dokonce ve stavu beztíže.

Mírné zvýšení síly g se projevuje u všech pohybujících se strojů, jako jsou auta, vlaky, letadla a výtahy. Astronauti na oběžné dráze pociťují 0 g, tzv. stav beztíže.

Vztah mezi silou a zrychlením vyplývá z druhého Newtonova zákona,

F = ma
kde: F je síla, m je hmotnost a a je zrychlení

Tato rovnice ukazuje, že čím větší je hmotnost objektu, tím větší sílu při stejném zrychlení působí. To znamená, že na objekty s různými hmotnostmi, které zažívají číselně stejné „síly g“, budou ve skutečnosti působit síly zcela odlišné velikosti. Z tohoto důvodu nelze g-sílu považovat za měřítko síly v absolutním vyjádření.

g-síla se na různých planetách nebo nebeských tělesech liší. Pokud má objekt větší hmotnost, vytváří větší gravitační pole, což má za následek větší g-sílu. Na Měsíci je g-síla asi 1/6 g, na Marsu asi 1/3 g. Na marťanské družici Deimos, která má průměr pouhých 13 km, je g-síla asi 4 desetiny g. Naproti tomu na povrchu Jupiteru působí g-síla asi 2,5 g. To je menší hodnota, než by se zdálo, protože nízká hustota Jupiteru způsobuje, že jeho povrch je velmi vzdálen od primární koncentrace hmoty v jádře. Na povrchu neutronové hvězdy, degenerované hvězdy s hustotou podobnou atomovému jádru, se povrchová gravitace pohybuje mezi 2×1011 a 3×1012 g.

V leteckém a kosmickém průmyslu je g vhodnou jednotkou pro určení maximálního zatěžovacího faktoru, který musí letadla a kosmické lodě vydržet. Lehká letadla, jaká se používají při výcviku pilotů (kategorie užitkových letadel), musí být schopna vydržet faktor zatížení 4,4 g (43 m/s2, 141,5 ft/s2) se zataženým podvozkem. Dopravní letadla a jiná dopravní letadla musí být schopna přetížení 2,5 g. Vojenská letadla a piloti (zejména piloti stíhaček) s g-obleky vydrží více než 9 g.

Velmi krátkodobá zrychlení, měřená v milisekundách, se obvykle označují jako nárazy a často se měří v g. Rázy, které má zařízení nebo součástka vydržet, mohou být specifikovány v g. Například mechanické náramkové hodinky mohou vydržet 7 g, relé určená pro letecký průmysl mohou vydržet 50 g a jednotky GPS/IMU pro vojenské dělostřelecké granáty musí vydržet 15 500 g, aby přežily zrychlení při výstřelu.

V automobilovém průmyslu se g používá hlavně v souvislosti se zatáčecími silami a analýzou nárazů.

Jedoucí jezdec Sprint Cupu NASCAR Jeff Gordon zažil v roce 2006 v závodě Pennsylvania 500 na okruhu Pocono Raceway třetí nejvyšší zaznamenanou nárazovou sílu g, která byla naměřena v nevídané míře 64 g. Gordon tehdy uvedl, že to byl nejtvrdší náraz, jaký kdy v autě zažil.

Jedoucí závodní vůz Indy Car Kenny Bräck havaroval ve 188. kole závodu na okruhu Texas Motor Speedway v roce 2003. Bräck a Tomas Scheckter se dotkli koly, Bräck vyletěl do vzduchu v rychlosti přes 200 km/h a narazil do ocelového podpůrného nosníku záchytného hrazení. Podle Bräckových stránek jeho vůz zaznamenal 214 g.

Jednotka Formule 1 obvykle zažívá 5 g při brzdění, 2 g při zrychlování a 4 až 6 g při průjezdu zatáčkou. Každý vůz Formule 1 má nainstalováno zařízení ADR (Accident Data Recorder), které zaznamenává rychlost a sílu g. V každém voze Formule 1 je nainstalováno zařízení ADR (Accident Data Recorder). Podle FIA zažil Robert Kubica ze stáje BMW Sauber při své nehodě při Velké ceně Kanady v roce 2007 75 g.

Podle odhadů přežil jezdec Formule 1 David Purley v roce 1977 179,8 g, když zpomalil ze 173 km/h (108 mph) do klidu na vzdálenost 66 cm poté, co se mu zasekla široce otevřená plynová páka a on narazil do zdi.

Zpět na začátek stránky