g – Force

Een fysieke kracht die overeenkomt met één eenheid zwaartekracht en die wordt vermenigvuldigd tijdens snelle veranderingen van richting of snelheid. Bestuurders ondervinden hevige g-krachten wanneer ze een bocht nemen, gas geven en remmen.
g-kracht is een maat voor de versnelling van een object, uitgedrukt in g-s. Zij is evenredig aan de reactiekracht die een voorwerp ondervindt ten gevolge van deze versnelling of, juister gezegd, ten gevolge van het netto-effect van deze versnelling en de versnelling die wordt veroorzaakt door de natuurlijke zwaartekracht.
g-kracht is geen absolute meting van kracht en de term wordt door sommigen als een verkeerde benaming beschouwd.
De g is een niet-SI eenheid die gelijk is aan de nominale versnelling van de zwaartekracht op aarde op zeeniveau (standaard zwaartekracht), die is gedefinieerd als 9,80665 m/s2 (32,174 ft/s2). Het symbool g wordt correct geschreven met kleine letters en cursief om het te onderscheiden van het symbool G, de gravitatieconstante en g, het symbool voor gram, een eenheid van massa, die niet cursief is.

Analyse van g-krachten is belangrijk in een verscheidenheid van wetenschappelijke en technische gebieden, met name planetaire wetenschap, astrofysica, raketwetenschap, en de engineering van diverse machines zoals straaljagers, raceauto’s, en grote motoren. e mens kan gedurende een fractie van een seconde plaatselijke g-krachten van 100 g verdragen, zoals een harde klap tegen het gezicht, die plaatselijk honderden g kan opleggen maar geen echte schade veroorzaakt. Aanhoudende g-krachten van meer dan 16 g gedurende een minuut kunnen echter dodelijk zijn of tot blijvend letsel leiden.

Er zijn echter grote verschillen tussen individuen als het gaat om de tolerantie voor g-krachten. Coureurs van raceauto’s hebben tijdens ongelukken acceleraties tot 214 g overleefd.
Tolerantie voor g-krachten kan tot op zekere hoogte worden getraind, en er is ook een aanzienlijke variatie in aangeboren vermogen tussen individuen. Bovendien verminderen sommige ziekten, met name cardiovasculaire problemen, de g-tolerantie. Bij raketslee-experimenten om de effecten van hoge versnelling op het menselijk lichaam te testen, ondervond kolonel John Stapp in 1954 gedurende enkele seconden 46,2 g.

In het dagelijks leven ervaren mensen g-krachten van meer dan 1 g. Een typische hoest veroorzaakt een g-kracht van 3,5 g, terwijl een nies ongeveer 2 g aan versnelling oplevert. Achtbanen zijn meestal ontworpen om niet meer dan 3 g te produceren, hoewel een paar opmerkelijke uitzonderingen tot 6,7 g produceren. In een achtbaan wordt bijvoorbeeld een hoge positieve g ervaren wanneer de baan van de auto een bocht naar boven maakt, waarbij de passagiers het gevoel hebben dat ze meer wegen dan gewoonlijk. Dit wordt omgekeerd wanneer de baan van de auto naar beneden buigt, en een lagere g dan normaal wordt ervaren, waardoor de rijders zich lichter of zelfs gewichtloos voelen.

Een lichte toename van g-krachten wordt ervaren in alle bewegende machines, zoals auto’s, treinen, vliegtuigen, en liften. Astronauten in een baan om de aarde ervaren 0 g, wat gewichtloosheid wordt genoemd.

De relatie tussen kracht en versnelling komt voort uit de tweede wet van Newton,

F = ma
waarin: F de kracht is, m de massa en a de versnelling

Deze vergelijking laat zien dat hoe groter de massa van een voorwerp is, hoe groter de kracht is die het ondergaat bij dezelfde versnelling. Dat betekent dat voorwerpen met verschillende massa’s die numeriek identieke “g-krachten” ondervinden, in feite onderworpen zullen zijn aan krachten van heel verschillende grootte. Daarom kan de g-kracht niet worden beschouwd als een absolute maatstaf voor krachten.

G-kracht varieert op verschillende planeten of hemellichamen. Wanneer een voorwerp een grotere massa heeft, produceert het een hoger gravitatieveld, wat resulteert in hogere g-krachten. De g-kracht op de Maan is ongeveer 1/6 g, op Mars ongeveer 1/3 g. Op de Mars-satelliet Deimos, slechts 13 km in diameter, is de g-kracht ongeveer 4/10.000ste van een g. Daarentegen ondervindt het oppervlak van Jupiter een g-kracht van ongeveer 2,5 g. Dit is kleiner dan het lijkt omdat de lage dichtheid van Jupiter ervoor zorgt dat het oppervlak zeer ver verwijderd is van de primaire concentratie van massa in de kern. Op het oppervlak van een neutronenster, een ontaarde ster met een dichtheid vergelijkbaar met die van de atoomkern, ligt de zwaartekracht aan het oppervlak tussen 2×1011 en 3×1012 g’s.

In de lucht- en ruimtevaartindustrie is de g een handige eenheid om de maximale belastingsfactor aan te geven die vliegtuigen en ruimtevaartuigen moeten kunnen weerstaan. Lichte vliegtuigen van het type dat wordt gebruikt bij de opleiding van piloten (gebruikscategorie) moeten een belastingsfactor van 4,4 g (43 m/s2, 141,5 ft/s2) kunnen doorstaan met het onderstel ingetrokken. Vliegtuigen en andere transportvliegtuigen moeten een belasting van 2,5 g aankunnen. Militaire vliegtuigen en piloten (vooral gevechtspiloten) met g-pakken kunnen meer dan 9g weerstaan.

Versnellingen van zeer korte duur, gemeten in milliseconden, worden meestal schokken genoemd en worden vaak gemeten in g’s. De schok waartegen een apparaat of onderdeel bestand moet zijn, kan in g worden uitgedrukt. Zo zijn mechanische polshorloges bestand tegen 7 g, relais voor de luchtvaart tegen 50 g en GPS/IMU-eenheden voor militaire artilleriegranaten moeten bestand zijn tegen 15.500 g om de versnelling bij het afvuren te overleven.

In de auto-industrie wordt de g vooral gebruikt in verband met de krachten in bochten en impactanalyse.

NASCAR Sprint Cup-coureur Jeff Gordon beleefde tijdens de Pennsylvania 500-race van 2006 op Pocono Raceway de op twee na hoogste door NASCAR geregistreerde g-kracht-crash, met een ongekende 64 g. Gordon meldde destijds dat het de hardste klap was die hij ooit in een auto had gekregen.

Indy Car-coureur Kenny Bräck crashte tijdens ronde 188 van de race van 2003 op Texas Motor Speedway. Bräck en Tomas Scheckter raakten elkaar, waardoor Bräck met meer dan 200 km/u de lucht in ging en een stalen steunbalk voor de vangrail raakte. Volgens de site van Bräck registreerde zijn auto 214 g.

Formule 1-coureurs ondervinden doorgaans 5 g tijdens het remmen, 2 g tijdens het accelereren en 4 tot 6 g tijdens het nemen van bochten. Elke Formule 1 auto heeft een ADR (Accident Data Recorder) apparaat geïnstalleerd, dat snelheid en g-krachten registreert. Volgens de FIA ondervond Robert Kubica van BMW Sauber 75 g tijdens zijn crash in de Canadese Grand Prix van 2007.

Formule 1-coureur David Purley overleefde in 1977 een geschatte 179,8 g toen hij van 173 km/u (108 mph) vertraagde tot stilstand over een afstand van 66 cm (26 inch) nadat zijn gashendel wijd open was blijven staan en hij een muur raakte.

Terug naar het begin van de pagina