g – Erő

A gravitáció egy egységének megfelelő fizikai erő, amely a gyors irányváltozások vagy sebességváltozások során megsokszorozódik. A járművezetők komoly g-erőket tapasztalnak kanyarodás, gyorsítás és fékezés közben.
A g-erő egy tárgy gyorsulásának g-s-ben kifejezett mérőszáma. Arra a reakcióerőre arányos, amelyet egy tárgy e gyorsulás következtében, vagy helyesebben, e gyorsulás és a természetes gravitáció által kifejtett gyorsulás nettó hatásának eredményeként érez.
A g-erő nem az erő abszolút mértékegysége, és a kifejezést egyesek téves elnevezésnek tartják.
A g egy nem SI-egység, amely a Földön a tengerszinten (normál gravitáció) a gravitáció névleges gyorsulásával egyenlő, amelyet 9,80665 m/s2-ben (32,174 ft/s2) határoznak meg. A g szimbólumot helyesen kisbetűvel és dőlt betűvel is írjuk, hogy megkülönböztessük a G szimbólumtól, a gravitációs állandótól és a g-től, a gramm, a tömegegység szimbólumától, amely nincs dőlt betűvel írva.

A g-erők elemzése számos tudományos és műszaki területen fontos, különösen a bolygótudományban, az asztrofizikában, a rakétatudományban és különböző gépek, például vadászgépek, versenyautók és nagymotorok tervezésében.
Az emberek a másodperc töredékéig képesek elviselni a 100 g-s lokális g-erőket, így egy kemény pofon az arcon akár több száz g-t is jelenthet lokálisan, de nem okoz valódi sérülést. A kb. 16 g feletti, egy percen át tartó tartós g-erők azonban halálosak lehetnek, vagy maradandó sérülésekhez vezethetnek.

A g-erőtűrés tekintetében azonban jelentős eltérések vannak az egyének között. Versenyautó-vezetők akár 214 g-t elérő pillanatnyi gyorsulást is túléltek már balesetek során.
A g-tűrés bizonyos mértékig edzhető, és az egyének között is jelentős eltérés van a veleszületett képességekben. Ezenkívül egyes betegségek, különösen a szív- és érrendszeri problémák csökkentik a g-toleranciát. John Stapp ezredes 1954-ben a nagy gyorsulás emberi szervezetre gyakorolt hatását tesztelő rakétaszán-kísérletek során 46,2 g-t tapasztalt néhány másodpercig.

A 100 g-nél nagyobb gyorsulások, még ha pillanatnyiak is, általában halálosak.
A mindennapi életben az emberek 1 g-nél erősebb g-erőket tapasztalnak. Egy tipikus köhögés pillanatnyi g-erőt okoz 3,5 g-vel, míg egy tüsszentés körülbelül 2 g gyorsulást eredményez. A hullámvasutakat általában úgy tervezik, hogy ne haladják meg a 3 g-t, bár néhány figyelemre méltó kivétel akár 6,7 g-t is produkál. A hullámvasúton például nagy pozitív g-t tapasztalhatunk, amikor a kocsi útja felfelé kanyarodik, ahol a jármű utasai úgy érzik, mintha a szokásosnál nagyobb súlyuk lenne. Ez megfordul, amikor a kocsi útja lefelé kanyarodik, és a szokásosnál kisebb g-erőt éreznek, amitől az utasok könnyebbnek vagy akár súlytalannak érzik magukat.

A g-erő enyhe növekedése minden mozgó gépezetben, például autókban, vonatokban, repülőgépekben és liftekben tapasztalható. Az űrhajósok a Föld körüli pályán 0 g-t tapasztalnak, amit súlytalanságnak neveznek.

Az erő és a gyorsulás közötti kapcsolat Newton második törvényéből ered,

F = ma
hol: F az erő, m a tömeg és a a gyorsulás

Ez az egyenlet azt mutatja, hogy minél nagyobb egy tárgy tömege, annál nagyobb erő hat rá azonos gyorsulás mellett. Ez azt jelenti, hogy a különböző tömegű tárgyakra, amelyek számszerűen azonos “g-erőket” tapasztalnak, valójában egészen különböző nagyságú erők hatnak. Emiatt a g-erő nem tekinthető az erő abszolút értelemben vett mérésének.

A g-erő különböző bolygókon vagy égitesteken változik. Ha egy tárgynak nagyobb a tömege, akkor nagyobb gravitációs mezőt hoz létre, ami nagyobb g-erőket eredményez. A g-erő a Holdon kb. 1/6 g, a Marson kb. 1/3 g. A Mars mindössze 13 km átmérőjű Deimos műholdján a g-erő kb. 4/10 000 g. Ezzel szemben a Jupiter felszínén a g-erő kb. 2,5 g. Ez kisebb, mint amilyennek látszik, mert a Jupiter kis sűrűsége miatt a felszíne nagyon messze van a magban lévő elsődleges tömegkoncentrációtól. Egy neutroncsillag – egy degenerált csillag, amelynek sűrűsége az atommaghoz hasonló – felszínén a felszíni gravitáció 2×1011 és 3×1012 g között van.

A repülőgépiparban a g egy kényelmes mértékegység annak a maximális terhelési tényezőnek a meghatározására, amelyet a repülőgépeknek és űrhajóknak ki kell bírniuk. A pilótaképzésben használt könnyű repülőgépeknek (utility kategória) 4,4 g (43 m/s2, 141,5 ft/s2) terhelési tényezőt kell kibírniuk behúzott futóművel. Az utasszállító és egyéb szállító repülőgépeknek 2,5g terhelésnek kell megfelelniük. A katonai repülőgépek és a g-ruhával felszerelt pilóták (különösen a vadászpilóták) több mint 9 g-t képesek elviselni.

A nagyon rövid, milliszekundumokban mért gyorsulásokat általában lökésnek nevezik, és gyakran g-ben mérik. Azt a sokkot, amelyet egy eszköznek vagy alkatrésznek ki kell bírnia, g-ben lehet megadni. Például a mechanikus karórák kibírhatnak 7 g-t, a repüléstechnikai minősítésű relék 50 g-t, a katonai tüzérségi lövedékek GPS/IMU egységeinek pedig 15 500 g-t kell kibírniuk, hogy túléljék a kilövéskor fellépő gyorsulást.

Az autóiparban a g-t elsősorban a kanyarodási erőkkel és az ütközéselemzéssel kapcsolatban használják.

A NASCAR Sprint Kupa versenyzője, Jeff Gordon a 2006-os Pennsylvania 500 versenyen, a Pocono Raceway-en a NASCAR által feljegyzett harmadik legnagyobb g-erővel történt balesetet élte át, amely 64 g-t mért. Gordon akkoriban arról számolt be, hogy ez volt a legkeményebb ütközés, amit valaha autóval elszenvedett.

A 2003-as Texas Motor Speedway-en rendezett verseny 188. körében az Indy Car versenyzője, Kenny Bräck balesetet szenvedett. Bräck és Tomas Scheckter összeértek a kerekek, Bräck pedig több mint 200 km/h sebességgel a levegőbe repült, és a felfogó kerítés acél tartógerendájának csapódott. Bräck honlapja szerint az autója 214 g-t mért.

A Forma-1-es pilóták általában fékezéskor 5 g-t, kigyorsításkor 2 g-t, kanyarodáskor pedig 4-6 g-t tapasztalnak. Minden Forma-1-es autóban van egy ADR (Accident Data Recorder) készülék, amely rögzíti a sebességet és a g-erőket. Az FIA szerint Robert Kubica, a BMW Sauber versenyzője 75 g-t élt át a 2007-es Kanadai Nagydíjon történt balesete során.

A Forma-1-es autóversenyző, David Purley 1977-ben 179,8 g-t élt túl, amikor 173 km/h-ról (108 mph) 66 cm-es távolságra lassult le, miután a gázkarja szélesre nyitva beragadt, és a falnak csapódott.

vissza az oldal tetejére