g – Forța

O forță fizică echivalentă cu o unitate de gravitație care este multiplicată în timpul schimbărilor rapide de direcție sau de viteză. Șoferii se confruntă cu forțe g severe atunci când iau viraje, accelerează și frânează.
Forța g este o măsură a accelerației unui obiect exprimată în g-s. Ea este proporțională cu forța de reacție pe care un obiect o resimte ca urmare a acestei accelerații sau, mai corect, ca urmare a efectului net al acestei accelerații și al accelerației transmise de gravitația naturală.
forța g nu este o măsurătoare absolută a forței, iar termenul este considerat de unii un termen impropriu.
G este o unitate non-SI egală cu accelerația nominală a gravitației pe Pământ la nivelul mării (gravitația standard), care este definită ca fiind de 9,80665 m/s2 (32,174 ft/s2). Simbolul g se scrie corect atât cu minusculă, cât și cu italic, pentru a-l deosebi de simbolul G, constanta gravitațională și de g, simbolul gramului, o unitate de masă, care nu este scris cu italic.

Analiza forțelor g este importantă într-o varietate de domenii științifice și inginerești, în special în știința planetară, astrofizică, știința rachetelor și ingineria diverselor mașini, cum ar fi avioanele de luptă, mașinile de curse și motoarele mari.
Oamenii pot tolera forțe g localizate de ordinul a 100 de g pentru o fracțiune de secundă, astfel încât o palmă puternică pe față poate impune sute de g la nivel local, dar nu produce daune reale. Cu toate acestea, forțele g susținute de peste aproximativ 16 g timp de un minut pot fi mortale sau pot duce la leziuni permanente.

Există însă variații considerabile între indivizi atunci când vine vorba de toleranța la forța g. Piloții de mașini de curse au supraviețuit unor accelerații instantanee de până la 214 g în timpul unor accidente.
Într-o anumită măsură, toleranța la forța g poate fi antrenată și există, de asemenea, o variație considerabilă a capacității înnăscute între indivizi. În plus, unele boli, în special problemele cardiovasculare, reduc toleranța la g. În cadrul experimentelor cu sania-rachetă concepute pentru a testa efectele unei accelerații mari asupra corpului uman, colonelul John Stapp a experimentat în 1954 46,2 g timp de câteva secunde.

În mod obișnuit, accelerațiile de peste 100 g, chiar dacă sunt momentane, sunt fatale.
În viața de zi cu zi, oamenii experimentează forțe g mai puternice de 1 g. O tuse tipică produce o forță g momentană de 3,5 g, în timp ce un strănut are ca rezultat o accelerație de aproximativ 2 g. Montagne russe sunt de obicei proiectate să nu depășească 3 g, deși câteva excepții notabile produc până la 6,7 g. De exemplu, pe un roller coaster se resimte un g pozitiv ridicat atunci când traiectoria mașinii se curbează în sus, unde călăreții au senzația că au o greutate mai mare decât de obicei. Acest lucru se inversează atunci când traiectoria mașinii se curbează în jos și se resimte un g mai mic decât în mod normal, ceea ce îi face pe călăreți să se simtă mai ușori sau chiar fără greutate.

Creșterea ușoară a forței g este resimțită în orice mașinărie în mișcare, cum ar fi mașinile, trenurile, avioanele și lifturile. Astronauții de pe orbită experimentează 0 g, numită imponderabilitate.

Relația dintre forță și accelerație provine din a doua lege a lui Newton,

F = ma
unde: F este forța, m este masa și a este accelerația

Această ecuație arată că, cu cât masa unui obiect este mai mare, cu atât mai mare este forța pe care o resimte la aceeași accelerație. Asta înseamnă că obiecte cu mase diferite care experimentează „forțe g” numeric identice vor fi de fapt supuse unor forțe de mărimi foarte diferite. Din acest motiv, nu se poate considera că forța g măsoară forța în termeni absoluți.

Forța g variază pe diferite planete sau corpuri cerești. Atunci când un obiect are o masă mai mare, acesta produce un câmp gravitațional mai mare, ceea ce duce la forțe g mai mari. Forța g pe Lună este de aproximativ 1/6 g, iar pe Marte de aproximativ 1/3 g. Pe satelitul marțian Deimos, cu un diametru de numai 13 km, forța g este de aproximativ 4/10.000 de g. În schimb, suprafața lui Jupiter resimte o forță g de aproximativ 2,5 g. Aceasta este mai mică decât pare că ar trebui să fie, deoarece densitatea scăzută a lui Jupiter face ca suprafața sa să fie foarte departe de concentrația primară de masă din nucleul său. Pe suprafața unei stele neutronice, o stea degenerată cu o densitate similară cu cea a nucleului atomic, gravitația de suprafață este cuprinsă între 2×1011 și 3×1012 g.

În industria aerospațială, g este o unitate convenabilă pentru a specifica factorul de sarcină maximă pe care aeronavele și navele spațiale trebuie să fie capabile să o suporte. Aeronavele ușoare de tipul celor utilizate în pregătirea piloților (categoria utilitară) trebuie să fie capabile să susțină un factor de sarcină de 4,4 g (43 m/s2, 141,5 ft/s2) cu trenul de aterizare retras. Avioanele de linie și alte aeronave de transport trebuie să fie capabile să suporte 2,5 g. Aeronavele militare și piloții (în special piloții de vânătoare) cu costume g pot rezista la mai mult de 9g.

Acelerațiile pe termen foarte scurt, măsurate în milisecunde, sunt denumite de obicei șocuri și sunt adesea măsurate în g-uri. Șocul la care trebuie să reziste un dispozitiv sau o componentă poate fi specificat în g. De exemplu, ceasurile mecanice de mână pot rezista la 7 g, releele clasificate în domeniul aerospațial pot rezista la 50 g, iar unitățile GPS/IMU pentru obuze de artilerie militară trebuie să reziste la 15 500 g pentru a supraviețui accelerației la tragere.

În industria auto, g este utilizat în principal în legătură cu forțele de viraj și analiza impactului.

Pilotul de la NASCAR Sprint Cup, Jeff Gordon, a suferit al treilea cel mai mare accident de forță g înregistrat de NASCAR la cursa Pennsylvania 500 din 2006 de pe Pocono Raceway, măsurând o valoare fără precedent de 64 g. Gordon a declarat la momentul respectiv că a fost cea mai puternică lovitură pe care a suferit-o vreodată într-o mașină.

Pilotul de la Indy Car, Kenny Bräck, s-a accidentat în turul 188 al cursei din 2003 de pe Texas Motor Speedway. Bräck și Tomas Scheckter au atins roțile, trimițându-l pe Bräck în aer cu peste 320 km/h, lovind o grindă de susținere din oțel pentru gardul de prindere. Potrivit site-ului lui Bräck, mașina sa a înregistrat 214 g.

Primarii de Formula 1 experimentează de obicei 5 g în timpul frânării, 2 g în timpul accelerării și între 4 și 6 g în timpul virajelor. Fiecare mașină de Formula 1 are instalat un dispozitiv ADR (Accident Data Recorder), care înregistrează viteza și forțele g. Potrivit FIA, Robert Kubica de la BMW Sauber a resimțit 75 g în timpul accidentului din Marele Premiu al Canadei din 2007.

Pilotul de Formula 1 David Purley a supraviețuit unei forțe estimate la 179,8 g în 1977, când a decelerat de la 173 km/h (108 mph) până la repaus pe o distanță de 66 cm (26 inch), după ce accelerația s-a blocat larg deschisă și a lovit un zid.

Înapoi la începutul paginii