g – Kraft

En fysisk kraft som motsvarar en gravitationsenhet och som multipliceras vid snabba riktnings- eller hastighetsändringar. Förare upplever kraftiga g-krafter när de svänger, accelererar och bromsar.
g-kraft är ett mått på ett objekts acceleration uttryckt i g-s. Den är proportionell mot den reaktionskraft som ett objekt upplever som ett resultat av denna acceleration eller, mer korrekt, som ett resultat av nettoeffekten av denna acceleration och den acceleration som ges av den naturliga gravitationen.
g-kraften är inte ett absolut mått på kraft och termen anses av vissa vara en felaktig benämning.
G är en icke-SI-enhet som är lika med den nominella gravitationsaccelerationen på jorden vid havsnivå (standardgravitation), som definieras som 9,80665 m/s2 (32,174 ft/s2). Symbolen g skrivs korrekt både med små bokstäver och kursiv för att skilja den från symbolen G, gravitationskonstanten, och g, symbolen för gram, en enhet för massa, som inte är kursiverad.

Analyser av g-krafter är viktiga inom en rad olika vetenskapliga och tekniska områden, särskilt inom planetarisk vetenskap, astrofysik, raketvetenskap och konstruktionen av olika maskiner, till exempel stridsflygplan, tävlingsbilar och stora motorer.
Människor kan tolerera lokaliserade g-krafter på 100-tals g under en bråkdel av en sekund, t.ex. kan en hård smäll i ansiktet ge hundratals g lokalt men inte ge någon egentlig skada. Ihållande g-krafter över cirka 16 g under en minut kan dock vara dödliga eller leda till permanenta skador.

Det finns dock en betydande variation mellan individer när det gäller tolerans för g-krafter. Förare av tävlingsbilar har överlevt momentana accelerationer på upp till 214 g vid olyckor.
I viss mån kan g-tolerans tränas, och det finns också en betydande variation i medfödd förmåga mellan individer. Dessutom minskar vissa sjukdomar, särskilt kardiovaskulära problem, g-toleransen. I experiment med raketslädar som syftade till att testa effekterna av hög acceleration på människokroppen upplevde överste John Stapp 1954 46,2 g under flera sekunder.

I regel är accelerationer över 100 g, även om de är tillfälliga, dödliga.
I vardagen upplever människor g-krafter som är starkare än 1 g. En typisk hosta ger upphov till en tillfällig g-kraft på 3,5 g, medan en nysning resulterar i en acceleration på ungefär 2 g. Berg- och dalbanor är vanligtvis konstruerade så att de inte överstiger 3 g, även om några få anmärkningsvärda undantag ger så mycket som 6,7 g. På en berg- och dalbana upplevs till exempel en hög positiv g-kraft när bilens bana svänger uppåt, varvid åkarna känner att de väger mer än vanligt. Detta är omvänt när bilens bana kröker nedåt, och lägre g än normalt upplevs, vilket gör att åkarna känner sig lättare eller till och med viktlösa.

Lätta ökningar av g-kraft upplevs i alla rörliga maskiner, som bilar, tåg, flygplan och hissar. Astronauter i omloppsbana upplever 0 g, vilket kallas viktlöshet.

Sambandet mellan kraft och acceleration härrör från Newtons andra lag,

F = ma
varvid: F är kraft, m är massa och a är acceleration

Denna ekvation visar att ju större ett föremåls massa är, desto större kraft upplever det vid samma acceleration. Det betyder att objekt med olika massa som upplever numeriskt identiska ”g-krafter” i själva verket kommer att utsättas för krafter av helt olika storlek. Av denna anledning kan g-kraft inte anses mäta kraft i absoluta termer.

G-kraft varierar på olika planeter eller himlakroppar. När ett föremål har en större massa producerar det ett större gravitationsfält, vilket resulterar i högre g-krafter. På månen är g-kraften cirka 1/6 g, på Mars cirka 1/3 g. På Marssatelliten Deimos, som bara har en diameter på 13 km, är g-kraften cirka 4/10 000 g. På Jupiters yta är g-kraften däremot cirka 2,5 g. Detta är mindre än vad som verkar vara fallet, eftersom Jupiters låga täthet gör att ytan ligger mycket långt från den primära koncentrationen av massa i kärnan. På ytan av en neutronstjärna, en degenererad stjärna med en densitet som liknar atomkärnans, är ytgravitationen mellan 2×1011 och 3×1012 g.

I flygindustrin är g en praktisk enhet för att specificera den maximala belastningsfaktorn som flygplan och rymdfarkoster måste kunna stå emot. Lätta flygplan av det slag som används vid pilotutbildning (utility category) måste kunna klara en belastningsfaktor på 4,4 g (43 m/s2, 141,5 ft/s2) när underredet är indraget. Flygplan och andra transportflygplan måste kunna klara 2,5 g. Militärflygplan och piloter (särskilt stridspiloter) med g-dräkter kan tåla mer än 9 g.

Very kortvariga accelerationer, som mäts i millisekunder, brukar kallas chocker och mäts ofta i g. Den stöt som en anordning eller komponent måste tåla kan anges i g. Till exempel kan mekaniska armbandsur tåla 7 g, reläer som är klassade för flygindustrin kan tåla 50 g, och GPS/IMU-enheter för militära artillerigranater måste tåla 15 500 g för att överleva accelerationen vid avfyrning.

I bilindustrin används g främst i samband med kurvkrafter och kollisionsanalyser.

NASCAR Sprint Cup-föraren Jeff Gordon råkade ut för den tredje högst rankade g-kraftsolyckan som registrerats av NASCAR vid Pennsylvania 500-loppet 2006 på Pocono Raceway, med en mätning på 64 g, vilket saknar motstycke. Gordon rapporterade att det vid tillfället var den hårdaste smällen som han någonsin hade fått i en bil.

Indy Car-föraren Kenny Bräck kraschade på varv 188 i loppet 2003 på Texas Motor Speedway. Bräck och Tomas Scheckter rörde vid varandra, vilket skickade Bräck upp i luften med över 200 km/h och träffade en stålstödsbalk för fångstgallret. Enligt Bräcks webbplats uppmätte hans bil 214 g.

Formula One-förare upplever vanligtvis 5 g vid inbromsning, 2 g vid acceleration och 4 till 6 g vid kurvtagning. Varje Formel 1-bil har en ADR-enhet (Accident Data Recorder) installerad, som registrerar hastighet och g-krafter. Enligt FIA upplevde Robert Kubica från BMW Sauber 75 g under sin krasch i Kanadas Grand Prix 2007.

Formel 1-racingföraren David Purley överlevde uppskattningsvis 179,8 g 1977 när han bromsade från 173 km/h (108 mph) till stillastående över en sträcka av 66 cm (26 tum) efter att gasreglaget hade fastnat på vid gaffel och han körde in i en vägg.

Tillbaka till sidans början