science >> Wetenschap >  >> Fysica

Newtons converteren naar G-Force

Je hoort het woord G-force vaak gebruiken in de context van astronauten die in de ruimte worden gelanceerd. Een astronaut die een kracht van tien Gs ervaart, ervaart bijvoorbeeld een kracht gelijk aan 10 keer de zwaartekracht. Om van kracht in Gs in Newtons te forceren, heb je twee cruciale stukjes informatie nodig. De eerste is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht in het MKS (meter, kilogram, tweede) systeem, omdat Newtons de eenheden van kracht in dat systeem zijn. Dit aantal is 9,8 meter /seconde 2. De tweede is de massa van de persoon (of object) die de versnelling ervaart, in kilogrammen. Dit maakt een belangrijk punt overbodig: verschillende objecten (of mensen) ervaren verschillende G-krachten.

Een G-berekening berekenen

Een discussie over G-kracht in een waarin het verschil tussen gewicht en massa verandert bijzonder belangrijk. De massa van een lichaam is zijn traagheidsbestendigheid tegen een verandering van zijn staat van beweging. Het wordt gemeten in kilogram in het SI-systeem. Gewicht daarentegen is de kracht die door het zwaartekrachtveld van de aarde op dat lichaam wordt uitgeoefend. De tweede wet van Newton vertelt je dat kracht (F) gelijk is aan massa (m) maal versnelling (a)

F = ma

De versnelling als gevolg van de zwaartekracht op aarde wordt meestal aangeduid met een kleine letter g. Dit maakt één G, de kracht die door de zwaartekracht wordt uitgeoefend op elk lichaam in het zwaartekrachtsveld van de aarde, gelijk aan de massa van het lichaam (m) maal de versnelling ten gevolge van de zwaartekracht.

1 G = mg

Dit is ook het gewicht van het lichaam. In het MKS-systeem wordt het gewicht gemeten in Newtons, waarbij 1 Newton = 1 kg-m /s 2. Nadat u de massa van een lichaam in kilogram heeft gemeten en het gewicht in Newton hebt berekend met de waarde 9,8 m /s 2 voor g, kunt u eenvoudig converteren naar Gs en weer terug. Twee G's zijn gelijk aan tweemaal het gewicht van het object, een kwart G is gelijk aan een vierde van het gewicht enzovoort.

Richtingaangelegenheden

Force is een vectoraantal, wat betekent dat het een directioneel component heeft . De zwaartekracht van de aarde werkt altijd om voorwerpen naar het centrum van de planeet te trekken, en het aardoppervlak oefent een gelijke kracht uit in de tegenovergestelde richting om te voorkomen dat alles aan de oppervlakte in het midden valt. Natuurkundigen noemen dit de normale kracht en het creëert het gevoel van gewicht. Elk lichaam op het aardoppervlak ervaart een normale kracht van 1 G.

Een astronaut die in de ruimte accelereert, ervaart een extra normale kracht die wordt gegenereerd door de vloer van het raketschip, wat bijdraagt ​​aan het gevoel van gewicht. Bij het berekenen van de opwaartse G-kracht moet je 1 G toevoegen aan de stuwkracht die wordt gegenereerd door het vaartuig waar je in zit, omdat, wanneer het vaartuig in rust is, je nog steeds een normale kracht van 1 G ervaart.

A piloot in een straal die versnelt, niet alleen valt, in de richting van de grond, zou een kracht voelen in de richting tegenovergesteld aan die welke wordt uitgeoefend door het oppervlak van de aarde. Deze kracht zou de normale kracht gegenereerd door de vloer van het vaartuig alleen annuleren als de versnelling groter is dan g. Je moet 1 G aftrekken van de totale G-kracht die wordt gegenereerd door een vaartuig dat versnelt richting de grond.