G-kracht

Van Wikipedia

Om technische redenen begint de titel van dit artikel met een hoofdletter. De correcte schrijfwijze is g-kracht.

Met g-kracht wordt in tegenstelling tot wat de naam suggereert niet een kracht aangeduid. Het is een versnelling die wordt uitgedrukt in de gravitatieversnelling. De "g" staat hier dan ook voor het gebruikelijke symbool voor de zwaartekrachtsversnelling. Deze bedraagt in Nederland ongeveer 9.81 m/s². Een g-kracht van 1g is dus een versnelling in grootte gelijk aan de valversnelling. De g-kracht die ondervonden wordt door een object met versnelling a is dus niets anders dan:

g,

mits a en g in dezelfde eenheden zijn uitgedrukt.

Hoewel men vaak g-kracht geschreven ziet als G-kracht en ook de grootte wel aangegeven wordt als b.v. 3G, dient ter vermijding van verwarring met de gravitatieconstante G steeds een g geschreven te worden.

Er bestaan zowel positieve als negatieve g-krachten. Negatieve g-krachten ondervind je bijvoorbeeld als je sneller naar de aarde toe versnelt dan de gravitatieversnelling. Bij de mens stroomt het bloed de hersenen in en dit wordt over het algemeen als onprettig ervaren. Bij positieve g-krachten stroomt het bloed uit de hersenen, wat kan leiden tot verlies van bewustzijn. Gevechtspiloten gebruiken speciale pakken om het bloed naar de hersenen te persen. Een mens kan g-krachten goed waarnemen vanaf 3g. Bij 6g worden de meeste mensen misselijk, bij 9g raakt men buiten bewustzijn en 14g is dodelijk.

[bewerk] Voorbeelden

Stel je een ruimtecapsule voor die vrij door de ruimte beweegt (dus zonder invloed van krachten van planeten) met een versnelling van 9,81 m/s². Een persoon in deze ruimtecapsule wordt met eenzelfde kracht tegen de wand van de capsule gedrukt als de zwaartekracht van de aarde. Je zou dus kunnen stellen dat er in de capsule zwaartekracht is gesimuleerd. De ondervonden g-kracht als gevolg van de versnelling is 1g.

Vrij zwevend in de ruimte is er geen resulterende kracht; een object is dan gewichtloos en ondervindt volgens de Wet van Newton geen versnelling en dus ook geen g-kracht.

Ook in een bocht voel je g-krachten op je lichaam werken. Een bocht is in wezen een verandering van de richting van de snelheid van een voorwerp. Deze richtingsverandering staat gelijk aan een versnelling. De grootte van deze versnelling is een functie van de snelheid, en de straal van de bocht. Door deze krachten word je in je stoel gedrukt tijdens een looping.

Sommige natuurkundigen hebben altijd zorgvuldig onderscheid gemaakt tussen enerzijds zwaartekracht - een "echte" kracht in een inertiaalstelsel - en de g-kracht zoals in de hierboven beschreven ruimtecapsule: een schijnkracht omdat de waarnemer zelf versneld meebeweegt. Albert Einstein stelde dat er eigenlijk geen principieël verschil is tussen de twee in zijn equivalentie principe. Zwaartekracht is volgens de relativiteitstheorie hetzelfde als een g-kracht.

[bewerk] g-krachten in een achtbaan

In een achtbaan wordt een gevoel van sensatie opgewekt door snel veranderende g-krachten. Een versnelling omhoog (bijvoorbeeld als je wordt afgeschoten) zorgt ervoor dat de totale g-krachten groter worden; je voelt dat je in je stoel wordt gedrukt. Een versnelling omlaag (bijvoorbeeld tijdens een snelle val) zorgt voor een verminderde g-kracht waardoor je in extreme gevallen zelfs gaat zweven.

Er zijn regels opgesteld die aangeven hoeveel g-krachten een bezoeker van een attractie mag ervaren tijdens een rit in een achtbaan. 7g is het maximum, met als voorwaarde dat deze kracht langzaam wordt opgebouwd en dat de kracht verticaal op het lichaam werkt zodat het hoofd in de rugwervel gedrukt wordt. Bij 7g is de totale kracht op een lichaam zeven keer zo groot als de normale kracht door de zwaartekracht: het voelt alsof zes keer het eigen gewicht gedragen moet worden.

Daardoor komt het dan ook, dat tijdens een looping met een vliegtuig dat voor aerobatics is vrijgegeven, de vlieger die het toestel met vol gas en met z'n stick in de buik in een looping omhoog(dus achterover) brengt, zijn - eventueel - open staande mond tijdens die looping, niet meer dicht zal kunnen krijgen! Een en ander als gevolg dus van de tijdens die looping optredende sterkere g-krachten.