Kuulet usein sanan G-voima, jota käytetään astronauttien laukaisemiseen avaruuteen. Esimerkiksi kymmenen G: n voimaa kokeva astronautti kokee voiman, joka on 10 kertaa painovoima. Jos haluat muuntaa voiman gs: stä voimaan newtoneina, tarvitset kaksi tärkeää tietoa. Ensimmäinen on painovoimasta johtuva kiihtyvyys MKS-järjestelmässä (metri, kilogramma, sekunti), koska Newtonit ovat järjestelmän voimayksiköitä. Tämä luku on 9,8 metriä sekunnissa2. Toinen on kiihtyvyyttä kokevan henkilön (tai esineen) massa kilogrammoina. Tämä poistaa tärkeän asian: Eri kohteet (tai ihmiset) kokevat erilaisia G-voimia.
Lasketaan yksi G
Keskustelu G-voimasta sellaisessa, jossa painon ja massan erosta tulee erityisen tärkeä. Rungon massa on sen inertiaalinen vastustuskyky liikkumistilan muutokselle. Se mitataan kilogrammoina SI-järjestelmässä. Paino puolestaan on voima, jota maapallon painovoimakenttä kohdistaa kehoon. Newtonin toinen laki kertoo, että voima (F) on yhtä suuri kuin massa (m) kertaa kiihtyvyys (a)
F = ma
Maapallon painovoimasta johtuva kiihtyvyys on yleensä merkitty pienillä kirjaimilla g. Tämä tekee yhden G: n, joka on painovoiman mihin tahansa maapallon painovoimakentän kehoon kohdistama voima, yhtä suuri kuin ruumiin massa (m) kertaa painovoiman aiheuttama kiihtyvyys.
1G = mg
Tämä sattuu olemaan myös kehon paino. MKS-järjestelmässä paino mitataan newtoneina, missä 1 newton = 1 kg-m / s2. Kun olet mitannut ruumiin massan kilogrammoina ja laskenut sen painon newtoneina käyttämällä arvoa 9,8 m / s2 g: lle voit muuntaa helposti G: ksi ja takaisin. Kaksi G on yhtä suuri kuin kohteen paino, neljäsosa G on neljäsosa sen painosta ja niin edelleen.
Suunta on merkitystä
Voima on vektorimäärä, mikä tarkoittaa, että sillä on suuntakomponentti. Maan painovoima vetää esineitä aina kohti planeetan keskiosaa ja maapintaa käyttää yhtä suurta voimaa vastakkaiseen suuntaan estääkseen kaiken pinnalla olevan putoamisen keskusta. Fyysikot kutsuvat tätä normaaliksi voimaksi, ja se luo painon tunteen. Jokaisella maapallon keholla on normaali voima 1 G.
Avaruuteen kiihtyvä astronautti kokee rakettialuksen lattian tuottaman normaalin ylimääräisen voiman, joka lisää painon tunnetta. Kun lasket ylöspäin suuntautuvaa G-voimaa, sinun on lisättävä 1 G aluksen tuottamaan työntövoimaan, koska kun vene on levossa, koet silti normaalin 1 G: n voiman.
Luotsi suihkussa, joka kiihtyy eikä vain putoaa kohti maata, tunsi voiman vastakkaiseen suuntaan kuin maan pinta. Tämä voima peruuttaisi veneen lattian tuottaman normaalin voiman vain, jos kiihtyvyys on suurempi kuin g. Sinun on vähennettävä 1 G maata kohti kiihtyvän aluksen tuottamasta kokonais-G-voimasta.