Si sente spesso la parola G-force usata nel contesto degli astronauti che vengono lanciati nello spazio. Un astronauta che sperimenta una forza di dieci G, ad esempio, sta sperimentando una forza pari a 10 volte la forza di gravità. Per convertire dalla forza in Gs alla forza in Newton, hai bisogno di due informazioni cruciali. Il primo è l'accelerazione di gravità nel sistema MKS (metro, chilogrammo, secondo), poiché i Newton sono le unità di forza in quel sistema. Questo numero è 9,8 metri/secondo2. Il secondo è la massa della persona (o dell'oggetto) che subisce l'accelerazione, in chilogrammi. Ciò elimina un punto importante: oggetti (o persone) diversi sperimentano forze G diverse.
Calcolare un G
Una discussione sulla forza G in una in cui la differenza tra peso e massa diventa particolarmente importante. La massa di un corpo è la sua resistenza inerziale ad un cambiamento del suo stato di moto. Si misura in chilogrammi nel sistema SI. Il peso, d'altra parte, è la forza esercitata su quel corpo dal campo gravitazionale terrestre. La seconda legge di Newton ti dice che la forza (F) è uguale alla massa (m) per l'accelerazione (a)
F=ma
L'accelerazione di gravità sulla Terra è solitamente indicata da una g minuscola. Questo rende un G, che è la forza esercitata dalla gravità su qualsiasi corpo nel campo gravitazionale terrestre, uguale alla massa del corpo (m) per l'accelerazione di gravità.
1G=mg
Questo è anche il peso del corpo. Nel sistema MKS, il peso è misurato in Newton, dove 1 Newton = 1 kg-m/s2. Una volta misurata la massa di un corpo in chilogrammi e calcolato il suo peso in Newton utilizzando il valore 9,8 m/s2 per g, puoi facilmente convertire in Gs e viceversa. Due G sono uguali al doppio del peso dell'oggetto, un quarto di G è uguale a un quarto del suo peso e così via.
La direzione conta
La forza è una grandezza vettoriale, il che significa che ha una componente direzionale. La gravità terrestre agisce sempre per attirare gli oggetti verso il centro del pianeta e la superficie terrestre esercita una forza uguale nella direzione opposta per evitare che tutto sulla superficie cada nel surface centro. I fisici chiamano questa forza normale e crea la sensazione di peso. Ogni corpo sulla superficie terrestre subisce una forza normale di 1 G.
Un astronauta che accelera nello spazio sperimenta una forza normale aggiuntiva generata dal pavimento del razzo, che aumenta la sensazione di peso. Quando si calcola la forza G verso l'alto, è necessario aggiungere 1 G alla spinta generata dall'imbarcazione in cui ci si trova perché, quando l'imbarcazione è ferma, si verifica comunque una forza normale di 1 G.
Un pilota di un jet che sta accelerando, non solo cadendo, verso il suolo sentirebbe una forza in direzione opposta a quella esercitata dalla superficie terrestre. Questa forza annullerebbe la forza normale generata dal pavimento dell'imbarcazione solo se l'accelerazione è maggiore di g. Devi sottrarre 1 G dalla forza G totale generata da un veicolo che accelera verso il suolo.