Je hoort vaak het woord G-kracht gebruiken in de context van astronauten die de ruimte in worden gelanceerd. Een astronaut die bijvoorbeeld een kracht van tien Gs ervaart, ervaart een kracht die gelijk is aan 10 keer de zwaartekracht. Om van kracht in Gs naar kracht in Newton te converteren, heb je twee cruciale stukjes informatie nodig. De eerste is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht in het MKS-systeem (meter, kilogram, tweede), aangezien Newtons de eenheden van kracht in dat systeem zijn. Dit aantal is 9,8 meter/seconde2. De tweede is de massa van de persoon (of object) die de versnelling ervaart, in kilogram. Dit ondervangt een belangrijk punt: verschillende objecten (of mensen) ervaren verschillende G-krachten.
Eén G. berekenen
Een discussie over G-kracht in één waarin het verschil tussen gewicht en massa bijzonder belangrijk wordt. De massa van een lichaam is zijn traagheidsweerstand tegen een verandering van zijn bewegingstoestand. 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 aangegeven met een kleine g. Dit maakt één G, de kracht die door de zwaartekracht wordt uitgeoefend op elk lichaam in het zwaartekrachtveld van de aarde, gelijk aan de massa van het lichaam (m) maal de versnelling als gevolg van de zwaartekracht.
1G=mg
Dit is toevallig ook het gewicht van het lichaam. In het MKS-systeem wordt het gewicht gemeten in Newton, waarbij 1 Newton = 1 kg-m/s2. Als je eenmaal de massa van een lichaam in kilogram hebt gemeten en het gewicht in Newton hebt berekend met de waarde 9,8 m/s2 voor g kun je gemakkelijk 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.
Richting is belangrijk
Kracht is een vectorgrootheid, wat betekent dat het een richtingscomponent heeft. De zwaartekracht van de aarde werkt altijd om objecten naar het centrum van de planeet en het aardoppervlak te trekken oefent een gelijke kracht in de tegenovergestelde richting uit om te voorkomen dat alles aan de oppervlakte in de valt centrum. Natuurkundigen noemen dit de normaalkracht en het creëert het gevoel van gewicht. Elk lichaam op het aardoppervlak ervaart een normaalkracht van 1 G.
Een astronaut die de ruimte in accelereert, ervaart een extra normaalkracht 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 optellen bij de stuwkracht die wordt gegenereerd door het vaartuig waarin je je bevindt, omdat je, wanneer het vaartuig in rust is, nog steeds een normaalkracht van 1 G ervaart.
Een piloot in een straaljager die versnelt en niet alleen naar de grond valt, zou een kracht voelen in de richting tegengesteld aan die van het aardoppervlak. Deze kracht zou de normaalkracht die door de vloer van het vaartuig wordt gegenereerd, alleen opheffen als de versnelling groter is dan g. Je moet 1 G aftrekken van de totale G-kracht die wordt gegenereerd door een vaartuig dat naar de grond accelereert.