Często słyszysz słowo przeciążenie używane w kontekście wystrzelenia astronautów w kosmos. Na przykład astronauta doświadczający siły dziesięciu G doświadcza siły równej 10-krotności siły grawitacji. Aby zamienić siłę w G na siłę w Newtonach, potrzebujesz dwóch kluczowych informacji. Pierwszym z nich jest przyspieszenie ziemskie w układzie MKS (metr, kilogram, sekunda), ponieważ Newtony są jednostkami siły w tym układzie. Ta liczba to 9,8 metra/sekundę2. Druga to masa osoby (lub obiektu) doświadczającego przyspieszenia, w kilogramach. To omija ważny punkt: różne obiekty (lub ludzie) doświadczają różnych przeciążeń.
Obliczanie jednego G
Dyskusja o przeciążeniu, w której różnica między wagą a masą nabiera szczególnego znaczenia. Masa ciała jest jego oporem bezwładności na zmianę jego stanu ruchu. Jest mierzony w kilogramach w układzie SI. Z drugiej strony waga to siła wywierana na to ciało przez pole grawitacyjne Ziemi. Drugie prawo Newtona mówi, że siła (F) równa się masie (m) razy przyspieszenie (a)
F=ma
Przyspieszenie spowodowane grawitacją na Ziemi jest zwykle oznaczane małą literą g. To daje jedno G, czyli siłę wywieraną przez grawitację na dowolne ciało w polu grawitacyjnym Ziemi, równą masie ciała (m) razy przyspieszenie grawitacyjne.
1G=mg
Zdarza się, że jest to również waga ciała. W systemie MKS waga mierzona jest w Newtonach, gdzie 1 Newton = 1 kg-m/s2. Po zmierzeniu masy ciała w kilogramach i obliczeniu jego wagi w Newtonach przy użyciu wartości 9,8 m/s2 dla g możesz łatwo przekonwertować na Gs iz powrotem. Dwa G to dwukrotność wagi obiektu, jedna czwarta G to jedna czwarta jego wagi i tak dalej.
Kierunek ma znaczenie
Siła jest wielkością wektorową, co oznacza, że ma składową kierunkową. Grawitacja Ziemi zawsze działa, aby przyciągać obiekty w kierunku środka planety i powierzchni Ziemi wywiera równą siłę w przeciwnym kierunku, aby zapobiec wpadnięciu wszystkiego na powierzchnię do środek. Fizycy nazywają to siłą normalną i wywołuje wrażenie ciężaru. Każde ciało na powierzchni ziemi doświadcza normalnej siły 1 G.
Astronauta przyspieszający w kosmos doświadcza dodatkowej siły normalnej generowanej przez podłogę rakiety, co potęguje wrażenie ciężaru. Przy obliczaniu rosnącej siły przeciążenia musisz dodać 1 G do ciągu generowanego przez statek, w którym się znajdujesz, ponieważ gdy statek jest w stanie spoczynku, nadal doświadczasz normalnej siły 1 G.
Pilot w odrzutowcu, który przyśpiesza, a nie tylko opada na ziemię, odczuwałby siłę w kierunku przeciwnym do wywieranego przez powierzchnię ziemi. Siła ta anuluje normalną siłę generowaną przez podłogę statku tylko wtedy, gdy przyspieszenie jest większe niż g. Musisz odjąć 1 G od całkowitego przeciążenia generowanego przez statek przyspieszający w kierunku ziemi.