Ви часто чуєте слово G-сила, яке використовується в контексті вильоту космонавтів у космос. Наприклад, астронавт, який відчуває силу в десять Гс, відчуває силу, рівну 10-кратному силі тяжіння. Щоб перетворити силу з Gs на силу в Ньютонах, потрібні дві важливі відомості. Перше - це прискорення через гравітацію в системі МКС (метр, кілограм, друга), оскільки Ньютони є одиницями сили в цій системі. Це число становить 9,8 метра / секунду2. Другий - маса людини (або предмета), що відчуває прискорення, у кілограмах. Це усуває важливий момент: різні об’єкти (або люди) відчувають різні сили G.
Обчислення одного G
Дискусія про G-силу, в якій різниця між вагою та масою стає особливо важливою. Маса тіла - це його інерційний опір зміні стану руху. Це вимірюється в кілограмах у системі СІ. З іншого боку, вага - це сила, що діє на це тіло гравітаційним полем Землі. Другий закон Ньютона говорить вам, що сила (F) дорівнює масі (м) у прискоренні (а)
F = ma
Прискорення, обумовлене силою тяжіння на Землі, позначають, як правило, малими буквами g. Це робить один G, який є силою гравітації на будь-яке тіло в гравітаційному полі Землі, рівним масі тіла (м), помноженому на прискорення, спричинене силою тяжіння.
1G = мг
Це також буває вага тіла. У системі MKS вага вимірюється в ньютонах, де 1 ньютон = 1 кг-м / с2. Після того, як ви виміряли масу тіла в кілограмах і обчислили його вагу в ньютонах, використовуючи значення 9,8 м / с2 для g, ви можете легко перетворити на Gs і назад. Два G дорівнюють подвоєній вазі предмета, чверть G дорівнює одній четвертій ваги тощо.
Напрямок має значення
Сила - це векторна величина, що означає, що вона має спрямовану складову. Земне тяжіння завжди діє, щоб тягнути предмети до центру планети та поверхні Землі прикладає однакову силу в протилежному напрямку, щоб запобігти падінню всього, що знаходиться на поверхні центр. Фізики називають це нормальною силою, і це створює відчуття ваги. Кожне тіло на земній поверхні відчуває нормальну силу 1 Г.
Астронавт, що прискорюється у космос, відчуває додаткову нормальну силу, що генерується підлогою ракетного корабля, що додає відчуття ваги. Розраховуючи G-силу вгору, вам потрібно додати 1 G до тяги, створюваної судном, в якому ви перебуваєте, оскільки, коли корабель перебуває в стані спокою, ви все ще відчуваєте нормальну силу 1 G.
Пілот у струмені, що прискорюється, а не просто падає, до землі, відчує силу в напрямку, протилежному силі, яку чинить поверхня землі. Ця сила скасує нормальну силу, що створюється підлогою судна, лише якщо прискорення більше g. Потрібно відняти 1 G із загальної сили G, що генерується судном, що прискорюється до землі.