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Senti spesso la parola G-force usata nel truffatore degli astronauti che viene lanciata nello spazio. Un astronauta che sperimenta una forza di dieci G, per esempio, sta sperimentando una forza pari a 10 volte la forza di gravità. Per convertire dalla forza in Gs alla forza in Newton, sono necessarie due informazioni cruciali. Il primo è l'accelerazione dovuta alla gravità nel sistema MKS (metro, chilogrammo, secondo), poiché i Newton sono le unità di forza in quel sistema. Questo numero è di 9,8 metri / secondo2. Il secondo è la massa della persona (o oggetto) che sperimenta l'accelerazione, in chilogrammi. Ciò ovvia a un punto importante: oggetti diversi (o persone) sperimentano forze G diverse.
Calcolo di una G
Una discussione sulla forza G in quella in cui la differenza tra peso e massa diventa particolarmente importante. La massa di un corpo è la sua resistenza inerziale a un cambiamento del suo stato di movimento. È misurato 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 dovuta alla gravità sulla Terra è generalmente indicata da una minuscola g. Questo rende una G, che è la forza esercitata dalla gravità su qualsiasi corpo nel campo gravitazionale terrestre, pari alla massa del corpo (m) per l'accelerazione dovuta alla gravità.
1 G = mg
Questo sembra anche essere il peso del corpo. Nel sistema MKS, il peso viene misurato in Newton, dove 1 Newton = 1 kg-m / s2. Dopo aver misurato la massa di un corpo in chilogrammi e calcolato il suo peso in Newton usando il valore 9,8 m / s2 per g, puoi facilmente convertire in Gs e viceversa. Due G equivalgono al doppio del peso dell'oggetto, un quarto G equivale a un quarto del suo peso e così via.
La direzione conta
La forza è una quantità vettoriale, il che significa che ha una componente direzionale. La gravità terrestre agisce sempre per trascinare gli oggetti verso il centro del pianeta e la superficie terrestre esercita una forza uguale nella direzione opposta per impedire che tutto sulla superficie cada al centro. I fisici chiamano questa la 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 un'ulteriore forza normale generata dal pavimento della nave missilistica, 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 a riposo, si continua a provare una forza normale di 1 G.
Un pilota in un jet che sta accelerando, non solo cadendo, verso il suolo avvertirebbe una forza nella direzione opposta a quella esercitata dalla superficie della terra. 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 una nave che accelera verso il suolo.