Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эта статья о силе на единицу массы. Для использования в других целях, см G-Force (значения) .
Эта статья про эффекты длительного ускорения. Для кратковременного ускорения см. Удар (механика) .
"G" перенаправляется сюда. Для латинского алфавита см G . Для использования в других целях, см GS и G (значения) .

В прямом и горизонтальном полете подъемная сила ( L ) равна весу ( W ). При устойчивом горизонтальном повороте на 60 ° подъемная сила равна удвоенному весу ( L  = 2 Вт ). Пилот испытывает 2 г и удвоенный вес. Чем круче крен, тем больше перегрузки.
Этот топливный драгстер может разогнаться с нуля до 160 километров в час (99 миль в час) за 0,86 секунды. Это горизонтальное ускорение 5,3 g. Объединение этого с вертикальной перегрузкой в ​​стационарном случае с использованием теоремы Пифагора дает перегрузочную силу 5,4 г.

Сила тяжести эквивалентны , или, чаще, г-сила , является измерение типа силы на единицу массы - как правило , ускорение - которое вызывает ощущение веса , с г-силы 1 г (не грамм при измерении массового ) равное условному значению ускорения свободного падения на Земле, g , порядка9,8  м / с 2 . [1] Поскольку перегрузочные силы косвенно создают вес, любую перегрузочную силу можно описать как «вес на единицу массы» (см. Синоним « удельный вес» ). Когда перегрузка создается тем, что поверхность одного объекта толкает поверхность другого объекта, сила реакции на этот толчок создает равный и противоположный вес для каждой единицы [ какой? ] масса. Типы задействованных сил передаются через объекты внутренними механическими напряжениями. Ускорение свободного падения (за исключением определенных воздействий электромагнитной силы ) является причиной ускорения объекта по отношению к свободному падению . [2][3]

Перегрузочная сила, испытываемая объектом, возникает из-за векторной суммы всех негравитационных и неэлектромагнитных сил, действующих на свободу движения объекта. На практике, как уже отмечалось, это силы поверхностного контакта между объектами. Такие силы вызывают напряжения и деформации на объектах, поскольку они должны передаваться от поверхности объекта. Из-за этих деформаций большие перегрузки могут быть разрушительными.

Гравитация, действующая сама по себе, не создает перегрузочной силы, хотя перегрузочные силы выражаются в кратных величинах ускорения свободного падения стандартной силы тяжести. Таким образом, стандартная гравитационная сила на поверхности Земли создает перегрузочную силу только косвенно, в результате сопротивления ей со стороны механических сил. Именно эти механические силы на самом деле создают перегрузку массы. Например, сила в 1 г, действующая на объект, находящийся на поверхности Земли, вызывается механической силой, прилагаемой землей в восходящем направлении., не позволяя объекту уйти в свободное падение. Восходящая контактная сила от земли гарантирует, что объект, покоящийся на поверхности Земли, ускоряется по сравнению с условием свободного падения. (Свободное падение - это путь, по которому объект будет следовать при свободном падении к центру Земли). Напряжение внутри объекта обеспечивается тем, что силы контакта с землей передаются только от точки контакта с землей.

Объекты, которым разрешено свободное падение по инерционной траектории под действием гравитации, не ощущают только перегрузочную силу, состояние, известное как нулевое ускорение (что означает нулевое ускорение). Это демонстрируется условиями "невесомости" внутри лифта, свободно падающего к центру Земли (в вакууме), или (в хорошем приближении) условиями внутри космического корабля на околоземной орбите. Это примеры координатного ускорения (изменения скорости) без ощущения веса. Переживание отсутствия перегрузки (нулевой перегрузки), каким бы оно ни было, является синонимом невесомости .

В отсутствие гравитационных полей или в направлениях, перпендикулярных к ним, собственное и координатное ускорение одинаковы, и любое координатное ускорение должно производиться соответствующим ускорением силы тяжести. Примером может служить ракета в свободном пространстве, в которой простые изменения скорости производятся двигателями и создают перегрузки на ракету и пассажиров.

Единицы и измерения [ править ]

Единица измерения ускорения в Международной системе единиц (СИ) м / с 2 . Однако, чтобы отличить ускорение свободного падения от простого ускорения (скорости изменения скорости), часто используется единица g (или g ). Один g - это сила на единицу массы, создаваемая силой тяжести на поверхности Земли, и это стандартная сила тяжести (символ: g n ), определяемая как9.806 65  метров на секунду в квадрате , [4] или аналогичный9.806 65  ньютонов силы на килограмм массы. Определение единицы не изменяется с местоположения-G-Force, стоя на Луне почти точно 1 / 6 , что на Земле.

Единица g не является одной из единиц СИ, в которой грамм используется как g . Кроме того, «g» не следует путать с «G», который является стандартным символом гравитационной постоянной . [5] Это обозначение обычно используется в авиации, особенно в пилотажной или боевой военной авиации, для описания увеличенных сил, которые должны преодолеваться пилотами, чтобы оставаться в сознании, а не g-LOC ( потеря сознания, вызванная g ). [6]

Измерение перегрузки обычно достигается с помощью акселерометра (см. Обсуждение ниже в разделе « Измерение с использованием акселерометра» ). В некоторых случаях перегрузки могут быть измерены с помощью калиброванных шкал. Удельная сила - это еще одно название, которое использовалось для перегрузки.

Разгон и силы [ править ]

Термин g- "сила" технически неверен, поскольку это мера ускорения , а не силы. В то время как ускорение является векторной величиной, ускорения перегрузки (для краткости «перегрузочные силы») часто выражаются в виде скаляра , при этом положительные перегрузки указывают вниз (указывая на ускорение вверх), а отрицательные силы перегрузки - вверх. Таким образом, перегрузка - это вектор ускорения. Это ускорение, которое должно быть вызвано механической силой, а не простой гравитацией. Объекты, на которые действует только гравитация, не испытывают (или "ощущают") отсутствие перегрузки и являются невесомыми.

Перегрузочные силы, умноженные на массу, на которую они действуют, связаны с определенным типом механической силы в правильном смысле слова «сила», и эта сила создает сжимающее напряжение и растягивающее напряжение . Такие силы приводят к рабочему ощущению веса , но уравнение имеет изменение знака из-за определения положительного веса в направлении вниз, поэтому направление силы веса противоположно направлению ускорения силы тяжести:

Вес = масса × −g-сила

Причина знака минус заключается в том, что действительная сила (т. Е. Измеренный вес) на объект, создаваемая силой перегрузки, направлена ​​в противоположном направлении по отношению к знаку силы перегрузки, поскольку в физике вес не является силой, которая производит ускорение, а скорее равнозначную и противоположную ему силу реакции. Если направление вверх принимается как положительное (нормальное декартово соглашение), тогда положительная перегрузка (вектор ускорения, направленный вверх) создает силу / вес на любую массу, которая действует вниз (пример - положительное ускорение g ракеты. запуск, производящий вниз вес). Точно так же сила отрицательного ускорения - это вектор ускорения, направленный вниз.(отрицательное направление по оси y), и это ускорение вниз создает весовую силу в направлении вверх (таким образом вытягивая пилота вверх из кресла и выталкивая кровь к голове нормально ориентированного пилота).

Если перегрузочная сила (ускорение) направлена ​​вертикально вверх и приложена землей (которая ускоряется в пространстве-времени) или приложена полом лифта к стоящему человеку, большая часть тела испытывает сжимающее напряжение, которое на любой высоте Если умножить на площадь, получится соответствующая механическая сила, которая является произведением силы перегрузки и поддерживаемой массы (масса выше уровня опоры, включая руки, свисающие сверху этого уровня). В то же время сами руки испытывают растягивающее напряжение, которое на любой высоте, если умножить на площадь, снова является связанной механической силой, которая является произведением силы перегрузки и массы, висящей ниже точки механической опоры. . Механические силы сопротивления спреды от точки контакта с полом или опорной конструкцией,и постепенно уменьшается до нуля на неподдерживаемых концах (верх в случае поддержки снизу, такой как сиденье или пол, нижний для висящей части тела или объекта). При сжимающей силе, считающейся отрицательной растягивающей силой, скорость изменения растягивающей силы в направлении силы перегрузки на единицу массы (изменение между частями объекта таким образом, что срез объекта между ними имеет единицу массы) , равна g-силе плюс негравитационные внешние силы на срезе, если они есть (считаются положительными в направлении, противоположном g-силе).на единицу массы (изменение между частями объекта таким образом, что срез объекта между ними имеет единицу массы), равно силе перегрузки плюс негравитационные внешние силы на срезе, если таковые имеются (считается положительным в направление противоположное силе перегрузки).на единицу массы (изменение между частями объекта таким образом, что срез объекта между ними имеет единицу массы), равно силе перегрузки плюс негравитационные внешние силы на срезе, если таковые имеются (считается положительным в направление противоположное силе перегрузки).

Для данной g-силы напряжения одинаковы, независимо от того, вызвана ли эта g-сила механическим сопротивлением гравитации или координатным ускорением (изменением скорости), вызванным механической силой, или их комбинацией. . Следовательно, для людей все механические силы ощущаются одинаково, независимо от того, вызывают они координатное ускорение или нет. Точно так же для объектов вопрос о том, могут ли они выдержать механическую перегрузку без повреждений, одинаков для любого типа перегрузки. Например, восходящее ускорение (например, увеличение скорости при подъеме или уменьшение скорости при спуске) на Земле ощущается так же, как неподвижность на небесном теле с более высокой поверхностной гравитацией.. Сама по себе гравитация не производит никакой перегрузки; Перегрузка создается только за счет механических толчков и толчков. Для свободного тела (которое может свободно перемещаться в пространстве) такие перегрузки возникают только при изменении «инерционного» пути, который является естественным эффектом гравитации или естественным эффектом инерции массы. Такая модификация может возникать только из-за влияний, отличных от гравитации.

Примеры важных ситуаций, связанных с перегрузками, включают:

  • Перегрузочная сила, действующая на неподвижный объект, покоящийся на поверхности Земли, составляет 1 г (вверх) и является результатом реакции сопротивления поверхности Земли, направленной вверх, равной ускорению 1 g, и равна силе тяжести и противоположна ей. Цифра 1 является приблизительной, в зависимости от местоположения.
  • Перегрузочная сила, действующая на объект в любой невесомой среде, например при свободном падении в вакууме, равна 0 g.
  • Перегрузочная сила, действующая на объект при ускорении, может быть намного больше, чем 1 g, например, драгстер, изображенный вверху справа, может оказывать горизонтальную перегрузку 5,3 при ускорении.
  • Перегрузочная сила, действующая на объект при ускорении, может быть направлена ​​вниз, например, при преодолении крутого холма на американских горках.
  • Если нет других внешних сил, кроме силы тяжести, перегрузочная сила в ракете - это тяга на единицу массы. Его величина равна удельной тяги, умноженной на g, и расходу дельта-v в единицу времени.
  • В случае удара , например столкновения , перегрузочная сила может быть очень большой в течение короткого времени.

Классический пример отрицательной перегрузки - это полностью перевернутые американские горки, которые ускоряются (изменяют скорость) по направлению к земле. В этом случае водители американских горок ускоряются к земле быстрее, чем их ускоряет сила тяжести, и, таким образом, оказываются зажатыми вверх ногами на своих сиденьях. В этом случае механическая сила, действующая на сиденье, вызывает перегрузку, изменяя путь пассажира вниз, что отличается от ускорения свободного падения. Разница в нисходящем движении, теперь более быстром, чем может обеспечить сила тяжести, вызвана толчком сиденья и приводит к возникновению перегрузки по направлению к земле.

Все «координатные ускорения» (или их отсутствие) описываются законами движения Ньютона следующим образом:

Второй закон движения , закон ускорение гласит , что: F =  м. , что означает, что сила F, действующая на тело, равна массе тела m, умноженной на его ускорение a .

Третий Закон движения , закон обратных действий гласит: все силы происходят в парах, и эти две силы равны по величине и противоположны по направлению. Третий закон движения Ньютона означает, что гравитация не только ведет себя как сила, действующая вниз, скажем, на камень, который вы держите в руке, но и что камень оказывает на Землю силу, равную по величине и противоположную по направлению.

Этот акробатический самолет поднимается в маневре + g; пилот испытывает несколько g инерционного ускорения в дополнение к силе тяжести. Кумулятивные силы вертикальной оси, действующие на его тело, на мгновение заставляют его «весить» во много раз больше, чем обычно.

В самолете кресло пилота можно представить как руку, держащую камень, а пилот - как камень. При прямом и горизонтальном полете при 1 г на пилота действует сила тяжести. Его вес (нисходящая сила) 725 ньютонов (163  фунтов F ). В соответствии с третьим законом Ньютона, самолет и место под пилотом обеспечивают равную и противоположную силу , толкающую вверх с усилием 725 Н (163 фунтов ф ). Эта механическая сила обеспечивает пилоту надлежащее ускорение вверх в 1,0 g , даже если эта скорость в восходящем направлении не меняется (это похоже на ситуацию, когда человек стоит на земле, где земля обеспечивает эту силу и это перегрузка).

Если бы пилот внезапно потянул рукоять назад и заставил свой самолет разогнаться вверх со скоростью 9,8 м / с 2 , общая перегрузочная сила на его теле составила бы 2 г, половина из которых исходит от сиденья, которое толкает пилота, чтобы противостоять гравитации. и половина из сиденья толкает пилота, чтобы вызвать его ускорение вверх - изменение скорости, которое также является правильным ускорением, потому что оно также отличается от траектории свободного падения. Рассмотренный в системе отсчета плоскости его тело теперь генерирующая силу 1,450 N (330 фунтов ф ) вниз на свое место и место одновременно толкает вверх с равной силой 1,450 N (330 фунтов ф ).

Неограниченное ускорение из-за механических сил и, как следствие, перегрузки возникает всякий раз, когда кто-либо едет в транспортном средстве, потому что оно всегда вызывает правильное ускорение и (в отсутствие силы тяжести) также всегда координатное ускорение (при изменении скорости). Когда транспортное средство меняет направление или скорость, пассажиры ощущают поперечные (из стороны в сторону) или продольные (вперед и назад) силы, создаваемые механическим толчком их сидений.

Выражение «1 г =9.806 65  м / с 2 " означает, что каждую секунду скорость изменяется.9.806 65 метров в секунду (≡35.303 94  км / ч ). Эту скорость изменения скорости также можно обозначить как9.806 65 (метров в секунду) в секунду, или9.806 65  м / с 2 . Например: ускорение в 1 g соответствует скорости изменения скорости примерно на 35 километров в час (22 мили в час) за каждую прошедшую секунду. Следовательно, если автомобиль способен тормозить при 1 g и движется со скоростью 35 километров в час (22 мили в час), он может затормозить до полной остановки за одну секунду, и водитель испытает замедление на 1 g. Автомобиль, движущийся с трехкратной скоростью, 105 км / ч (65 миль в час), может тормозить до полной остановки за три секунды.

В случае увеличения скорости от 0 до v с постоянным ускорением на расстоянии s это ускорение составляет v 2 / (2s).

Подготовка объекта к перегрузкам (отсутствие повреждений при воздействии большой перегрузки) называется перегрузкой. [ необходима цитата ] Это может относиться, например, к инструментам в снаряде, выпущенном из ружья .

Человеческая толерантность [ править ]

Смотрите также: Рывок (физика) § Физиологические эффекты и человеческое восприятие
Полугодовой график пределов толерантности человека к линейному ускорению [7]

Допуски человека зависят от величины гравитационной силы, продолжительности ее приложения, направления ее действия, места приложения и положения тела. [8] [9] : 350

Человеческое тело гибкое и деформируемое, особенно мягкие ткани. Резкий удар по лицу может на короткое время вызвать локальное воздействие сотен граммов, но не причинит реального ущерба; постоянныйОднако 16  г 0 в течение минуты могут быть смертельными. Когда ощущается вибрация , относительно низкие пиковые уровни g могут серьезно повредить, если они находятся на резонансной частоте органов или соединительных тканей.

В некоторой степени толерантность к g можно тренировать, а врожденные способности у разных людей также значительно различаются. Кроме того, некоторые заболевания, особенно сердечно-сосудистые , снижают толерантность к g.

Вертикальный [ править ]

Пилоты самолетов (в частности) выдерживают перегрузки вдоль оси, совмещенной с позвоночником. Это вызывает значительные колебания артериального давления по длине тела пациента, что ограничивает максимальные допустимые перегрузки.

Положительный, или «восходящий» g, заставляет кровь опускаться к ногам сидящего или стоящего человека (более естественно, что ступни и тело могут рассматриваться как движущиеся под действием восходящей силы пола и сиденья, направленной вверх вокруг крови). Устойчивость к положительному g различается. Типичный человек может выдержать около 5  г 0 (49 м / с 2 ) (это означает, что некоторые люди могут потерять сознание при катании на американских горках с более высоким g, которое в некоторых случаях превышает этот предел), прежде чем потерять сознание , но благодаря комбинации специальных g-костюмы и усилия по напряжению мышц - оба из которых действуют, заставляя кровь возвращаться в мозг - современные пилоты обычно могут выдерживать длительные 9  g 0 (88 м / с 2 ) (см.Тренировка с высокой перегрузкой ).

В частности, в самолетах вертикальные перегрузки часто положительны (направляют кровь к ногам и от головы); это вызывает проблемы с глазами и, в частности, с мозгом. По мере постепенного увеличения положительной вертикальной перегрузки (например, в центрифуге ) могут наблюдаться следующие симптомы: [ необходима ссылка ]

  • Затенение , когда зрение теряет оттенок, легко обратимое при выравнивании
  • Туннельное зрение , при котором периферическое зрение постепенно теряется
  • Затемнение, потеря зрения при сохранении сознания, вызванная недостатком крови к голове
  • G-LOC , потеря сознания, вызванная перегрузкой [10]
  • Смерть, если перегрузки быстро не уменьшатся

Сопротивление «отрицательному» или «нисходящему» g, который приводит кровь к голове, намного ниже. Этот предел обычно находится в диапазоне от –2 до –3  г 0 (от –20 до –29 м / с 2 ). Это состояние иногда называют « покраснением», когда зрение образно покраснеет [11] из-за того, что нижнее веко с кровью втягивается в поле зрения. [12] Отрицательный g обычно неприятен и может вызвать повреждение. Кровеносные сосуды в глазах или головном мозге могут набухать или лопаться под повышенным кровяным давлением, что приводит к ухудшению зрения или даже к слепоте.

По горизонтали [ править ]

Человеческое тело лучше переносит перегрузки, перпендикулярные позвоночнику. В общем, когда ускорение идет вперед (субъект по существу лежит на спине, в просторечии известен как «глазные яблоки внутрь») [13], проявляется гораздо более высокий допуск, чем когда ускорение происходит назад (лежа на спине , «глаза наружу») поскольку кровеносные сосуды сетчатки кажутся более чувствительными в последнем направлении. [ необходима цитата ]

Ранние эксперименты показали, что нетренированные люди способны переносить ряд ускорений в зависимости от времени воздействия. Это варьировалось от20  г 0 менее 10 секунд, чтобы10  г 0 в течение 1 минуты и6  г 0 в течение 10 минут для обоих глазных яблок внутрь и наружу. [14] Эти силы выдерживались при сохранении когнитивных способностей, поскольку испытуемые могли выполнять простые физические и коммуникативные задачи. Было установлено, что тесты не причиняют долгосрочного или краткосрочного вреда, хотя терпимость была весьма субъективной, и только наиболее мотивированные непилоты были способны завершить тесты. [15] Рекорд по экспериментальной максимальной переносимости горизонтальной перегрузки установлен пионером в области ускорения Джоном Стэппом., в серии экспериментов по замедлению ракетных салазок, кульминацией которых стало испытание в конце 1954 года, в котором он был разогнан чуть более чем за секунду от наземной скорости 0,9 Маха. Он пережил пиковое ускорение "под завязку", в 46,2 раза превышающее ускорение свободного падения, и более чем25  г 0 за 1,1 секунды, доказывая, что человеческий организм на это способен. Стапп прожил еще 45 лет до 89 лет [16] без каких-либо побочных эффектов. [17]

Самая высокая зарегистрированная сила перегрузки, которую испытал выживший человек, была во время финала серии IndyCar 2003 года на Texas Motor Speedway 12 октября 2003 года на Chevy 500 2003 года, когда автомобиль, управляемый Кенни Брэком, вошел в контакт колеса с Томасом Шектером. машина. Это немедленно привело к тому, что автомобиль Брэка врезался в ограждение, что зафиксировало пик214  г 0 . [18] [19]

Кратковременный шок, удар и толчок [ править ]

Удар и механический удар обычно используются для описания кратковременного возбуждения с высокой кинетической энергией . Ударный импульс часто измеряется его пиковым ускорением в ɡ 0 · с и длительностью импульса. Вибрация является периодическими колебаниями , которые также могут быть измерены в ɡ - · сек, а также частоты. Динамика этих явлений - это то, что отличает их от перегрузок, вызванных относительно длительными ускорениями.

После свободного падения с высоты с последующим замедлением на расстоянии во время удара удар по объекту составляет ·  ɡ 0 . Например, жесткий и компактный объект, падающий с высоты 1 м и ударяющийся на расстоянии 1 мм, подвергается замедлению в 1000 ɡ 0 .

Рывок - это скорость изменения ускорения. В единицах СИ рывок выражается в м / с 3 ; он также может быть выражен в стандартной гравитации в секунду ( ɡ 0 / с; 1 ɡ 0 / с ≈ 9,81 м / с 3 ).

Другие биологические реакции [ править ]

Недавние исследования, проведенные на экстремофилах в Японии, касались различных бактерий (включая E. coli в качестве неэкстремофильного контроля), находящихся в условиях экстремальной гравитации. Бактерии культивировали при вращении в ультрацентрифуге на высоких скоростях, соответствующих 403 627 g. Paracoccus denitrificans был одной из бактерий, которые не только выживали, но и демонстрировали устойчивый рост клеток в этих условиях сверхускорения, которые обычно можно найти только в космических средах, например, на очень массивных звездах или в ударных волнах сверхновых.. Анализ показал, что небольшой размер прокариотических клеток необходим для успешного роста в условиях гипергравитации . Известно, что два многоклеточных вида, нематоды Panagrolaimus superbus [20] и Caenorhabditis elegans, были способны переносить 400 000 х г в течение 1 часа. [21] Исследование имеет значение для возможности панспермии . [22] [23]

Типичные примеры [ править ]

Основная статья: Порядки величины (ускорение)
Примерg-сила *
Роторы гироскопа в Gravity Probe B и свободно плавающие устойчивые массы в навигационном спутнике TRIAD I [24]0 г
Поездка на Vomit Comet (параболический полет)≈ 0 г
Стоя на Мимасе , самом маленьком и наименее массивном из известных тел, закругленных под действием собственной силы тяжести.0,006 г
Стоя на Церере , самом маленьком и наименее массивном известном теле, которое в настоящее время находится в гидростатическом равновесии.0,029 г
Стоя на Плутоне на уровне моря0,063 г
Стоя на Эриде на уровне моря0,084 г
Стоя на Титане на уровне моря0,138 г
Стоя на Ганимеде на уровне моря0,146 г
Стоя на Луне на уровне моря0,1657 г
Стоя на Меркурии на уровне моря0,377 г
Стоя на Марсе на его экваторе0,378 г
Стоя на Венере на уровне моря0,905 г
Стоять на Земле на уровне моря - стандарт1 г
Ракета-спутник Сатурн V сразу после запуска и гравитация Нептуна, где атмосферное давление примерно равно земному.1,14 г
Bugatti Veyron разгоняется до 100 км / ч за 2,4 с1,55 г †
Gravitron аттракцион2,5-3 г
Гравитация Юпитера в его средних широтах и ​​где атмосферное давление примерно равно земному.2,528 г
Неограниченное чихание после нюхания молотого перца [25]2,9 г
Спейс Шаттл , максимум во время запуска и входа в атмосферу3 г
Американские горки с высоким натяжением [9] : 3403,5–6,3 г
Сердечный приветственный шлепок по верхней части спины [25]4,1 г
Мировой рекорд по дрэг-рейсингу Top Fuel - 4,4 с на дистанции 1/4 мили4,2 г
Самолеты первой мировой войны (например, Sopwith Camel , Fokker Dr.1 , SPAD S.XIII , Nieuport 17 , Albatros D.III ) в маневрировании в воздушном бою.4,5–7 г
Санный спорт , максимум возможного в центре санного спорта Уистлера5,2 г
Автомобиль Формулы-1 , максимум при резком торможении [26]6.3 г
Автомобиль Формулы-1 , поперечный пик в поворотах [27]6–6,5 г
Стандартный планер, сертифицированный по высшему пилотажу+ 7 / −5 г
Аполлон-16 на входе [28]7,19 г
Максимально допустимая перегрузка в самолете Сухой Су-279 г
Максимально допустимая перегрузка на самолете Микояна МиГ-35 и максимально допустимая перегрузка на самолетах Red Bull Air Race10 г
Гравитационное ускорение на поверхности Солнца28 г
Максимальная перегрузка в ракетной системе Tor [29]30 г
Максимум для человека на ракетных санях46,2 г
Спринтерская ракета100 г
Кратковременное воздействие на человека произошло в результате аварии [30]> 100 г
Выброс корональной массы (Солнце) [31]480 г
Космическая пушка с длиной ствола 1 км и начальной скоростью 6 км / с, предложенная Quicklaunch (при постоянном ускорении)1800 г
Ударопрочность механических наручных часов [32]> 5000 г
Двигатель V8 Formula One , максимальное ускорение поршня [33]8,600 г
Креветка-богомол , ускорение когтей во время нападения хищника [34]10400 г
Рейтинг электроники, встроенной в снаряды военной артиллерии [35]15500 г
Аналитическая ультрацентрифуга со скоростью вращения 60 000 об / мин в нижней части ячейки для анализа (7,2 см) [36]300000 г
Среднее ускорение протона на Большом адронном коллайдере [37]190,000,000 г
Гравитационное ускорение на поверхности типичной нейтронной звезды [38]2,0 × 10 11  г
Ускорение от плазменного ускорителя кильватерного поля [39]8,9 × 10 20  г

* Включая вклад сопротивления гравитации.
† Направлен на 40 градусов от горизонтали.

Измерение с помощью акселерометра [ править ]

Супермен: Побег из Криптона горок в Six Flags Magic Mountain обеспечивает 6,5 секунды баллистической невесомости.

Акселерометра , в своей простейшей форме, является затухающей массой на конце пружины, с каким - то способом измерения , как далеко масса переместилась на пружине в определенном направлении, называется «ось».

Акселерометры часто калибруются для измерения перегрузки по одной или нескольким осям. Если стационарный одноосный акселерометр ориентирован так, чтобы его измерительная ось была горизонтальной, его выходной сигнал будет равен 0 g, и он будет по-прежнему равняться 0 g, если он установлен в автомобиле, движущемся с постоянной скоростью по ровной дороге. Когда водитель нажимает на педаль тормоза или газа, акселерометр регистрирует положительное или отрицательное ускорение.

Если акселерометр повернуть на 90 ° в вертикальное положение, он покажет +1 g вверх, даже если он неподвижен. В этой ситуации, акселерометр две сил: в гравитационную силу и силу реакции грунта на поверхности она покоится на. Акселерометр может измерить только последнюю силу из-за механического взаимодействия между акселерометром и землей. Показание - это ускорение, которое инструмент имел бы, если бы он был подвержен исключительно этой силе.

Трехосевой акселерометр выдает нулевое ускорение по всем трем осям, если его уронить или иным образом ввести по баллистической траектории (также известной как инерциальная траектория), так что он испытывает «свободное падение», как это делают космонавты на орбите (космонавты испытывают небольшие приливные ускорения, называемые микрогравитацией, которыми пренебрегаем для обсуждения здесь). Некоторые аттракционы в парках развлечений обеспечивают несколько секунд при почти нулевом g. Поездка на « Рвотной комете » НАСА обеспечивает почти нулевой g в течение примерно 25 секунд за раз.

См. Также [ править ]

  • Искусственная гравитация
  • Земное притяжение
  • Подставка под эвтаназию
  • Гравитационное ускорение
  • Гравитационное взаимодействие
  • Коэффициент нагрузки (аэронавтика)
  • Пиковое ускорение грунта - перегрузка землетрясений
  • Связь между перегрузкой и кажущейся массой
  • Регистратор данных ударов и вибрации
  • Детектор удара

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дезиел, Крис. «Как преобразовать ньютоны в силу перегрузки» . sciencing.com . Проверено 17 января 2021 года .
  2. ^ G Force . Newton.dep.anl.gov. Проверено 14 октября 2011.
  3. ^ Sircar, Sabyasachi (12 декабря 2007). Принципы медицинской физиологии . ISBN 978-1-58890-572-7.
  4. ^ BIPM: Декларация о единице массы и об определении веса; условное значение g n .
  5. ^ Символ g: ESA: GOCE, основные единицы измерения , NASA: Multiple G , Astronautix: Stapp. Архивировано 21 марта 2009 г. на Wayback Machine , Honeywell: акселерометры. Архивировано 17 февраля 2009 г. на Wayback Machine , Sensr LLC: Программируемый GP1. Акселерометр. Архивировано 1 февраля 2009 г. на Wayback Machine , Фарнелл : акселерометры [ постоянная мертвая связь ] , Delphi: Регистратор данных об авариях 3 (ADR3) MS0148 Архивировано 2 декабря 2008 г. на Wayback Machine , НАСА:Константы и уравнения для расчетов Архивировано 18 января 2009 г. в Wayback Machine , Лаборатория реактивного движения: обсуждение различных измерений высоты Архивировано 10 февраля 2009 г. в Wayback Machine , Исследовательский центр безопасности транспортных средств Лафборо: Использование интеллектуальных технологий для сбора и сохранить информацию об аварии , Национальная администрация безопасности дорожного движения: запись автомобильной Краш Событие данные
    Символ G: Линдон Джонсон космического центр: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ: БИОМЕДИЦИНСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ APOLLO , Раздел II, глава 5 Архивированных 2008-11-22 на Wayback Machine , Honywell:Модель СЦГ, общее назначение Акселерометра архивного 2 марта 2009 года в Wayback Machine
  6. ^ "Вытягивая G" . Перейти к медицине полета . 5 апреля 2013 . Проверено 24 сентября 2014 года .
  7. ^ Роберт В. Брюлль (2008). Разработка космической эры: помнит ученый-ракетчик (PDF) . Издательство Воздушного Университета. п. 135. ISBN  978-1-58566-184-8. Архивировано из оригинального (PDF) 4 января 2017 года . Проверено 8 января 2020 года .
  8. ^ Balldin, Ulf I. (2002). «Глава 33: Эффекты ускорения для пилотов-истребителей». (PDF) . В Лаунсбери, Дэйв Э. (ред.). Медицинские условия в суровых условиях окружающей среды . 2 . Вашингтон, округ Колумбия: Офис главного хирурга, Департамент армии, Соединенные Штаты Америки. ISBN  9780160510717. OCLC  49322507 . Проверено 16 сентября 2013 года .
  9. ^ а б Джордж Бибель. За черным ящиком: криминалистика авиакатастроф . Издательство Университета Джона Хопкинса, 2008. ISBN 0-8018-8631-7 . 
  10. Перейти ↑ Burton RR (1988). «G-индуцированная потеря сознания: определение, история, текущее состояние». Авиационная, космическая и экологическая медицина . 59 (1): 2–5. PMID 3281645 . 
  11. ^ Браун, Роберт G (1999). На грани: личный опыт полетов во время Второй мировой войны . ISBN 978-1-896182-87-2.
  12. ^ ДеХарт, Рой Л. (2002). Основы аэрокосмической медицины: 3-е издание . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
  13. ^ "Системы физиологического ускорения НАСА" . 20 мая 2008 года Архивировано из оригинала 20 мая 2008 года . Проверено 25 декабря 2012 года .
  14. ^ NASA Техническое примечание D-337, Центрифуга Изучение экспериментального толерантности к ускорению и эффектов ускорения на Pilot Performance , по Brent Y. Creer, капитан Харальд А. Smedal, УСН (MC) и Родни С. Wingrove, цифра 10
  15. ^ NASA Техническое примечание D-337, Центрифуга Изучение экспериментального толерантности к ускорению и эффектов ускорения на Pilot Performance , по Brent Y. Creer, капитан Харальд А. Smedal, УСН (MC) и Родни С. Vtlfngrove
  16. ↑ Самый быстрый человек на Земле - Джон Пол Стэпп . Место выброса. Проверено 14 октября 2011.
  17. ^ Мартин, Дуглас (16 ноября 1999). «Джон Пол Стэпп, 89 лет, мертв;« Самый быстрый человек на Земле » » . Нью-Йорк Таймс . Проверено 29 октября +2016 .
  18. ^ "Новые подробности ужасной аварии" . News.com.au . 16 октября 2014 . Проверено 30 декабря 2017 года .
  19. ^ «Q&A: Кенни Брэк» . Crash.net . 13 октября 2004 . Проверено 30 декабря 2017 года .
  20. ^ де Соуза, ТАД; и другие. (2017). «Выживаемость ангидробиотической нематоды Panagrolaimus superbus, подвергшейся экстремальным абиотическим стрессам. ISJ-Журнал выживания беспозвоночных». DOI : 10,25431 / 1824-307X / isj.v14i1.85-93 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  21. ^ де Соуза, ТАД; и другие. (2018). " Caenorhabditis elegans переносит гиперускорение до 400 000 x г. Астробиология". Астробиология . 18 (7): 825–833. DOI : 10.1089 / ast.2017.1802 . PMID 29746159 . 
  22. ^ Тан, Кер (25 апреля 2011 г.). «Бактерии растут при земной гравитации в 400 000 раз» . National Geographic- Daily News . Национальное географическое общество . Проверено 28 апреля 2011 года .
  23. ^ Дегучи, Сигэру; Хирокадзу Симосигэ; Микико Цудоме; Сада-ацу Мукаи; Роберт В. Коркери; Сусуму Ито; Коки Хорикоши (2011). «Рост микробов при гиперускорении до 403 627 × g » . Труды Национальной академии наук . 108 (19): 7997–8002. Bibcode : 2011PNAS..108.7997D . DOI : 10.1073 / pnas.1018027108 . PMC 3093466 . PMID 21518884 . Проверено 28 апреля 2011 года .  
  24. ^ Стэнфордский университет: Gravity Probe B, Payload & Spacecraft , и NASA: Исследование технологии управления без сопротивления для миссий созвездия наук о Земле . Спутник TRIAD 1 был более поздним, более совершенным навигационным спутником, который был частью системы Transit ВМС СШАили NAVSAT.
  25. ^ a b Allen ME; Weir-Jones I; и другие. (1994). «Ускорение нарушений повседневной жизни. Сравнение с« хлыстовой травмой » ». Позвоночник . 19 (11): 1285–1290. DOI : 10.1097 / 00007632-199405310-00017 . PMID 8073323 . S2CID 41569450 .  
  26. ^ ФОРМУЛА 1 (31 марта 2017 г.). «F1 2017 v 2016: Сравнение G-Force» . YouTube . Проверено 30 декабря 2017 года .
  27. ^ 6 g было зафиксировано в повороте 130R на трассе Сузука, Япония. «Архивная копия» . Архивировано из оригинального 28 февраля 2010 года . Проверено 12 октября 2012 года .CS1 maint: archived copy as title (link) Многие повороты имеют пиковые значения 5 g, например, 8-й поворот в Стамбуле или Eau Rouge в Спа.
  28. ^ НАСА: Таблица 2: Уровни G для пилотируемого космического полета Аполлона Lsda.jsc.nasa.gov
  29. ^ "Россия тренирует греческие экипажи Тор-М1". РИА Новости. 2007-12-27. Проверено 4 сентября 2008.
  30. ^ «Несколько водителей автомобилей Indy выдержали удары силой более 100 G без серьезных травм». Деннис Ф. Шанахан, доктор медицины, магистрздравоохранения: « Человеческая толерантность и выживаемость при авариях. Архивировано 4 ноября 2013 г. в Wayback Machine , со ссылкой на Общество автомобильных инженеров. Анализ аварий гоночных автомобилей Indy. Automotive Engineering International, июнь 1999 г., стр. 87–90. Управление безопасности дорожного движения: запись данных о дорожно-транспортных происшествиях
  31. ^ Fang Shen, ST Wu, Xueshang Feng, Chin-Chun Wu (2012). «Ускорение и замедление корональных выбросов массы при распространении и взаимодействии». Космическая физика . 117 (A11): н / д. Bibcode : 2012JGRA..11711101S . DOI : 10.1029 / 2012JA017776 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  32. ^ «Часы OMEGA: FAQ» . 10 февраля 2010 года Архивировано из первоисточника 10 февраля 2010 года . Проверено 30 декабря 2017 года .CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  33. ^ "F1: Потрясающие данные о двигателе Cosworth V-8 Formula 1 - Auto123.com" . Auto123.com . Проверено 30 декабря 2017 года .
  34. ^ SN Patek, WL Корф & RL Caldwell (2004). «Смертельный удар креветки-богомола» (PDF) . Природа . 428 (6985): 819–820. Bibcode : 2004Natur.428..819P . DOI : 10.1038 / 428819a . PMID 15103366 . S2CID 4324997 .   
  35. ^ "L3 IEC" . Iechome.com . Архивировано из оригинального 21 февраля 2011 года . Проверено 30 декабря 2017 года .
  36. ^ (об / мин · π / 30) 2 · 0,072 / г
  37. ^ (7 ТэВ / (20 минут · c)) / масса протона
  38. ^ Грин, Саймон Ф .; Джонс, Марк Х .; Бернелл, С. Джоселин (2004). Введение в Солнце и звезды (иллюстрированный ред.). Издательство Кембриджского университета. п. 322. ISBN. 978-0-521-54622-5. Выдержка из стр. 322 примечания:2,00 × 10 12  мс −2 =2,04 × 10 11  г
  39. ^ (42 ГэВ / 85 см) / масса электрона

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Фаллер, Джеймс Э. (ноябрь – декабрь 2005 г.). «Измерение малого g: благодатная почва для науки о точных измерениях» (PDF) . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 110 (6): 559–581. DOI : 10,6028 / jres.110.082 . PMC  4846227 . PMID  27308179 .[ постоянная мертвая ссылка ]

Внешние ссылки [ править ]

  • "Сколько G может взять с собой флаер?" , Октябрь 1944 г., Popular Science - одна из первых публичных статей, раскрывающих эту тему.
  • Выдерживает человеческую центрифугу в исследовательском центре NASA Ames в Wired