Was ist G-Force?

Die G-Kraft bezieht sich entweder auf die Schwerkraft auf einen bestimmten Himmelskörper oder die Beschleunigungskraft irgendwo. Es wird in g gemessen, wobei 1 g der Schwerkraft an der Erdoberfläche entspricht (9.8 Meter pro Sekunde pro Sekunde). Wie Einstein erkannte, sind die Schwerkraft und die Beschleunigungskräfte bei diesem Thema nicht voneinander zu unterscheiden; eine Person in einer undurchsichtigen Box, die eine g-Kraft erfährt, könnte nicht sagen, ob ihr Ursprung in einer Beschleunigung durch den Weltraum oder einem Gravitationsfeld liegt, es sei denn, sie hätte eine Möglichkeit, außerhalb der Box zu sehen. Die Analyse dieser Kraft ist in einer Vielzahl von wissenschaftlichen und technischen Bereichen wichtig, insbesondere in der Planetenwissenschaft, Astrophysik, Raketenwissenschaft und der Konstruktion verschiedener Maschinen wie Kampfjets, Rennwagen und Großmotoren.

Menschen können für den Bruchteil einer Sekunde lokalisierte g-Kräfte im Bereich von 100 g tolerieren, wie z. B. einen Schlag ins Gesicht. Anhaltende Kräfte über etwa 10 g können jedoch tödlich sein oder zu bleibenden Verletzungen führen, obwohl die Verträglichkeit zwischen den einzelnen Personen erheblich variiert. Rennfahrer haben bei Unfällen Momentanbeschleunigungen von bis zu 214 g überlebt. In Raketenschlittenexperimenten, die die Auswirkungen hoher Beschleunigung auf den menschlichen Körper testen sollten, erlebte Colonel John Stapp 1954 46.2 g für mehrere Sekunden. Normalerweise sind Beschleunigungen über 100 g, auch wenn sie nur kurzzeitig sind, tödlich.

Im Alltag erleben Menschen g-Kräfte stärker als 1 g. Ein typischer Husten erzeugt eine momentane Kraft von 3.5 g, während ein Niesen eine Beschleunigung von etwa 3 g bewirkt. Achterbahnen sind normalerweise so ausgelegt, dass sie 3 g nicht überschreiten, obwohl einige bemerkenswerte Ausnahmen bis zu 6.7 g produzieren. Leichte Zunahmen sind bei allen sich bewegenden Maschinen wie Autos, Zügen, Flugzeugen und Aufzügen zu verzeichnen. Astronauten im Orbit erleben 0 g, Schwerelosigkeit genannt.

Die G-Kraft variiert auf verschiedenen Planeten oder Himmelskörpern. Wenn ein Objekt eine größere Masse hat, erzeugt es ein höheres Gravitationsfeld, was zu höheren g-Kräften führt. Auf dem Mond etwa 1/6 g und auf dem Mars etwa 1/3 g. Auf dem Marssatelliten Deimos, der nur 8 km Durchmesser hat, beträgt die Gravitation etwa 13/4stel g. Im Gegensatz dazu erfährt die Oberfläche von Jupiter etwa 10,000 g. Dies ist kleiner, als es den Anschein hat, als es sein sollte, da die geringe Dichte des Jupiter dazu führt, dass seine Oberfläche sehr weit von seiner primären Massenkonzentration im Kern entfernt ist. Auf der Oberfläche eines Neutronensterns, eines entarteten Sterns mit einer Dichte ähnlich dem Atomkern, liegt die Oberflächengravitation zwischen 2.5×2 und 1011×3 g.