ニュートンをG-Forceに変換する方法

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著者: Laura McKinney
作成日: 7 4月 2021
更新日: 18 11月 2024
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ニュートンの運動の法則-第1、第2、第3-物理学
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宇宙飛行士が宇宙に打ち上げられるという詐欺で使われるG-forceという言葉をよく耳にします。たとえば、10 Gの力を経験している宇宙飛行士は、重力の10倍に等しい力を経験しています。 Gの力からニュートンの力に変換するには、2つの重要な情報が必要です。 1つ目は、ニュートンがそのシステムの力の単位であるため、MKS(メートル、キログラム、2番目)システムの重力による加速度です。この数値は9.8メートル/秒です2。 2番目は、加速度を経験している人(または物体)の質量(キログラム単位)です。これは重要なポイントを取り除きます:異なるオブジェクト(または人々)は異なるGフォースを経験します。

1 Gの計算

重量と質量の差が特に重要になるGフォースに関する議論。物体の質量は、運動状態の変化に対する慣性抵抗です。 SIシステムでキログラムで測定されます。一方、重量は、地球の重力場によってその体に加えられる力です。ニュートンの第二法則は、力(F)は質量(m)に加速度(a)を掛けたものに等しいことを示しています

F = ma

地球上の重力による加速度は通常、小文字のgで示されます。これにより、1つのGが作成されます。これは、地球の重力場内の任意の物体に重力によって加えられる力で、物体の質量(m)に重力による加速度を掛けたものに等しくなります。

1 G = mg

これは、たまたま体の重さでもあります。 MKSシステムでは、重量はニュートンで測定されます。1ニュートン= 1 kg-m / s2。体重をキログラムで測定し、9.8メートル/秒の値を使用してニュートンで体重を計算したら2 gの場合、Gsに簡単に変換し、元に戻すことができます。 2つのGはオブジェクトの重量の2倍に相当し、1/4 Gはその重量の4分の1に相当します。

方向の問題

力はベクトル量です。つまり、方向成分を持っています。地球の重力は常にオブジェクトを惑星の中心に向かって引っ張るように作用し、地球の表面は反対方向に等しい力を発揮して、表面のすべてが中心に落ちるのを防ぎます。物理学者はこれを通常の力と呼び、体重の感覚を作り出します。地球表面のすべての物体は1 Gの垂直力を受けます。

宇宙空間に加速する宇宙飛行士は、ロケット船の床によって生成される追加の垂直力を経験し、それが重量感を増します。上向きのGフォースを計算するときは、クラフトが静止しているときでも1 Gの通常のフォースが発生するため、クラフトによって生成される推力に1 Gを追加する必要があります。

地面に向かって落下するだけでなく、加速しているジェット機のパイロットは、地球の表面によって加えられる力とは反対の方向の力を感じるでしょう。この力は、加速度がgより大きい場合にのみ、船の床によって生成される垂直力をキャンセルします。地面に向かって加速するクラフトによって生成される総Gフォースから1 Gを差し引く必要があります。