[Mechanica] G-krachten

[Bart]

30 G is ongeveer 300 m s^-2. Voor een persoon van 80kg betekent dit een normaalkracht van 24000 N. Ik heb mijn twijfels of een stoel dit kan hebben.

Edit: Even een simpel rekensommetje leert mij dat als je op een stoel ploft, de maximale vertraging ongeveer 1 m s^-2 is.

[Brinx]

Hmm, ik geloof dat er een misverstand is omtrent het soort bocht waar we het over hadden een paar posts terug... de 60-gradenbocht waar ik het over had wordt uitgevoerd op constante hoogte, en gaat gepaard met een vleugelbelasting die 2x zo hoog is als die in een rechtlijnige vlucht op constante hoogte. Vandaar die 2 g.

http://www.flybernhard.de/ueb_eng.htm?http...de/ces182_e.htm

volgens die pagina kan een 182 maximaal +4.4 g trekken, voor negatieve g's ('opwaarts' voor de piloot) is dat nog minder.

De grootte van optredende versnellingen in je lichaam wanneer je op een stoel gaat zitten ligt aan nogal veel factoren natuurlijk: hoeveel vet je aan je kont hebt, welke kleren je draagt, de hardheid van de stoel enzovoort. Strikt genomen ondervindt je lichaam allerlei verschillende versnellingen in zo'n situatie: de huid van je zitvlak versnelt (vertraagt...) heel wat sterker (het staat in een zeer korte tijd stil t.o.v. de stoel) dan bijvoorbeeld je hoofd, dat een beetje meeveert op de rest van je lichaam voordat het tot rust komt. Als je de hele stoel op een weegschaal zet en er op neerploft, kun je uit het maximaal aangewezen gewicht wel ongeveer afleiden welke versnelling je lichaam gemiddeld heeft ondervonden. Ik heb alleen niet zo'n grote weegschaal thuis.

Kortom, de magnitude van de versnellingen die optreden bij een botsing hangt erg sterk af van de rigiditeit van de betrokken objecten. Een hoge rigiditeit geeft hoge versnellingen, en andersom. En dan heb je natuurlijk ook nog allerlei combinaties van rigiditeiten die betrokken kunnen zijn... afijn, je snapt 't wel.

[Bart]

Kortom, de magnitude van de versnellingen die optreden bij een botsing hangt erg sterk af van de rigiditeit van de betrokken objecten. Een hoge rigiditeit geeft hoge versnellingen, en andersom. En dan heb je natuurlijk ook nog allerlei combinaties van rigiditeiten die betrokken kunnen zijn... afijn, je snapt 't wel.

Die verschillen zijn zeer minimaal en verwaarloosbaar. Gemiddeld ondervindt je lichaam dezelfde versnelling als het vliegtuig (het zou anders niet goed wezen).

[Brinx]

Bart, ze maken wel degelijk een groot verschil. Ik had het bij die opmerking niet over de situatie met het vliegtuig, maar over de botsing tussen twee objecten. Een massief stalen kubus die op een betonnen vloer valt ondervindt wel degelijk veel grotere versnellingen dan een zak veren die met dezelfde snelheid met de vloer botst. Ik heb het hier over de 'gemiddelde' versnelling genomen over alle deeltjes van het object, aangezien er vooral bij non-rigide objecten sprake is van verschillende versnellingen voor verschillende onderdelen van het object.

De totale verandering van snelheid is voor de stalen kubus en de zak veren dezelfde, maar deze verandering vindt voor de kubus gewoonweg in een (veel) kortere tijd plaats, hetgeen logischerwijs met grotere versnellingen gepaard gaat.

[Bart]

Bart, ze maken wel degelijk een groot verschil. Ik had het bij die opmerking niet over de situatie met het vliegtuig, maar over de botsing tussen twee objecten. Een massief stalen kubus die op een betonnen vloer valt ondervindt wel degelijk veel grotere versnellingen dan een zak veren die met dezelfde snelheid met de vloer botst. Ik heb het hier over de 'gemiddelde' versnelling genomen over alle deeltjes van het object, aangezien er vooral bij non-rigide objecten sprake is van verschillende versnellingen voor verschillende onderdelen van het object.

De totale verandering van snelheid is voor de stalen kubus en de zak veren dezelfde, maar deze verandering vindt voor de kubus gewoonweg in een (veel) kortere tijd plaats, hetgeen logischerwijs met grotere versnellingen gepaard gaat.

Maar het voorbeeld van een stalen kubus en een zak veren is niet hetzelfde wat je hierboven schreef. Dat een zak veren veel minder vertraging ondervindt komt omdat deze kan vervormen. Dit is ook het hele idee achter de kreukelzone in auto's.

[Brinx]

Ja, ik had wat duidelijker moeten zijn in mijn post. Met dat tweede gedeelte (over die botsingen) refereerde ik naar het 'neerploffen op een stoel' in een van de eerdere posts, en niet meer naar de situatie met het vliegtuig in die bocht. Sorry voor de verwarring!

[Anonymous]

Hoi Niek, ik heb het nog eens nagerekend met die auto van 150 km/uur in 0,5m naar 0 m/s: Dit had ik als antwoord- een negatieve acceleratie (a) van -23,2 m/s2 dus /9,81m/s2 zou dat 2,36G moeten zijn.

Afgezien dat dit weinig met g-kracht te maken heeft, want je praat over een horizontale acceleratie.

MVG, Willem

[Brinx]

Hm Willem, dat klopt niet!

Van 150 km/u tot 0 km/u in een halve meter brengt wel wat grotere versnellingen met zich mee. Als we uitgaan van eenparige vertraging dan geldt:

s(t) = v(0)* t - 1/2 * a * t^2

v(t) = v(0) - a*t

s(t) is de afgelegde afstand sinds het bgin van de crash, v(0) is de beginsnelheid, a is de constante versnelling/vertraging en t is de tijd.

Wanneer je nu de snelheid omrekent naar meters per seconde en alles invult, komt je uiteindelijk op een vertraging van 1736.11111... m/s^2 over een tijdsduur van 0.024 seconden. Dus een vertraging (of versnelling, wat je maar wilt) van ongeveer 177 g! De vertraging bij een echte botsing is nog groter, omdat daarbij het grootste gedeelte van de snelheid pas in de laatste centimeters kreukelzone eruit gehaald wordt.

[Anonymous]

Hoi Brinx, ja je hebt gelijk, ik zit fout, maar ik heb toch een andere berekening..? Kan je jouw berekening posten (stap voor stap) dan vind ik mijn fout allicht, BVD!

Gr. Willem

[aaargh]

Mag ik iedereen er hier op wijzen dat het 'g' is en niet 'G'.

De grote G is de zwaartekrachtsconstante, de evenredigheidsfactor tussen de massa en het omgekeerde kwadraat van de onderlinge afstanden.

De kleine g daarentegen is de zwaartekrachtsversnelling op aaarde die in Nederland en in België 9.81 m/s² is.

[Wimpie44]

Als vlieger kun je dusdanige manouvres uitvoeren, dat de krachten die op je lichaam inwerken tot gevolg hebben, dat vitale lichaamsfuncties kunnen uitvallen of ernstig verstoord worden. Een extreem voorbeeld is een black-out, het risiko dat je hersenen onvoldoende bloed toegevoerd krijgen en dat je buiten kennis raakt. Of je gezichtsvermogen kan worden aangetast, verminderd worden. Ook kan je coordinatie anders worden. Problemen met ogen treden op bij ongeveer -2g a -3g.

Als je horizontaal vliegt en vervolgens de neus van het vliegtuig omlaag brengt, dan ervaar je het effect van het verminderen van je gewicht. Hoe meer de neus van het vliegtuig omlaag gaat, hoe lichter je lijkt te wegen. Het effect van deze -g-krachten (negatieve g-krachten) is dat het bloed meer naar het hoofd gestuwd wordt. Bij positieve g-krachten of +g-krachten is dat precies tegenovergesteld.

Dus allemaal situaties waardoor ernstige fouten door de vlieger kunnen worden gemaakt. In een gevechtsvliegtuig gebruikt men een drukpak, daarnaast leer je lichaamsdelen aan te spannen en los te laten. Hiermee wordt de impact van de g-krachten op het lichaam verminderd. In passagiersvliegtuigen speelt het probleem ook, maar is van minder grote orde. Bij testvluchten met passagiers vliegtuigen (prototypes) worden wel maneuvres uitgevoerd, die tijdens een normale vlucht normaal gesproken niet horen op te treden.

-g-krachten (negatieve g-krachten) kun je als vlieger eenvoudig voorkomen, waarbij de manouvreerbaarheid met het vliegtuig ook veel beter is. In plaats van het maken van een duikvlucht door de stuurknuppel of joystick naar voren te drukken (met de neus omlaag, waardoor -g ontstaat), kun je het vliegtuig eerst in lengterichting om de lengte-as 180 graden draaien. De cockpit wijst nu richting aarde. Het vliegtuig vliegt nu ondersteboven. Door nu aan de stuurknuppel of joystick te trekken, zal het vliegtuig omgekeerd in duikvlucht gaan, waarbij je lichaam geen -g-krachten ervaart, maar +g-krachten.

[Wimpie44]

(....)maar ik heb toch een andere berekening..? Kan je jouw berekening posten (stap voor stap) dan vind ik mijn fout allicht, BVD!

Je kan de formule ook omzetten naar:

vo^2=2.a.s

s=0,5 m

dus als de vertragining eenparig zou zijn:

a=vo^2/2.s [m/sec^2]

ingevuld:

vo = 150/3.6 = 41,667 m/s

vo^2 = 1736,1111 m^2/sec^2

s=0,50 m, dus 2.s =1

--> a = 1736 m/sec^2 (indien de vertraging eenparig zou zijn).

[Daniel]

Heey,

Ik moet voor Natuurkunde een werkstuk maken over G-krachten maar ik snap er niet zoveel van, kan iemand mij misschien een mail sturen met een kleine uitleg over G-krachten?

Greetz,

Daniel

Moderator(Strangequark): Het is niet toegestaan om email adressen te posten op het forum. Als je vragen hebt stel ze dan gerust hier, en lees ook nog even het topic door. Misschien moet je wat gerichtere vragen stellen, wat snap je precies niet? Als iedereen maar gaat mailen dan heeft dit forum ook weinig zin.

[Jan van de Velde]

Ik moet voor Natuurkunde een werkstuk maken over G-krachten maar ik snap er niet zoveel van, kan iemand mij misschien een mail sturen met een kleine uitleg over G-krachten?

probeer eerst eens de eerste twee pagina' s vvan dit topic door te lezen???

trouwens, g-krachten bestaan niet, het is eigenlijk gewoon een idiote kreet die nergens op slaat:

http://sciencetalk.nl/forum/index.php?showtopic=94016