Hvordan beregner man G-kræfter?

Den 29. april, 2001, CART (Championship Auto Racing Teams) embedsmænd aflyste et løb på Texas Motor Speedway, fordi chaufførerne oplevede svimmelhed efter så få som 10 omgange. Kombinationen af ​​høje hastigheder og stramme sving ved Texas Motor Speedway producerer kræfter på næsten 5 Gs i svingene. Én G er kraften i Jordens tyngdekraft - det er denne kraft, der bestemmer, hvor meget vi vejer. Ved 5 Gs, en chauffør oplever en kraft svarende til fem gange sin vægt. For eksempel, under en 5-G-sving, der er 60 til 70 pund kraft, der trækker hovedet til siden. Lad os se, hvordan vi beregner, hvor mange Gs en bil trækker i en sving, og hvordan disse Champ -biler kan blive på banen under så meget kraft.

Beregning af G-styrker på driverne er faktisk ret simpelt. Vi skal bare kende svingradius og bilernes hastighed. Ifølge Texas Motor Speedways sporfakta, svingene på banen har en radius på 229 meter. Under øvelsen, bilerne drejede omgange med omkring 230 miles i timen (370 km / t).

Når en bil kører rundt i en sving, det accelererer hele tiden (det er derfor, når du drejer i din egen bil, du føler en kraft, der trækker din krop mod ydersiden af ​​bilen). Mængden af ​​acceleration er lig med bilens hastighed kvadreret divideret med svingets radius:

Lad os køre tallene:

• 230 mph er 337 fod i sekundet (f/s).
• (337 f/s) ² / 750 fod =cirka 151 f/ s ² .
• Accelerationen på grund af tyngdekraften (1 G) er 32 f/s ² .
• 151 /32 =4,74 Gs oplevet af chaufførerne.

Hvordan kan bilen blive på banen under denne form for kraft? Det er på grund af de bankede sving.

Texas Motor Speedway har 24-graders bankvirksomhed i svingene. Bankvirksomheden påvirker ikke rigtigt, hvordan vi beregner G-kræfterne på føreren, men uden banken kunne bilerne aldrig gå omkring en så stram sving ved 230 mph. Lad os se, hvordan banken hjælper.

Hvis en Champ Car forsøgte at lave en flad drejning ved 230 mph, den ville glide lige ud af banen, fordi den ikke har nok trækkraft. Trækkraften er proportional med hvor meget vægt der er på dækkene (jo mere vægt, jo mere trækkraft). Banking en sving giver nogle af de G-kræfter, der er skabt i svinget, mulighed for at øge vægten på dækkene, øger trækkraften. For at finde ud af, hvilken del af G'erne, der tilføjer vægt til dækkene, du multiplicerer G-kræfterne med sinus i bankgraden. I vores eksempel:

Så med en 24-graders bank, 1,93 Gs tilføjer vægt til hjulene. Ud over, en del af 1 G fra Jordens tyngdekraft lægger også en vis vægt på dækkene:1 G x cos24 ° =0,91 Gs. Sammen, 2,84 Gs (eller 2,84 gange bilens vægt) skubbe ned på bilen under svinget, hjælper det med at holde sig til sporet.

Bilens aerodynamik skaber også betydelig downforce ved 230 mph. På et fly, vingerne giver løft. En Champ Car har spoilere, der ligner vender på hovedet, giver det modsatte af lift:downforce. Downforcen holder bilen limet til banen med et nedadgående tryk fra de forreste og bageste vinger, såvel som af kroppen selv. Mængden af ​​downforce er fantastisk - når bilen først kører i 322 km / t, der er nok downforce på bilen til, at den faktisk kunne klæbe sig til loftet i en tunnel og køre på hovedet! I et gadebaneløb, aerodynamikken har nok sugning til rent faktisk at løfte brønddæksler - inden løbet, alle brønddæksler er svejset ned for at forhindre dette i at ske!

Mellem downforce og G-styrker, godt fire gange bilens vægt holder dækkene til sporet, når det går rundt om et af de 24 graders bankede sving ved 230 mph.

Chauffører tager en enorm mængde straf på et spor som dette. Dette accelerationsniveau er højere end de fleste nogensinde har oplevet. Selv rumfærgen udvikler kun 3 G'er, når den letter. Hvad der er endnu mere fantastisk er, hvor længe disse chauffører tåler denne form for kraft. Texas Motor Speedway er 2,4 km lang:Den forreste strækning er 2, 250 fod (686 m) lang, og rygstrækningen er 1, 330 fod (405 m) lang. Ved 230 mph (337 f/s), chaufførerne tager omkring 6,5 sekunder at gå ned ad den forreste strækning, og derefter smækkes de med næsten 5 Gs kraft i de næste 6,5 sekunder, når de går rundt i svinget. Det tager kun cirka 4 sekunder at komme ned ad ryggen inden næste sving og yderligere 6,5 sekunder på næsten 5 Gs. Hvis det planlagte løb på 966 km (966 km) havde fundet sted, chaufførerne ville have gået frem og tilbage mellem 5 og næsten nul Gs i alt 800 gange.

Oprindeligt udgivet:10. maj, 2001

Beregn G Force FAQ

Hvor hurtig er G-kraft i mph?

En G kraft svarer til 22 miles i timen.

Hvad er de tre typer G-kræfter?

Der er tre typer G-kræfter:lineære, radial og kantet.

Hvad er et eksempel på G-kraft?

Enkelt sagt, G-kraft er den kraft, en krop føler, når den accelererer. Et almindeligt eksempel er, når du kører i en rutsjebane. Når den tager fart, du kan føle, at du bliver skubbet tilbage i dit sæde. Dette er G-kraft i aktion.

Hvordan finder du G-kraften i en sløjfe?

To kræfter arbejder på samme tid. For at finde G-kraften, divider den kraft, som føreren udøver med sin masse, og konverter den derefter til Gs.

Hvad er G-force i enkle termer?

G-kraft er den tyngdekraft, som jorden udøver på en person, der står stille på jorden.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Hvad er tyngdekraften?
• Sådan fungerer Champ biler
• Sådan fungerer NASCAR racerbiler
• Sådan fungerer fly

Flere store links

• Texas Motor Speedway
• VOGN