Перегрузочная сила
-
Эквивалент силы тяжести
- Удельная по массе сила, выраженная в единицах стандартной силы тяжести (g или g0)
- Используется для длительных ускорений, вызывающих ощущение веса
- Пример: на поверхности Земли действует 1 g, что соответствует ускорению свободного падения 9,8 м/с2
-
Шок и перегрузка
- Кратковременное ускорение, сопровождающееся рывком, называется шоком
- Перегрузочная сила создается за счет толчка одного объекта другим
- Силы передаются через объекты посредством внутренних механических напряжений
-
Гравитационное ускорение
- Одна из причин ускорения объекта по отношению к свободному падению
- Сила тяжести обусловлена векторной суммой гравитационных и негравитационных сил
- На практике это силы поверхностного контакта между объектами
-
Условия нулевой перегрузки
- Возникают внутри лифта, свободно падающего к центру Земли, или внутри космического аппарата на околоземной орбите
- Примеры координатного ускорения без ощущения веса
-
Единицы измерения
- Единица измерения ускорения в СИ — м/с2
- Один g — сила на единицу массы, действующая под действием силы тяжести на поверхности Земли
- Единица g не является единицей СИ, используется для обозначения ускорения
-
Измерение силы перегрузки
- Обычно выполняется с помощью акселерометра
- В некоторых случаях перегрузки могут быть измерены с помощью калиброванных весов
-
Ускорение и силы
- Термин «g-сила» технически неверен, так как это мера ускорения, а не силы
- Ускорение является векторной величиной, перегрузочные силы выражаются в виде скалярной величины
- Сила тяжести — это вектор ускорения, вызванный механической силой
-
Примеры ситуаций с перегрузками
- Сила тяжести на поверхности Земли равна 1 g
- В невесомой среде сила тяжести равна 0 g
- Сила тяжести при ускорении может быть намного больше 1 g
- В ракете сила перегрузки равна отношению тяги к весу, умноженному на g и расходу дельта-v в единицу времени
- В случае удара перегрузка может быть очень большой в течение короткого времени
-
Перегрузка и её примеры
- Перегрузка возникает при ускорении, превышающем ускорение свободного падения.
- Пример: американские горки, где участники приближаются к земле быстрее, чем сила тяжести.
-
Законы движения Ньютона
- Второй закон: F = ma, где F — сила, m — масса, a — ускорение.
- Третий закон: все силы действуют парами, равные и противоположные по направлению.
-
Перегрузка в самолёте
- Пилот испытывает перегрузку, когда самолёт ускоряется вверх.
- Перегрузка компенсирует силу тяжести, создавая ускорение вверх.
-
Перегрузочное упрочнение
- Подготовка объектов к перегрузке для предотвращения повреждений.
-
Человеческая переносимость перегрузок
- Допустимые перегрузки зависят от силы тяжести, продолжительности и направления.
- Человеческое тело гибко и может выдерживать кратковременные перегрузки, но постоянные могут быть смертельными.
-
Вертикальные перегрузки
- Пилоты выдерживают перегрузки вдоль оси позвоночника.
- Положительная перегрузка направляет кровь вниз, вызывая проблемы с глазами и мозгом.
- Отрицательная перегрузка вызывает покраснение глаз и может привести к повреждению.
-
Горизонтальные перегрузки
- Человеческое тело лучше переносит перегрузки перпендикулярно позвоночнику.
- Переносимость выше при ускорении вперед, чем назад.
- Рекорд по горизонтальной перегрузке установлен Джоном Стэппом.
-
Кратковременные перегрузки
- Удар и механический шок измеряются по пиковому ускорению и длительности импульса.
- Вибрация измеряется по пиковому ускорению и частоте.
- Рывок — это скорость изменения ускорения.
-
Исследования экстремофилов в Японии
- Бактерии культивировали при высоких скоростях вращения в ультрацентрифуге.
- Paracoccus denitrificans продемонстрировал выживаемость и активный клеточный рост в условиях сверхускорения.
- Небольшой размер прокариотических клеток необходим для успешного роста в гипергравитации.
-
Многоклеточные виды и гипергравитация
- Нематоды Panagrolaimus superbus и Caenorhabditis elegans способны переносить 400 000 мкг в течение 1 часа.
- Исследование может повлиять на возможность развития панспермии.
-
Измерение с помощью акселерометра
- Акселерометр измеряет силу тяжести вдоль одной или нескольких осей.
- Одноосевой акселерометр показывает 0 g при горизонтальной ориентации.
- Вертикальная ориентация показывает +1 g, даже если акселерометр неподвижен.
- Трехосевой акселерометр выдает значение невесомости при баллистической траектории.
-
Искусственная гравитация и земное притяжение
- Искусственная гравитация создает условия, близкие к земному притяжению.
- Земное притяжение влияет на различные аспекты жизни и деятельности человека.
-
Дополнительные темы
- Ускорение свободного падения и гравитационное взаимодействие.
- Гипергравитация и коэффициент загрузки в аэронавтике.
- Максимальное ускорение грунта и лежащий на земле пилот.
- Соотношение между перегрузочной силой и кажущимся весом.
- Регистраторы данных об ударах и вибрации, детекторы удара и лежачий кокпит.