'כוח g' על גוף כלשהו היא תאוצתו ביחס לנפילה חופשית. אנו משתמשים במונח 'כוח' בהקשר זה משום שתאוצות שכאלו אינן נוצרות על ידי כוח הכובד עצמו, אלא נובעות מסוגים אחרים של כוחות אשר גורמים ללחץ ומתיחה על גופים. כוח g למעשה לא קשור באופן ישיר לכוח הכבידה של הארץ.
בדרך כלל, בשימושים הנדסיים תאוצת הכובד g יכולה לסייע גם בהגדרת יחידת מידה לכוח. כידוע, משקל הוא כוח הכובד שפועל על גוף וגודלו הוא מסת הגוף כפול תאוצת הכובד (mg). לכן, אפשר להתייחס לכוח g כיחידת מידה לכוח, שמוגדרת כך שמשקל הגוף שקול לכוח של 1g. אם נגיד, לדוגמא, שפועלים 2 כוחות g למעשה אנו מתכוונים לומר שעוצמת הכוח היא מסת הגוף כפול 2g ,כלומר 2mg.
מדידת 'כוחות-g' נעשת בעזרת מד-תאוצה. כפי שציינו המונח 'כוח- g' הוא שם לא הולם. זהו למעשה התאוצה שמסה חשה בסיטואציה מסויימת. על הארץ, 1 g הינו בערך 9.8 מטר לשניה בריבוע. לצורך העניין, נניח כי הערך הינו 10 מטר לשניה בריבוע.
אם אנו נמצאים ב 2g, אנו למעשה נמצאים בתאוצה של כ 20 מטר לשניה בריבוע. רוב האנשים מתחילים לחוש סחרחורות ואף אפילו עמעום בראייתם עקב חוסר חמצן המגיע למוח ב 4g. זו הסיבה מדוע מתקני שעשועים בלונה פארק (כמו רכבת הרים לדוגמא) נשארים בתווך של תאוצה זו.
הכוח הפועל על טייס או על אדם הנמצא ברכבת הרים מורכב משני רכיבים: כוח הכבידה של הארץ שכיוונו תמיד כלפי מרכז כדור הארץ וכוח נוסף הנובע מהתאוצה של הכלי עצמו. הכוח השני הוא למעשה כוח מדומה משום שהוא לא נובע מדחיפה או מפעולה של גוף אחר.
כוחות g הפועלים על טייסים:
טייס שנמצא במטוס שמאיץ כלפי מעלה בתאוצה של 5g ירגיש 5 כוחות g כלפי מטה כתוצאה מהתאוצה ועוד כוח g אחד בגלל המשקל שלו, כלומר ביחד 6 כוחות g. הטייס יידחף בכוח רב לכיוון הכיסא, ולמעשה ירגיש את הלחץ שמפעיל עליו הכיסא בחזרה. הטייס ירגיש כבד פי 6 מהרגיל ואפילו יהיה לו קשה להרים את ידיו. במצב זה ישנה סכנה פיזיולוגית משום שהכוח פועל על הדם כלפי מטה ובכך אין זרימה של הדם למוח וזו הסיבה שהטייס יכול לאבד את ההכרה. ללא שימוש בחליפות ג'י ואימונים, טייס יכול לאבד את ההכרה אחרי כחמש שניות תחת 6 כוחות g. חליפות g מפעילות לחץ על הרגליים ועל הבטן של הטייס ולמעשה דוחפות את הדם חזרה למוח. בעזרת חליפות אלו טייסים יכולים לא לאבד את ההכרה גם כשפועלים עליהם 9 כוחות g.
כוחות g שליליים:
כפי שציינו, הכוח g הכולל שפועל על טייס הוא כוח המשיכה כלפי מטה והכוח המדומה שפועל בכיוון הפוך לתאוצת המטוס. הגודל של הכוח המדומה תלוי בתאוצה והוא יכול להיות הרבה יותר חזק מכוח הכובד. במקרה שהמטוס יאיץ חזק כלפי מטה יפעלו עליו כוחות g כלפי מעלה. במצב עניינים שכזה הדבר יגרום לזרימת דם מוגברת למוח. מצב זה הינו מסוכן מאוד (אולי יותר מסוכן מאשר חוסר דם למוח). ידוע הדבר, שלבני אדם יש סיבולת נמוכה לכוחות g שפועלים כלפי מעלה מאשר לסיבולת של כוחות g חיוביים. אדם, בדרך כלל, לא יכול להחזיק מעמד בכוח של 3g כלפי מעלה למשך של יותר מכמה שניות.
הערה: אם המטוס נמצא בנפילה חופשית, תאוצת המטוס שווה למעשה לתאוצת הכובד של הארץ, ועל כן על הטייס לא פועלים כלל כוחות g. מצב עניינים שכזה קורה לאסטרונאוטים במעבורת חלל, שכן היא נמצאת במצב של נפילה חופשית.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
