De term G-krachten komt vaak voorbij als het gaat om snelheid, zoals bij autoracen in de Formule 1. Misschien vraag je jezelf ook wel eens af, waarom water in een emmer blijft zitten als je die snel ronddraait of waarom je wasgoed aan de wanden van je wasmachine blijft plakt? Dit heeft allemaal te maken met g-krachten. Maar wat zijn g-krachten eigenlijk? En wat doen deze krachten met je lichaam. Wij zochten het voor je uit.
Betekenis
Het woord g-krachten wordt gebruikt om zwaartekracht of gravitatiekracht (vandaar de g) aan te duiden. Hier wordt het woord gebruikt om de totale kracht die op een bewegend voorwerp werkt en die leidt tot versnelling aan te duiden. Dit wordt dan ook wel de vrijevalversnelling door zwaartekracht op aarde genoemd. De “g-kracht” is de verhouding tussen een kracht en de zwaartekracht. De zwaartekrachtsversnelling bedraagt in Nederland ongeveer 9,81 m/s². Een g-kracht van 1g is dus een versnelling in grootte gelijk aan de valversnelling.
Positieve en negatieve g-krachten
Er bestaan zowel positieve als negatieve g-krachten. Negatieve g-krachten ondervindt je bijvoorbeeld als je sneller naar de aarde toe versnelt dan de gravitatieversnelling. Bij de mens stroomt het bloed de hersenen in en dit wordt over het algemeen als onprettig ervaren. Bij positieve g-krachten stroomt het bloed uit de hersenen, wat kan leiden tot verlies van bewustzijn. Deze positieve en negatieve g-krachten heb je ervaren als je weleens in een achtbaan hebt gezeten. De achtbaan ontwerper gebruikt bochten en afdalingen om je evenwichtsorgaan in verwarring te brengen. Het lichaam beleeft deze positieve en negatieve g-krachten als gevaarlijk en zal adrenaline vrijgeven. Maar deze g-krachten kunnen ook gevaarlijk zijn. Gevechtspiloten gebruiken daarom speciale pakken om het bloed naar de hersenen te blijven persen. Wij mensen kunnen g-krachten goed waarnemen vanaf 3g, maar bij 6g worden we misselijk. Bij 9g raak je buiten bewustzijn en 14g is zelfs dodelijk.
Zwaartekracht
G-kracht en zwaartekracht zijn volgens de relativiteitstheorie hetzelfde. Maar hoe werkt zwaartekracht dan precies? Zwaartekracht is een natuurkracht. Als bijvoorbeeld een appel van de boom losraakt valt hij altijd recht naar beneden. Nooit omhoog of schuin omlaag. Isaac Newton beschreef dit in de 17e eeuw als zwaartekracht. Alles wat massa heeft, heeft ook zwaartekracht. Dus een mens, een voetbal, een boek, een vliegtuig etc. Alle voorwerpen groot en klein trekken elkaar aan. In de ruimte heb je twee belangrijke planeten, en één belangrijke ster: de aarde, de maan en de zon. Deze drie draaien om elkaar heen. Omdat de zon groter is dan de aarde wordt de aarde aangetrokken door de zon. De aarde draait daarom om de zon heen. De maan is kleiner dan de aarde, de aarde heeft dus een sterkere aantrekkingskracht en hierdoor draait de maan om de aarde. De aantrekkingskracht van deze planeten heet ook zwaartekracht. Zwaartekracht is dus de aantrekkende kracht van twee voorwerpen met massa’s die energie op elkaar uitoefenen. Voor ons is de aarde eigenlijk één grote magneet die alles aantrekt. Hierdoor valt alles wat we gooien naar beneden en blijven we met twee voeten op de grond staan.
Zwaartekracht bij verschillende dingen
Maar hoe kunnen vogels dan vliegen? Dit komt doordat bij de beweging van hun vleugels er bij voldoende snelheid een opwaartse kracht ontstaat. De bovenkant is meer gebogen dan de onderkant, waardoor tijdens het vliegen de lucht boven de vleugel kleiner wordt dan eronder. Als de opwaartse kracht groter is dan de zwaartekracht stijgt de vogel op.
En hoe blijven voorwerpen dan drijven? Dit komt omdat er een evenwicht is tussen de zwaartekracht en de opwaartse kracht van het water. Zwaartekracht is dus een kracht die voorwerpen aantrekt, maar hoe dit gebeurt hangt af van de massa of de hoeveelheid stof waaruit het voorwerp bestaat.
G-kracht voelen
G-kracht kun je zelf ook voelen. Bijvoorbeeld in een bocht. Dit komt omdat een bocht een verandering van de richting van de snelheid van een voorwerp is. Dit staat gelijk aan een versnelling. De grootte van deze versnelling is een functie van de snelheid, en de straal van de bocht. Door deze krachten word je bijvoorbeeld in je stoel gedrukt tijdens een looping. Zoals we eerder al bespraken zijn g-krachten goed te voelen in een achtbaan. Een versnelling omhoog (bijvoorbeeld als je wordt afgeschoten) zorgt ervoor dat de totale g-krachten groter worden. Je voelt dat je in je stoel wordt gedrukt. Een versnelling omlaag (bijvoorbeeld tijdens een snelle val) zorgt voor een verminderde g-kracht waardoor je in extreme gevallen zelfs gaat zweven. Dit zorgt voor dat échte achtbaan gevoel in je buik, waar veel mensen erg fan van zijn. Er zit wel een maximum aan de hoeveelheid g-krachten dat een achtbaan mag hebben; 5g. Als er 5g gebruikt wordt is de vereiste dat het langzaam wordt opgebouwd. Anders wordt iedereen misselijk.
G-kracht in de ruimte
Als je zweeft in de ruimte is er geen sprake van een kracht. Je bent dan eigenlijk gewichtloos. Volgens de Wet van Newton is er geen versnelling en dus ook geen g-kracht in de ruimte. Waarschijnlijk ben je wel bekend met de filmpjes van mensen in ruimteschepen, waarin ze letterlijk door het schip zweven. Ondanks dat zweven een heerlijk gevoel schijnt te zijn, brengt het toch wat nadelen met zich mee. Zo kun je niks ergens laten liggen, want zodra je omkijkt zweven deze voorwerpen waarschijnlijk ergens anders. In films hebben ze hier een goede oplossing voor. Misschien heb je het wel gezien in de films Interstellar, Mission to Mars en 2001: A Space Odyssey dat de ruimteschepen allemaal rodndraaien. Dit doen ze om kunstmatige zwaartekracht op te wekken. Waarbij gebruik gemaakt wordt van de middelpuntvliedende kracht. Als je een ruimteschip continu laat ronddraaien, zal de bemanning tegen de buitenwanden aangedrukt worden. Bij precies de juiste omwentelsnelheid zal het, wanneer je over de wanden van het schip loopt, aanvoelen als dezelfde kracht die op je werkt wanneer je over het aardoppervlak wandelt. NASA is nog niet zo ver dat dit ook in het echt gebruikt wordt.
