Fuerza g para niños
Datos para niños Fuerza g |
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|---|---|---|
| Magnitud | Aceleración | |
| Símbolo | g | |
| Equivalencias | ||
| Unidades básicas del Sistema Internacional | 1 g = 9.80665 m/s² | |
La fuerza g es una forma de medir la aceleración. Aunque a veces se le llama "fuerza" en el lenguaje común, en realidad es una medida de qué tan rápido cambia la velocidad de un objeto. Se basa en la aceleración que la gravedad de la Tierra produce en cualquier cosa. Una aceleración de 1 g es igual a la gravedad estándar, que es de 9,80665 metros por segundo al cuadrado (m/s²).
Se escribe con la letra g minúscula y en cursiva. Esto la diferencia de la constante de gravitación universal, que se escribe con G mayúscula. También es diferente del símbolo del gramo, que se escribe en letra normal.
La fuerza g es de 0 g en lugares sin gravedad. Esto ocurre, por ejemplo, dentro de una nave espacial en caída libre o en un satélite que orbita la Tierra. En cambio, es de 1 g para cualquier objeto que esté quieto en la superficie de la Tierra al nivel del mar. Las fuerzas g pueden ser mayores a 1, como en una montaña rusa, una centrifugadora o un cohete.
Para medir las fuerzas g, se usa un aparato llamado acelerómetro.
Contenido
¿Cómo se originan las fuerzas g?
La aceleración es algo que todos hemos sentido. Por ejemplo, cuando vas en un automóvil y cambia de dirección o de velocidad. Puedes sentir cómo te mueves de lado a lado o de adelante hacia atrás.
Podemos entender la aceleración y la fuerza g de forma más sencilla. Una aceleración de 1 g significa que la velocidad cambia unos 35 km/h o 9,8 m/s en solo 1 segundo. Un coche muy potente puede frenar (desacelerar) a casi 1 g. Esto significa que un coche que va a 105 km/h y frena en 1 segundo sentirá una fuerza de 3 g.
Aceleración y las leyes de Newton
En 1687, Isaac Newton escribió sus famosas leyes de Newton. En su segunda ley, la ley de la aceleración, Newton explicó que la fuerza (F) que actúa sobre un objeto es igual a su masa (m) multiplicada por su aceleración (a). Esto se resume en la fórmula F=m•a.
La tercera ley de Newton, conocida como la ley de las fuerzas opuestas, dice:
Todas las fuerzas aparecen en parejas. Cada una de esas fuerzas es igual a la otra, pero en dirección opuesta.
Según Newton, si la gravedad te empuja hacia abajo, también hay una fuerza que te empuja hacia arriba. Para levantar tus manos, debes aplicar una fuerza mayor hacia arriba. Si lanzas una piedra al suelo, no hay fuerzas que la empujen en la dirección contraria, por eso acelera. Esto concuerda con la primera ley de Newton, la ley de la inercia.
Ecuación para la fuerza g
Para calcular la fuerza que actúa sobre un objeto con masa m en un lugar con aceleración de la gravedad g, usamos la segunda ley de Newton:
Si la masa se mide en kilogramos (kg) y la aceleración g en metros por segundo al cuadrado (m/s²), la fuerza F se obtendrá en newtons. La fuerza F tiene la misma dirección y sentido que la aceleración g.
¿Cuánto puede soportar el cuerpo humano?
La capacidad del cuerpo humano para soportar la fuerza g depende de varios factores. Estos incluyen qué tan grande es la fuerza, cuánto tiempo dura, en qué dirección actúa, en qué parte del cuerpo se aplica y la postura de la persona.
El cuerpo humano es flexible. Un golpe fuerte en la cara podría generar cientos de g, pero no causaría un daño grave. Sin embargo, 16 g durante un minuto podría ser muy peligroso. Si hay vibración, fuerzas g relativamente bajas pueden ser muy dañinas si coinciden con la frecuencia de resonancia de los órganos y tejidos.
Hasta cierto punto, las personas pueden entrenarse para soportar mejor las fuerzas g. Hay mucha diferencia en la resistencia entre distintas personas. Algunas condiciones de salud, como los problemas del corazón, pueden reducir la tolerancia a la fuerza g.
En los aviones, especialmente los de combate o acrobáticos, las fuerzas g suelen empujar hacia los pies. Esto hace que llegue menos sangre al cerebro, lo que puede causar problemas de visión y afectar el cerebro. También dificulta mover las extremidades, ya que deben soportar mucho más peso. Si las fuerzas g aumentan, la persona puede desmayarse por la falta de sangre en el cerebro.
Experimentos recientes han demostrado que personas sin entrenamiento pueden soportar 17 g hacia adelante durante varios minutos sin desmayarse ni sufrir daños. Esto es más que los 12 g máximos que se pueden soportar hacia atrás.
Los relojes mecánicos pueden absorber entre 5000 y 7500 G.
- El piloto Ralf Schumacher sufrió un accidente muy fuerte en Indianápolis, con un pico de 72 g. Afortunadamente, no tuvo problemas graves.
- En un viaje en montaña rusa, se experimentan cambios rápidos entre g positivas (a menudo hasta 4 g) y negativas (alrededor de -1 g). Esto crea la sensación emocionante que tanto gusta a la gente.
- Kenny Bräck tuvo un accidente con un pico de 214 g en una carrera de Indy Car en 2003, en Texas. Se fracturó el esternón y el fémur, se dislocó el tobillo y sufrió una fractura en una vértebra. Le tomó 18 meses recuperarse, y luego logró una vuelta rápida en Indianápolis a 366 km/h.
El récord mundial voluntario de fuerza g que ha resistido un ser humano es de 82.6 g, pero solo por 0.04 segundos.
Véase también
En inglés: G-Force Facts for Kids
