G-Kraft
Als G-Kraft (richtiger hieße es G-Faktor) bezeichnet man die Belastung eines Körpers (z. B. von Menschen und anderen Lebewesen, aber auch von Gegenständen) durch Beschleunigung, insbesondere beim Start von Raketen, Kurvenflug von Kampfflugzeugen und Kunstfliegern sowie bei Fahrgeschäften wie z. B. Achterbahnen, aber auch bei starken Bremsungen (negative Beschleunigung).
Sie geben Auskunft über die Belastungen, denen die Fahrgäste ausgesetzt sind. 1 g entspricht der normalen Erdbeschleunigung g:
Höhere Beschleunigungen (siehe Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft) werden durch die Erdbeschleunigung geteilt und entsprechend als G-Kraft angegeben.
In Deutschland darf bei Fahrgeschäften ein Grenzwert von 6 g nicht überschritten werden. Bei dieser Belastung kann bereits Nasenbluten auftreten.
Ab 8 g sind Schleudertraumata oder gar Knochenbrüche zu befürchten, ab 10 g kann man schon bei kurzer Einwirkung (weniger als einer Sekunde) in Ohnmacht fallen. 14 g kann zum Tode oder zu schweren Verletzungen führen, selbst bei trainierten Kampfpiloten. Diese trugen die extra dafür gedachten G-Hosen, heutzutage Libellen, welche jedoch nur begrenzte G-Kräfte aushalten.
Das Problem für den menschlichen Körper besteht darin, dass das Herz das Blut nicht mehr gegen die Beschleunigungskräfte ins Gehirn pumpen kann und es zu einer Unterversorgung kommt. Dem wirken G-Hosen entgegen, indem sie das Blut zusätzlich aus den Beinen pressen.
Umgekehrt (Blutfluss zum Kopf hin) kann der Mensch nur zwei bis drei g aushalten.
G-Werte in Natur, Technik und Alltag
Bei den angegebenen Werten ist die Richtung der Beschleunigung zu beachten.
| Maschine oder Ereignis | Typischer G-Wert |
|---|---|
| PKW (Anfahrt) | 0,3 |
| Verkehrsflugzeug (Anfahrt) | ≈ 0,5 |
| Formel-1-Wagen (Anfahrt) | ≈ 1–1,5 |
| Kinderschaukel (max.) | ≈ 2,5 |
| Verkehrsflugzeug (Kurvenflug max.) | ≈ 2 |
| Fadenpendel bei 90° Ausschlag | 3 (exakt) |
| Space Shuttle beim Start | 3–5 |
| Achterbahn typisch (max.) | 4 (6) |
| Formel-1-Wagen (Kurvenfahrt max.) | ≈ 4–5 |
| Kreisförmiger Looping (Basis) | ≥ 6 |
| Kampfflugzeug/Kunstflieger (max.) | ≈ 10 (13,8) |
| Schleudersitz | 15–20 |
| Frontalzusammenstoß PKW | bis ≈ 50 |
| Harter Körperschlag mit der Faust | bis ≈ 100 |
| Kugelschreiber fällt auf harten Boden | ≈ 1000 |
| Gewehrkugel beim Abschuss | ≈ 100.000 |
| Atombombenexplosion (Bombenhülle) | bis ≈ 1011 |
Medizinische Symptome bei bestimmten G-Werten
Bei länger anhaltenden positiven Beschleunigungen besteht ab einer gewissen Stärke die Gefahr, dass das Blut in die Beine versackt. Dadurch kann es zu Sehstörungen bis hin zur Bewusstlosigkeit (G-LOC: G-induced Loss Of Consciousness) infolge eingeschränkter Hirndurchblutung kommen (Bewusstseinsstörungen). Der Bewusstlosigkeit voraus geht der so genannte Greyout und später Blackout, der durch die ungenügende Blutversorgung der Netzhaut (Retina) des Auges zustande kommt. Sobald die Beschleunigungskräfte nicht mehr einwirken, ist die Hirn- und Augendurchblutung wieder normal, und es erfolgt ein Erwachen aus der Bewusstlosigkeit. In der nachstehenden Tabelle sind die Reaktionen des menschlichen Körpers auf verschiedene Lastvielfache aufgeführt.
| Belastung | Symptome |
|---|---|
| 1-2 g | uneingeschränkt ertragbar |
| 2-3 g | beginnende Einengung des Gesichtsfeldes |
| 3-4 g | röhrenförmiges Gesichtsfeld, Greyout |
| 4-5 g | Blackout oder Redout |
| 5-6 g | Bewusstlosigkeit |