G力はどのように計算しますか?

May 10 2001
テキサスモータースピードウェイでのCARTレースは、ドライバーのGフォースが高すぎるため、キャンセルされました。G力をどのように計算できますか?また、車はどのようにしてこれほど高い力を生成しますか?

2001年4月29日、CART(Championship Auto Racing Teams)の関係者は、ドライバーがわずか10周でめまいを感じたため、テキサスモータースピードウェイでのレースをキャンセルしました。テキサスモータースピードウェイでの高速とタイトなターンの組み合わせは、ターンでほぼ5Gの力を生み出します。 1つのGは地球の重力の力です。この力が、私たちの体重を決定します。 5 Gで、ドライバーは自分の体重の5倍に等しい力を経験します。たとえば、5 Gのターン中に、頭を横に引っ張る力が60〜70ポンドあります。車が1ターンに何Gを引くかを計算する方法と、これらのチャンプ車が非常に大きな力でトラックに留まる方法を見てみましょう。

ドライバーのG力の計算は、実際には非常に簡単です。曲がる半径と車の速度を知る必要があります。Texas MotorSpeedwayのTrackFactsによると、トラックの曲がり角の半径は750フィート(229メートル)です。練習中、車は時速230マイル(370 kph)で周回していました。

車が曲がるときはずっと加速します(そのため、自分の車で曲がるときは、車の外側に向かって体を引っ張る力を感じます)。加速度の量は、車の速度の2乗をターンの半径で割ったものに等しくなります。

数字を実行してみましょう:

  • 230 mphは毎秒337フィート(f / s)です。
  • (337 F / S)2 /750フィート=約151 F / S 2
  • 重力加速度(G 1)は32 F / Sである2
  • 151/32 = 4.74Gsはドライバーが経験しました。

このような力で車はどうやって軌道に乗ることができるのでしょうか?バンクターンのせいです。

テキサスモータースピードウェイは、ターンで24度のバンキングを持っています。バンキングは、ドライバーのGフォースの計算方法には実際には影響しませんが、バンキングがなければ、車は時速230マイルでこのようなタイトなターンを回ることはできません。銀行がどのように役立つか見てみましょう。

チャンプカーが時速230マイルでフラットターンしようとすると、十分なトラクションがないため、トラックからすぐにスライドします。トラクションは、タイヤにかかる重量に比例します(重量が大きいほど、トラクションが大きくなります)。ターンをバンクすると、ターンで作成されたGフォースの一部がタイヤの重量を増やし、トラクションを高めることができます。Gのどの部分がタイヤに重量を追加するかを把握するには、G力にバンク度の正弦を掛けます。この例では:

したがって、24度のバンキングでは、1.93Gsがホイールに重量を追加します。さらに、地球の重力からの1 Gの一部も、タイヤにいくらかの重量をかけます:1 Gxcos24°= 0.91Gs。一緒に、2.84 Gs(または車の重量の2.84倍)がターン中に車を押し下げ、トラックにくっつくのを助けます。

車の空気力学も時速230マイルで大きなダウンフォースを生み出します。飛行機では、翼が揚力を提供します。チャンプカーには、逆さまの翼のようなスポイラーがあり、揚力の反対であるダウンフォースを提供します。ダウンフォースは、フロントウィングとリアウィング、およびボディ自体によって提供される下向きの圧力で、車をトラックに接着したままにします。ダウンフォースの量は驚くべきものです。車が200mph(322 kph)で走行すると、トンネルの天井に実際に付着して逆さまに運転できるほどの十分なダウンフォースが車にかかります。ストリートコースのレースでは、空気力学は実際にマンホールの蓋を持ち上げるのに十分な吸引力を持っています-レースの前に、これが起こらないようにすべてのマンホールの蓋が溶接されています!

ダウンフォースとGフォースの間では、時速230マイルで24度のバンクターンのいずれかを周回するときに、車の重量の4倍をはるかに超える重量がタイヤをトラックに保持します。

ドライバーはこのようなコースで莫大な罰を科します。このレベルの加速は、ほとんどの人がこれまでに経験したよりも高いです。スペースシャトルでさえそれが離陸するときだけ3Gを開発します。さらに驚くべきことは、これらのドライバーがこの種の力にどれだけ耐えられるかということです。テキサスモータースピードウェイの長さは1.5マイル(2.4 km)です。前部のストレッチは2,250フィート(686 m)の長さで、後部のストレッチは1,330フィート(405 m)の長さです。230 mph(337 f / s)で、ドライバーはフロントストレッチを降りるのに約6.5秒かかり、その後、ターンを回るときに次の6.5秒間、ほぼ5Gの力で叩かれます。次のターンの前にバックストレッチを下ろすのに約4秒かかり、さらに約5Gの6.5秒かかります。計画された600マイル(966 km)のレースが行われた場合、ドライバーは5〜ほぼゼロのGを合計800回往復していました。

初版:2001年5月10日

GフォースのFAQを計算する

時速でG力はどれくらい速いですか?
1 Gの力は、時速22マイルに相当します。
G力の3つのタイプは何ですか?
G力には、線形、放射状、角度の3種類があります。
G力の例は何ですか?
簡単に言うと、G力は、加速しているときに体が感じる力です。一般的な例は、ジェットコースターに乗るときです。それがスピードを上げるとき、あなたはあなたがあなたの席に押し戻されているように感じるかもしれません。これは実際のGフォースです。
ループのG力をどのように見つけますか?
2つの力が同時に働いています。G力を見つけるには、ドライバーが加える力をその質量で割ってから、Gに変換します。
簡単に言うとG力とは何ですか?
G力は、地球が地面に静止している人に及ぼす引力です。

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