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g (accélération)
Le g est la valeur de la pesanteur à la surface de la Terre. Elle peut être utilisée avec des unités en apparence très différentes, mais la physique explique comment c'est pourtant la même chose :
- g peut être vu comme une unité d'accélération, et sa valeur de 9,81 comme une valeur d'accélération en mètre par seconde par seconde (m·s−2) ;
- g est aussi le rapport entre le poids d'un objet sur Terre et sa masse.
C’est parce que la pesanteur et l'accélération sont en fin de compte de même nature en physique : la pesanteur fait accélérer un objet lorsqu'il est lâché en chute libre, et de même pour faire accélérer un objet (horizontalement), il faut une force qui le tire ou le pousse. Et le poids est lui-même une force (qui appuie vers le bas).
g est utilisé en physique ainsi qu'en aéronautique, et aussi par exemple dans les parcs d'attraction (montagnes russes). La lettre vient de l'initiale de gravitation ou gravité.
Valeur[modifier | modifier le wikicode]
L'unité d'accélération dans le système international d'unités est le m·s−2, c'est-à-dire « mètre par seconde par seconde », c'est-à-dire que la vitesse augmente de 1 m/s chaque seconde.
Sur terre, la pesanteur est g, qui vaut environ 9,81 m⋅s−2. Autrement dit, la vitesse d’un objet en chute libre augmente d'une accélération de 9,81 m⋅s−2 ce qui fait 35,3 kilomètres par heure par seconde.
Cela fait aussi 9,81 newton par kilogramme (N/kg), étant donné que l'unité de force, le newton, a été définie comme la force qui permet de faire accélérer une masse d'un kilogramme d'un mètre par seconde par seconde.
Utilisations[modifier | modifier le wikicode]
On peut avoir besoin de g pour :
- calculer une force en newtons à partir d'une masse en kilogrammes, ce qui permet ensuite de calculer des valeurs d'énergie ou de puissance ;
- calculer des trajectoires d'objets en chute libre ou lancés en l'air, comme savoir à quelle hauteur monte un objet lancé à 100 km/h vers le haut ;
- comparer une forte accélération, notamment en aviation, à la pesanteur.
Explication de g en aviation[modifier | modifier le wikicode]
On dit que les pilotes de chasse « prennent des g » lorsqu'ils font des manœuvres. Les pilotes de voltige, et même sur petit avion, prennent également des g. Alors qu'est-ce que le g ?
Les accélérations qui ne sont pas produites par la gravité sont nommées "propres accélérations". La valeur d’accélération g permet de comparer l'accélération dans un avion (par exemple) à la pesanteur. Ainsi 3 g veut dire subir l'équivalent de 3 fois la pesanteur normale sur terre.
Cette accélération, ou les g, est dite positive et négative, en fait cela décrit la direction de cette accélération par rapport à la position du pilote. Pour le pilote de chasse, les g positifs correspondent à une accélération amenant le sang vers les pieds. Les g négatifs eux, amènent le sang vers la tête. Ces distinctions entre g positifs et g négatifs s’opèrent en fonction des manœuvres réalisées pendant le vol en avion de chasse. De manière générale, le pilote de chasse, comme toute personne, supporte plus facilement les g positifs que négatifs.
Lorsque la trajectoire de son avion met le pilote en totale apesanteur, il subit 0 g. À la surface de la terre, lorsqu'on ne bouge pas où qu'on avance à vitesse constante, on ne subit que la pesanteur, c'est-à-dire 1 g. Les unités de force g reviennent à multiplier le poids du corps. Ainsi 1 g fait que l’individu subit son poids normal. Les pilotes de chasse qui évoluent peuvent supporter jusqu’à 9 g, soit 9 fois le poids de leur corps. Si le pilote a une masse de 75 kg, sa masse ne change pas mais elle pèse (elle « appuie ») comme s'il faisait 675 kg. C’est pourquoi les pilotes s’équipent de combinaisons anti-g, qui vont permettre au corps de maintenir le sang en place. Néanmoins, si ceci permet de conserver une irrigation normale du corps et surtout de la tête (ce qui évite de s’évanouir), cela n’empêche pas le pilote de souffrir pour porter son poids.
Tenir les g est surmontable pendant des périodes relativement courtes. Par contre, les dommages peuvent être irréparables, voire mortels si les g sont ressentis pendant une période continue longue. Par exemple, une gifle violente va créer une cinquantaine de g pendant un laps de temps très court, donc supportable, même si pas agréable. À l’inverse, supporter 16 g pendant une minute entraînera la mort à coup sûr. Le sens dans lequel l'accélération (ou la décélération) se fait par rapport au corps est aussi un facteur très important, autant que la durée pendant laquelle elle est subie.
Dans une certaine mesure, il est possible de s’entraîner à tenir les g. C’est ce que font tous les pilotes de chasse, mais aussi les astronautes. En tant que passager lors d’un baptême en avion de chasse, ne vous inquiétez pas, vous ne serez soumis en général qu’à 4 à 5 g, 7 pour les plus robustes, et vous ne supporterez ces g que pendant quelques secondes, ce qui est tout à fait tenable. Malheureusement, tout le monde n’est pas égal face aux g, et contrairement aux idées reçues, ce sont les personnes petites qui soutiennent le mieux les g, car le sang à moins de trajet à faire entre le cœur et les extrémités que chez les grands.
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