G-Kraft


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).

Hierbei wird g klein- und kursiv geschrieben, um es von der großgeschriebenen Gravitationskonstante G und vom kleingeschriebenen g für Gramm unterscheiden zu können. Zwischen der Zahl und g ist kein Zwischenraum zu lassen.

g-Kräfte geben Auskunft über die Belastungen, denen die Fahrgäste ausgesetzt sind. 1g entspricht der normalen Erdbeschleunigung g:

1g = \mathrm{9{,}81\frac {m}{s^2}}

Höhere Beschleunigungen (siehe Zentrifugalkraft) werden durch die Erdbeschleunigung geteilt und entsprechend als g-Kraft angegeben.

In Deutschland darf bei Fahrgeschäften ein Grenzwert von 6g nicht überschritten werden. Bei dieser Belastung kann bereits Nasenbluten auftreten.

Ab 8g sind Schleudertraumata oder gar Knochenbrüche zu befürchten, ab 10g kann man schon bei kurzer Einwirkung (weniger als einer Sekunde) in Ohnmacht fallen. 14g kann zum Tode oder zu schweren Verletzungen führen.

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° Amplitude 3 (Maximum, exakt)
Space Shuttle beim Start max.3
Saturn V beim Start max.4
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
Regentropfen in das Auge bis ≈ 150
Kugelschreiber fällt auf harten Boden ≈ 1000
Laborzentrifuge ≈ 10.000
Gewehrkugel beim Abschuss ≈ 100.000
Atombombenexplosion (Bombenhülle) bis ≈ 1011
Oberfläche eines Neutronensterns ≈ 2·1011

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.

Negative g-Kräfte (Blutfluss zum Kopf hin) können vom Menschen erheblich schlechter ertragen werden. Bereits zwei bis drei g können zum Redout führen.

In der nachstehenden Tabelle sind die Reaktionen des menschlichen Körpers auf verschiedene positive Lastvielfache aufgeführt.

Belastung Symptome
1–2g uneingeschränkt ertragbar
2–3g beginnende Einengung des Gesichtsfeldes
3–4g röhrenförmiges Gesichtsfeld, Greyout
4–5g Blackout
5–6g Bewusstlosigkeit

Um die in Kampfflugzeugen auftretende g-Belastung besser ertragen zu können, werden deren Besatzungen Anti-g-Anzüge angepasst, die die negativen Effekte der g-Kräfte beschränken sollen.

Siehe auch

  • John Paul Stapp, Pionier in der Erforschung der Auswirkungen von Beschleunigungskräften auf den menschlichen Körper. Zahlreiche Selbstversuche zwischen 1946 und 1956.

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