"A moving body will travel in a straight line,
when unaffected by any forces."
Newton

Een van de belangrijkste dingen die je moet begrijpen als we het over achtbaan natuurkunde hebben zijn G's.

G staat voor het Engelse Gravity, of in het Nederlands (klakkeloos vertaald) Zwaartekracht. Of waar we het eigenlijk over willen hebben zijn G-krachten. Grappig genoeg is de Zwaartekracht zelf geen G-kracht, maar een manier om G-forces in uit te drukken, te meten dus.

G-krachten worden gemeten met als uitgangspunt de zwaartekracht die je voelt als je gewoon hier op aarde staat. Hierbij is afgesproken om deze kracht 1G te noemen.
1G=kracht hier op aarde.

Positieve G-krachten zijn wat je voelt als je hard op de bank ploft. Je voelt dat je even diep in de kussen wegzinkt. Deze kracht kan enkele malen hoger zijn dan de normale zwaartekracht, maar ook een beetje zwaartekracht is positief. Denk maar aan de zwaartekracht op de maan, die slechts 1/8 ofzo is van die hier op aarde. Als je daar op de bank wilt ploffen zak je kalm en zachtjes in de kussen neer. Maar neer ga je. Een G-kracht boven 0G dus. Positief dus ook.

Als je in een achtbaan een heuvel afkomt razen. En onderin het dal in je stoel wordt gedrukt zijn dat ook positieve G-krachten.

Daar waar je positieve krachten hebt, heb je ook negatieve krachten. Als je op een gewone wip zit in de speeltuin en de andere partij zorgt ervoor dat je even met je billen loskomt van het stoeltje, zodat je even door de lucht vliegt, dan hebben we negatieve G-krachten. Als je dus uit je stoel wordt gedrukt. We zeggen dan dat de negatieve G-krachten kleiner zijn dan 0.

Op achtbanen kom je dit tegen als je in een treintje, bovenop een heuvel uit je stoel wordt getild. Airtime dus!

Dan is er nog het kleine stukje G krachten tussen de bovengenoemde in. Als je niet uit je stoel wordt getild, maar er ook niet in neerzakt. Dit is het punt waarop er 0G (nul-G) krachten in het spel zijn. We noemen dit een vrije val. Ook wel gewichtsloos. Je gaat immers niet omhoog en niet omlaag.

Terug naar de ruimte is dit wat er is, als astronauten in hun ruimtepak gewoon in de lucht hangen te hangen.

Niet alleen in het punt waarop er een perfecte 0G heerst, het gehele gebied tussen de 0G en de 1G wordt meestal als gewichtsloos, vrije val, beschouwd.

Nu even een kort stukje biologie. Het menselijk lichaam heeft botten, huid en een aantal dingen die organen heten. Dit zijn bijvoorbeeld longen, nieren en je maag. Iedereen weet dat als we in een heftige attractie zitten we last krijgen van precies dezelfde maag.

Als we nu wat beter naar die maag kijken zien we dat de maag in het lichaam hangt. Op het tekeningetje hiernaast in het midden, figuur B. Alles lekker op zijn plaats, rustig en wel. Als er dan opeens positieve G-krachten op het lichaam worden uitgeoefend (druk naar beneden), dan rekt de maag gewoon mee uit, naar beneden, zie situatie A. Aangezien de maag wat mee kan rekken is dit niet echt een probleem. Alles is erop gebouwd en het gaat dus goed.

Dan komen we bovenaan een heuvel op onze achtbaan, en opeens ervaren we negatieve G-krachten. Wat gebeurt er dan? We worden uit ons stoeltje getild, en ook de ingewanden gaan omhoog. Inclusief de maag zelf. In figuur C zie je dat de maag omhoog komt. De maag wordt dus eventjes kleiner. Maar in die maag dreef lekker je eten op een bedje van maagzuur enzovoort. Je voelt het waarschijnlijk al aankomen. Dat moet eruit. En bij de maag kan dat maar op een manier. Terug waar het vandaan kwam, de slokdarm in, of indien nodig gewoon uit het lichaam zelf. Getver.

Kortom het lichaam is redelijk goed gebouwd tegen positieve G-krachten. Maar minder goed tegen negatieve G-krachten. In de praktijk binnen achtbanen is gebleken dat 4.5 tot 5 G (positief) toch wel het maximum is voor de meeste mensen, komt het aantal G-krachten hierboven dan komen er achtereenvolgens bloedneuzen, draaiingen, duizelingen, tot flauwvallen en eventueel de dood in beeld. Niet echt prettig dus.

De andere kant op, negatieve G's is het niet veel beter gesteld. Doordat ons lichaam er niet echt op gebouwd is kunnen we maar een kleine hoeveelheid G krachten aan. Denk hierbij aan -0.5 tot -1 G (negatief dus). Gaan we dit toch opvoeren, dan komen we via oprispingen, overgeven tenslotte bij situaties waarin de organen losscheuren uit hun bindweefsels en ook hier de dood.

Het lichaam kan dus maar matig omgaan met G krachten. Zeker als deze langere tijd duren. Straaljagerpiloten hebben speciale pakken aan om bij hoge G-krachten het bloed niet naar de benen, maar naar de hersenen te duwen. Tijdens bepaalde vliegtuig bewegingen komen ze soms tot 8 a 9 G (positief). Dit weliswaar voor korte tijd slechts.

Beroemd is het verhaal van een man die van een 56 meter hoge rots viel, en het overleefde! De klap toen de man op de grond neerkwam (denk aan hierboven toen je op de bank neerviel) kwam op 200 G's. Natuurlijk was dit enkel voor 15 milliseconden.

In 1977 kreeg David Purley in zijn raceauto een ongelijk en ging in snelheid van 173 km/h naar stilstand in 30 centimeter. Hij had flink wat dingen gebroken, gekneusd en afgescheurd, maar hij overleefde het. Hij had ongeveer 180 G op zijn lichaam gehad.

Helemaal bovenaan staat de beroemde regel van Newton: "Een bewegend lichaam zal in rechte lijn blijven bewegen als er geen krachten op spelen."

Als een achtbaan trein een vlakke bocht nadert (zoals op de weg), zal de trein dus rechtdoor willen, en zo ook de inzittenden. Het Guide Wiel, zorgt er echter voor dat de trein netjes de bocht volgt. De passagiers hebben zo een wiel niet en worden dus tegen de zijkant van de kar gesmeten. Niet echt prettig. Dit is de charme van de Muis achtbanen. Dit effect noemen we laterale G krachten, ofwel zijwaartse G-krachten.

Als de baan nu banked was. Dit wil zeggen dat de baan in de bocht schuin loopt, waarbij de kant van de bocht het laagst is. Bij een bocht naar rechts is dus de rechterkant van de baan lager dan de linkerkant. Als we nu weer in de trein deze bocht ingaan, zal een deel van richting ons weer tegen de zijkant van de trein gooien, maar een veel groter deel zal nog steeds rechtdoor willen, en ziet daarvoor maar een middel. Ons in de stoel drukken. En daar kunnen wij mensen nu eenmaal goed tegen.

Tenslotte een vakterm. Als we het hebben over het ondergaan vaan een flinke dosis G's. Meestal positieve G krachten dan spreken we van G-krachten trekken, ofwel het trekken van G's.