discussie over g krachten in de formule 1

[Jazzper]

ik heb hier een discussie over de G krachten in de formule 1.

Mijn discussiegenoot beweert dat hij ergens heeft gelezen of gezien dat een formule 1 auto coureur die een curbstone raakt voor een fractie van een seconde tot wel 120 G krachten te verwerken krijgt.

Een mens kan normaliter niet meer dan circa 14g verdragen voor hij dood gaat. Maar dit gaat neem ik aan over een langere tijdspanne.

Toch weiger ik te geloven dat dit kan.

De clou zit hem dus in de factor tijd. We hebben ons de pleuris gezocht op internet, maar het verlossende antwoord kunnen we niet vinden. Het dichtsbijzijnde wat we gekomen zijn is een bewering op een forum van iemand die zei dat David Coulthard in een bocht een keer 91G kreeg te verwerken.
Maar dit was zonder bronvermelding dus dat kan ook een bewering zijn of slecht opgevangen van die poster.

[JdM]

Er loopt vast wel iemand rond die kan rekenen met bochtstraal/snelheid/massa en dat in een formule gooit waardoor je G-kracht berekening kunt maken, ik ben die persoon niet trouwens .
Die curbstone theorie vind ik trouwens niet echt geloofwaardig, veel van de energie van die klap gaat in je vering zitten denk iknamelijk

[Roamor]

Die krachten die je noemt komen (gelukkig voor de coureurs) alleen bij botsingen vrij. Gewone ronden spelen zich binnen beperktere G krachten af.

Volgens mij stond het record overigens in de jaren tachtig op 110+, maar dat kan ik zo snel niet vinden.

[TrailBlazer]

Ik kan me herinneren dat ik op de middelbare school heb uitgerekend over een vertraging door een valkussen van een polsstokhoogspringer. Dit kwam ook veel hoger dan de 10 12 g grens. OVerigens is de G kracht niet het probleem maar dat je bloed niet meer naar je hoofd komt. Dus een hele kortstondige g kracht zal er niet in een keer voor zorgen dat al je bloed naar je tenen loopt.

[Jazzper]

maarre.. het gaat hier om een dag koffie halen voor de ander dus ik moet wel harde feiten hebben en geen aannames

"Accident data recorders in Formula 1 routinely show that g-forces experienced by drivers in crashes can go as high as 200g which is theoretically higher than the human body can bear - except that they last for only tiny fractions of a second. The information has helped medical experts to determine that human beings are safe within a tolerance of 160g experienced for no more than 1 millisecond."

dit lijkt er aardig op (link van roamor)

maar ja is dit ook met curbstone botsingen?
(geen-koffie-halen!!!)

[Corpii]

er zijn toch de "gewone" g metingen van f1 auto's overal te vinden als in de g krachten die ze te verduren krijgen in een bocht? aangezien veel auto's over de kerbs door de bocht gaan zou het dan niet logisch zijn dat die metingen er in verwerkt zijn?

verder is het vrij bekent dat mensen voor een lange tijd niet meer dan 10-14 g kunnen verdragen maar in zeer korte tijd (miliseconden) kunnen we g krachten verdragen van zelfs 150+ g.

of je ooit echt met een soliede bron achter het antwoord komt lijkt me lastig. mail de fia? een team? weet niet of dat tot de mogenlijkheden behoort.

[siggy]

Je botst niet op een curbstone, je rijdt er overheen. De g-krachten die je krijgt zijn van de bocht en van de ribbels op de curbstone (als je zoeen bedoelt), maar voor de rest 'bots' je niet op een curbstone.

[Confusion]

Op harde schijven staat vaak dat ze klappen tussen de 200g en 1000g kunnen verwerken. Als je uitrekent welke kracht een harde schijf gedurende een zeer korte tijd ondergaat als hij de grond raakt, dan zie je dat dat meestal niet eens genoeg is. De krachten die een vlieg bij het bochten draaien te verwerken krijgt zijn ook verbazend hoog (orde 100g). Kortom, het klinkt mij niet ongeloofwaardig in de oren, maar bevestigen kan ik het niet zonder te gaan rekenen .

[Boss]

Stel, de auto gaat iets van 200 km/u en klapt loodrecht tegen een muur.
Er zit een klein stukje veiligheid in de auto, waardoor de auto er 0,05 seconde over doet om stil te staan.

Beginsnelheid: 200 / 3.6 = 55,56 m/s
Vertraginstijd: 0,5 seconde
Vertraging: 1.111,2 m/s²

1g = 9,91 m/s²

Te verdragen g-krachten: 1.111,2 / 9,81 = 113g.

Dus het zou erop neerkomen dat een courreur een klap tegen een betonnen muur met 200 km/uur zou moeten overleven.

Ik denk dat we uit ervaring allemaal wel weten dat dat meestal niet lukt.

[Opi]

http://en.wikipedia.org/wiki/Gee_force

[Jazzper]

maar tegen een muur is het daarna ook stilstand. Die purley eveneens. Na 66cm is het stilstand. Waar ik het over heb is normale situatie - fractie abnormaal - normale situatie. Lastig.

[Sybr_E-N]

Boss schreef op zondag 15 januari 2006 @ 13:54:
Stel, de auto gaat iets van 200 km/u en klapt loodrecht tegen een muur.
Er zit een klein stukje veiligheid in de auto, waardoor de auto er 0,05 seconde over doet om stil te staan.

Dus het zou erop neerkomen dat een courreur een klap tegen een betonnen muur met 200 km/uur zou moeten overleven.

Ik denk dat we uit ervaring allemaal wel weten dat dat meestal niet lukt.

Het volgende is een kwoot uit een pers bericht van Allianz voor de Grand Prix van Bahrain. Het artikel gaat zelf over de constructie van de monocoque. Het volgende stukje gaat over de achterwaarde impact.

And did you know…
... that rear crash tests have only been compulsory in Formula 1 since 1997? This new
development led to the crash structure of the cars being strengthened even further.
Giancarlo Fisichella benefited from this improvement in the same year, when he crashed
backwards into the safety barrier at Silverstone. An evaluation of the black box showed that
his Jordan braked from 227km/h to zero in just 0.72 seconds. In purely mathematical terms,
227km/h is the equivalent of a fall from a height of 200 metres. The monocoque as life
insurance: Fisichella came away with just a minor knee injury.

En over de gewone krachten die vrij komen tijdens het remmen:

And did you know...
... that full braking requires the brake pedal to be actuated with a force equivalent to 80
kilogrammes? This demands well-trained leg muscles because at Monza, for example, the
drivers have to brake hard 212 times. Doing so also subjects them to deceleration forces of
up to 5G. This means that a head weighing six kilogrammes and a helmet weighing 1.5
kilogrammes together weigh five times as much, albeit for a brief period – so the neck
muscles have to withstand a weight of 37.5 kilogrammes. By the way, brake boosters are not
permitted in Formula 1.

[ Voor 25% gewijzigd door Sybr_E-N op 15-01-2006 14:18 ]

[Jazzper]

Ja maar ik neem aan dat Fisichella niet zelf die krachten heeft verwerkt. Die monocoque heeft dat gedaan. En het gaat hier om de coureur. In de EN wiki staat die astronaut die 48g overleefde als recordhouder.

[Maverick]

120G is misschien wat veel, maar hij heeft gelijk dat de coureur dan idd een fractie van een seconde een enorme Gkracht te verwerken kijgt. Wel in de orde van grote dat hij dat geen 2 seconde vol houdt, want dan gaat ie van z'n stokje, maar of het 120 is dat durf ik niet te zeggen

[Verwijderd]

And did you know...
... that full braking requires the brake pedal to be actuated with a force equivalent to 80
kilogrammes? This demands well-trained leg muscles because at Monza, for example, the
drivers have to brake hard 212 times. Doing so also subjects them to deceleration forces of
up to 5G. This means that a head weighing six kilogrammes and a helmet weighing 1.5
kilogrammes together weigh five times as much, albeit for a brief period – so the neck
muscles have to withstand a weight of 37.5 kilogrammes. By the way, brake boosters are not permitted in Formula 1.

Kanttekening: Bij het remmen wordt je lichaam naar voren geduwd waardoor je nog meer kracht kan zetten op de rem, waardoor je nog harder remt, enzovoort. Die 80 kg kan uiteindelijk best nog meevallen denk ik.

[Verwijderd]

Ik wil even opmerken dat alle berekeningen over die hoge g's die voor botsende race auto's gemaakt worden afgeleiden zijn van meetbare zaken tijdens en na botsingen. Het resultaat is altijd een gemiddelde op basis van een aanname voor constante vertraging. In werkelijkheid zijn de tijd-afhankelijke parameters zodanig niet-liniair dat de vertraging strek niet-liniair zal zijn. Om voor een lichaam vast te stellen wat de hoogst niet-fatale g-kracht zou zijn zou je in testmensen acelerometers moeten installeren(overal in hun lichaam) en ze aan steeds hevigere botsingen moeten blootstellen. Niet allen zou je dan het effect op de organen van a=dv/dt moeten bepalen maar ook van da/dt en van d(da/dt)/dt

Er zulllen heel wat lijken nodig zijn om een antwoord te krijgen op de vraag hoe hoog de g-kracht en de kracht-effecten van da/dt, etc., mogen zijn om te kunnen overleven.

Het vraagstuk zal onbeantwoord blijven, maar ik vermoed dat de werkelijke net-niet-fatale g's op de organen in het lichaam veel lager zullen zijn dan de ongeveer 200 g welke in de ge-linkte artikelen genoemd zijn.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zondag 15 januari 2006 @ 22:47:
Er zulllen heel wat lijken nodig zijn om een antwoord te krijgen op de vraag hoe hoog de g-kracht en de kracht-effecten van da/dt, etc., mogen zijn om te kunnen overleven.

Zou het niet mogelijk zijn om kleine botsingen na te bo(o)tsen en de resultaten te extrapoleren in plaats van doden te laten vallen?

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zondag 15 januari 2006 @ 22:52:
[...]
Zou het niet mogelijk zijn om kleine botsingen na te bo(o)tsen en de resultaten te extrapoleren in plaats van doden te laten vallen?

Nee. Botsingen veroorzaken complexe hoofdzakelijk niet-liniaire effecten die niet te extrapolleren zijn.

[kemphaas]

Ik heb laatst op discovery een reportage over vliegtuigen gezien. Het ging hier over de eerste vliegtuigen die door de geluidsbarriere gingen. Ook kwam er een stukje in voor waarin iemand zich als proefpersoon opgaf om de zwaarste g-krachten test te doorstaan. Hij zou in enkele decimeters van 500km/h tot stilstand komen. Later bleek dat hij een kracht van 40 g had ondervonden. Je wil niet weten hoe ingedrukt zijn gezicht er toen uitzag, maar hij heeft het overleeft en de gezichtschade heeft zichzelf na enkele dagen vanzelf opgelost. Maar 40 is toch nog "slechts" 1/3 van 120. Maar hier ging het over 500km/h end at haalt een formule 1 coureur niet.

Hier staat t trouwens ook op wikipedia:

Voluntarily: Colonel John Stapp in 1954 sustained 45.4 g in a rocket sled, while conducting research on the effects of human deceleration.

[ Voor 14% gewijzigd door kemphaas op 16-01-2006 09:50 ]

[DeverauX]

Een mens valt flauw bij 9G als gevolg van de verstoring van de bloedtoevoer naar de hersenen en bij 35+G beginnen botten te breken. Die 120 (8 ton druk op het lichaam van de coureur!!) lijkt me erg onwaarschijnlijk, al is het maar voor een fractie van een seconde.

[Orion84]

Mja, wellicht moeten we even in de gate houden dat er een verschil is tussen laterale G krachten en verticale G krachten. Die laatste kan je veel minder van verdragen omdat dan al het bloed uit je hersenen stroomt en je dus bewusteloos raakt, bij laterale g krachten is dat niet het geval en die kan je dus veel beter verdragen.

[ Voor 15% gewijzigd door Orion84 op 16-01-2006 13:06 ]

[Verwijderd]

Schumacher had tijdens zijn crash op silverstone een fractie van 53 G! Das is officieel gemeten!

[Orion84]

Verwijderd schreef op maandag 16 januari 2006 @ 13:06:
Schumacher had tijdens zijn crash op silverstone een fractie van 53 G! Das is officieel gemeten!

Schumacher of zijn auto? Want door de vervorming van de auto zit daar wel een verschil tussen.

[ Voor 13% gewijzigd door Orion84 op 16-01-2006 13:07 ]

[Confusion]

DeverauX schreef op maandag 16 januari 2006 @ 12:58:
Een mens valt flauw bij 9G als gevolg van de verstoring van de bloedtoevoer naar de hersenen en bij 35+G beginnen botten te breken. Die 120 (8 ton druk op het lichaam van de coureur!!) lijkt me erg onwaarschijnlijk, al is het maar voor een fractie van een seconde.

Alleen een hoeveelheid g's zegt niets zonder een tijdsduur waarover de kracht wordt uitgeoefend. Ik ben niet bang voor 120g gedurende een microseconde. Dat zou me iets in de orde van een micrometer verplaatsen. Ik denk niet dat daar een bot van gaat breken.

[Verwijderd]

Orion84 schreef op maandag 16 januari 2006 @ 13:07:
[...]

Schumacher of zijn auto? Want door de vervorming van de auto zit daar wel een verschil tussen.

schumacher zelf! Is toen ook nog een uitgebreide uitleg bijgegeven die ik helaas niet meer terug kan vinden.

[eamelink]

Boss schreef op zondag 15 januari 2006 @ 13:54:
Stel, de auto gaat iets van 200 km/u en klapt loodrecht tegen een muur.
Er zit een klein stukje veiligheid in de auto, waardoor de auto er 0,05 seconde over doet om stil te staan.

Beginsnelheid: 200 / 3.6 = 55,56 m/s
Vertraginstijd: 0,5 seconde
Vertraging: 1.111,2 m/s²

De gemiddelde snelheid is over die halve seconde dan 100 km/uur = 22,3 meter per seconde.

Ik weet niet wat voor auto jij hebt, maar een kreukelzone van 22 meter lijkt me ietwat overdreven.

Dus het zou erop neerkomen dat een courreur een klap tegen een betonnen muur met 200 km/uur zou moeten overleven.

Met een kreukelzone van 22 meter die bij een botsing van 200 kilometer per uur precies helemaal ingedrukt wordt lijkt me dat mogelijk ja.

Ik denk dat we uit ervaring allemaal wel weten dat dat meestal niet lukt.

Ik heb geen ervaring met kreukelzones van 22 meter .

Overigens gaan natuurlijk lang niet alle automobilisten dood door te hoge krachten tijdens het normale kreukelproces. De krachten worden pas écht groot als je hoofdhuid de kreukelzone is wanneer je schedel tegen de betonnen muur klapt als je je gordel niet goed had. En je kan natuurlijk ook dood gaan doordat de achterkant van je auto je gewoon plet.

[Verwijderd]

Confusion schreef op maandag 16 januari 2006 @ 13:11:
[...]

Alleen een hoeveelheid g's zegt niets zonder een tijdsduur waarover de kracht wordt uitgeoefend. Ik ben niet bang voor 120g gedurende een microseconde. Dat zou me iets in de orde van een micrometer verplaatsen. Ik denk niet dat daar een bot van gaat breken.

Als je over dit soort zaken berekeningen gaat maken voor een menselijk lichaam is het niet mogelijk om zinnige uitspraken te doen zonder zeer specifiek het process te definieren: gaan we veronderstellen dat de 120 g voor het gehele lichaam geldt of slechts op een klein plekje? Het eerste is onmogelijk om te realiseren omdat het menselijk lichaam meer op een zak jelly met stenen er in lijkt dan op iets massiefs. Het andere uiterste is bijvoorbeeld 120 g op een klein plekje. . .en dan is het belangrijk welk plekje van het lichaam het is. Een geweerkogel kan naar mijn mening wel 120 g of meer veroorzaken en na het korte inpact splijt de huid en het weefsel (zo niet de botten), met het bijverschijnsel dat er een schokgolf veroorzaakt wordt (wat ook behoorlijke schade kan veroorzaken).
Met de formule s=1/ 2at² zal voor a=120g en t=10 ^-6 de verplaasting ongeveer 0,0006 micron zijn! Het is uiteraard onmogelijk om het gehele lichaam zodanig te verplaatsen.

Dit proces met mischien wel locaal 1000 g hoeft voor een mens niet dodelijk te zijn als het process niet in je hersenen plaats vind. . .en dan nog, er zijn gevallen geweest dat het doelwit een dergelijke aanslag overleefde. Je kan dit proces vergelijken met een meteoor inslag op de aarde: op het punt van contact bezwijkt het materiaal in a complex energietransformatie proces . . .de formule F=Ma is dan volkomen nutteloos om grootschalige effecten te berekenen. Voor een lichaam in een autobotsing is dit ook waar: Als je arm er af gerukt wordt door een impact waar mogelijk 1000 G of meer aan te pas kwam heeft het niet veel zin om te zeggen dat je 1000 g kan verdragen zonder te sterven. Als je in een kleine botsing een scherpe pin door je hoofd krijgt onder een vertraging van 2 g kan je zeer gemakkelijk dood zijn.

Als je dus gaat vragen hoeveel g's een mens in beheersbare testen kan verdragen moet je heel specifiek de testcondities in beschouwing nemen. . .als je een ei in een vloeistof dompeld waarvan de dichtheid gelijk is als die van het ei zelf kan je het van een toren laten vallen zonder het te breken: vanwege de 3-dimensionale hydrostatische druk in de vloeiststof welke veroorzaakt wordt door de vertraging van het impact op de grond zijn er geen punten op de schaal waar de kracht noemenswaardig hoger is dan op een andere plek. Als je dergelijke testen met mensen gaat uitvoeren zal je ook interessante resultaten krijgen, maar of dat praktische zinvol is lijkt me niet. Je zal trouwens niet veel volunteers kunnen vinden die een dergelijke test willen ondergaan.

[Jazzper]

opsomming goede scrabble/galgje woorden: +4

maar maakt de discussie (terecht) wel gelijk stuk lastiger