F = ma łączy siłę, masę i przyspieszenie. Podwój siłę, podwój przyspieszenie. Zmniejsz masę o połowę, podwój przyspieszenie.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• Większa siła → większe przyspieszenie
• Mniejsza masa → większe przyspieszenie
• Wielkość wektorowa: ma kierunek

Prędkość to szybkość z kierunkiem. Przyspieszenie to, jak szybko zmienia się prędkość — przyspieszanie, zwalnianie lub zmiana kierunku.

• Dodatnie: przyspieszanie
• Ujemne: zwalnianie (opóźnienie)
• Skręcający samochód: przyspiesza (zmienia się kierunek)
• Stała szybkość ≠ zerowe przyspieszenie przy skręcaniu

Siła G mierzy przyspieszenie jako wielokrotność grawitacji ziemskiej. 1g = 9,81 m/s². Piloci myśliwców odczuwają 9g, astronauci 3-4g podczas startu.

• 1g = stanie na Ziemi
• 0g = swobodny spadek / orbita
• Ujemne g = przyspieszenie w górę (krew do głowy)
• Ciągłe 5g+ wymaga treningu

Międzynarodowy standard używający m/s² jako podstawy ze skalowaniem dziesiętnym. System CGS używa Gala w geofizyce.

• m/s² — podstawowa jednostka SI, uniwersalna
• km/h/s — motoryzacja (czasy 0-100 km/h)
• Gal (cm/s²) — geofizyka, trzęsienia ziemi
• miligal — poszukiwania grawimetryczne, efekty pływowe

Amerykańskie jednostki zwyczajowe są nadal używane w amerykańskiej motoryzacji i lotnictwie obok standardów metrycznych.

• ft/s² — standard inżynieryjny
• mph/s — wyścigi drag, specyfikacje samochodów
• in/s² — przyspieszenie w małej skali
• mi/h² — rzadko używane (badania autostrad)

Konteksty lotnicze, kosmiczne i medyczne wyrażają przyspieszenie jako wielokrotności g dla intuicyjnego zrozumienia tolerancji ludzkiej.

• siła g — bezwymiarowy stosunek do grawitacji ziemskiej
• Standardowe przyspieszenie ziemskie — 9,80665 m/s² (dokładnie)
• Miligrawitacja — badania mikrograwitacji
• G planetarne — Mars 0,38g, Jowisz 2,53g

Podstawowe równania wiążą przyspieszenie, prędkość, odległość i czas przy stałym przyspieszeniu.

• v₀ = prędkość początkowa
• v = prędkość końcowa
• a = przyspieszenie
• t = czas
• s = odległość

Obiekty poruszające się po okręgach przyspieszają w kierunku środka nawet przy stałej szybkości. Wzór: a = v²/r

• Orbita Ziemi: ~0,006 m/s² w kierunku Słońca
• Skręcający samochód: odczuwalna boczna siła g
• Pętla na kolejce górskiej: do 6g
• Satelity: stałe przyspieszenie dośrodkowe

W pobliżu prędkości światła przyspieszenie staje się skomplikowane. Akceleratory cząstek osiągają 10²⁰ g natychmiast po zderzeniu.

• Protony w LHC: 190 milionów g
• Dylatacja czasu wpływa na postrzegane przyspieszenie
• Masa rośnie wraz z prędkością
• Prędkość światła: nieosiągalny limit

Przyspieszenie definiuje osiągi samochodu. Czas 0-60 mph przekłada się bezpośrednio na średnie przyspieszenie.

• Samochód sportowy: 0-60 w 3s = 8,9 m/s² ≈ 0,91g
• Samochód ekonomiczny: 0-60 w 10s = 2,7 m/s²
• Tesla Plaid: 1,99s = 13,4 m/s² ≈ 1,37g
• Hamowanie: -1,2g maks. (ulica), -6g (F1)

Limity konstrukcyjne samolotów opierają się na tolerancji na g. Piloci trenują do manewrów z dużym g.

• Samolot pasażerski: limit ±2,5g
• Myśliwiec: zdolność +9g / -3g
• Prom kosmiczny: 3g przy starcie, 1,7g przy powrocie
• Katapultowanie przy 14g (limit przetrwania pilota)

Niewielkie zmiany przyspieszenia ujawniają podziemne struktury. Wirówki oddzielają substancje za pomocą ekstremalnego przyspieszenia.

• Badanie grawimetryczne: precyzja ±50 mikrogal
• Trzęsienie ziemi: 0,1-1g typowo, 2g+ ekstremalnie
• Wirówka do krwi: 1 000-5 000g
• Ultrawirówka: do 1 000 000g

Pomnóż wartość g przez 10 dla szybkiego oszacowania (dokładnie: 9,81)

• 3g ≈ 30 m/s² (dokładnie: 29,43)
• 0,5g ≈ 5 m/s²
• Myśliwiec przy 9g = 88 m/s²

Podziel 26,8 przez sekundy do 60mph

• 3 sekundy → 26,8/3 = 8,9 m/s²
• 5 sekund → 5,4 m/s²
• 10 sekund → 2,7 m/s²

Podziel przez 2,237, aby przekonwertować mph/s na m/s²

• 1 mph/s = 0,447 m/s²
• 10 mph/s = 4,47 m/s²
• 20 mph/s = 8,94 m/s² ≈ 0,91g

Podziel przez 3,6 (tak samo jak przy konwersji prędkości)

• 36 km/h/s = 10 m/s²
• 100 km/h/s = 27,8 m/s²
• Szybko: podziel przez ~4

1 Gal = 0,01 m/s² (centymetry na metry)

• 100 Gal = 1 m/s²
• 1000 Gal ≈ 1g
• 1 miligal = 0,00001 m/s²

Mars ≈ 0,4g, Księżyc ≈ 0,17g, Jowisz ≈ 2,5g

• Mars: 3,7 m/s²
• Księżyc: 1,6 m/s²
• Jowisz: 25 m/s²
• Wenus ≈ Ziemia ≈ 0,9g

Tesla Plaid: 0-60 mph w 1,99s. Jakie jest przyspieszenie?

60 mph = 26,82 m/s. a = Δv/Δt = 26,82/1,99 = 13,5 m/s² = 1,37g

F-16 osiągający 9g w ft/s²? Trzęsienie ziemi o sile 250 Gal w m/s²?

Myśliwiec: 9 × 9,81 = 88,3 m/s² = 290 ft/s². Trzęsienie ziemi: 250 × 0,01 = 2,5 m/s²

Skocz z prędkością 3 m/s na Księżycu (1,62 m/s²). Jak wysoko?

v² = v₀² - 2as → 0 = 9 - 2(1,62)h → h = 9/3,24 = 2,78m (~9 ft)

Pchła przyspiesza z siłą 100g podczas skoku — szybciej niż start promu kosmicznego. Jej nogi działają jak sprężyny, uwalniając energię w milisekundach.

Przyspiesza swój narząd chwytny z siłą 10 000g, tworząc pęcherzyki kawitacyjne, które zapadają się z wydzieleniem światła i ciepła. Szkło akwarium nie ma szans.

Ludzki mózg może przetrwać 100g przez 10ms, ale tylko 50g przez 50ms. Uderzenia w futbolu amerykańskim: regularnie 60-100g. Kaski rozkładają czas uderzenia.

Wielki Zderzacz Hadronów przyspiesza protony do 99,9999991% prędkości światła. Doświadczają one 190 milionów g, okrążając 27-kilometrowy pierścień 11 000 razy na sekundę.

Grawitacja Ziemi zmienia się o ±0,5% z powodu wysokości, szerokości geograficznej i gęstości podziemnej. Zatoka Hudsona ma o 0,005% mniejszą grawitację z powodu odbicia po epoce lodowcowej.

Sanki Sił Powietrznych USA osiągnęły opóźnienie 1 017g w 0,65s, używając hamulców wodnych. Manekin testowy przetrwał (ledwo). Limit ludzki: ~45g z odpowiednimi zabezpieczeniami.

Skok Felixa Baumgartnera w 2012 roku z 39 km osiągnął 1,25 Macha w swobodnym spadku. Przyspieszenie osiągnęło szczyt 3,6g, opóźnienie przy otwarciu spadochronu: 8g.

Grawimetry atomowe wykrywają 10⁻¹⁰ m/s² (0,01 mikrogal). Mogą mierzyć zmiany wysokości o 1 cm lub podziemne jaskinie z powierzchni.

Arystoteles twierdził, że cięższe obiekty spadają szybciej. Galileusz udowodnił, że się mylił, tocząc brązowe kule po pochyłych płaszczyznach (lata 1590.). Osłabiając efekt grawitacji, Galileusz mógł mierzyć przyspieszenie za pomocą zegarów wodnych, odkrywając, że wszystkie obiekty przyspieszają jednakowo, niezależnie od masy.

„Principia” Newtona (1687) zjednoczyły tę koncepcję: F = ma. Siła powoduje przyspieszenie odwrotnie proporcjonalne do masy. To jedno równanie wyjaśniało spadające jabłka, krążące księżyce i trajektorie pocisków armatnich. Przyspieszenie stało się łącznikiem między siłą a ruchem.

• 1590: Eksperymenty Galileusza na pochyłej płaszczyźnie mierzą stałe przyspieszenie
• 1638: Galileusz publikuje „Dwie nowe nauki”, formalizując kinematykę
• 1687: F = ma Newtona łączy siłę, masę i przyspieszenie
• Ustalono g ≈ 9,8 m/s² za pomocą eksperymentów z wahadłem

Naukowcy XIX wieku używali wahadeł odwracalnych do pomiaru lokalnej grawitacji z dokładnością 0,01%, ujawniając kształt Ziemi i wahania gęstości. Jednostka Gal (1 cm/s², nazwana na cześć Galileusza) została sformalizowana w 1901 roku dla badań geofizycznych.

W 1954 roku społeczność międzynarodowa przyjęła 9,80665 m/s² jako standardowe przyspieszenie ziemskie (1g)—wybrane jako poziom morza na 45° szerokości geograficznej. Ta wartość stała się odniesieniem dla limitów lotniczych, obliczeń siły g i standardów inżynieryjnych na całym świecie.

• 1817: Wahadło odwracalne Katera osiąga dokładność grawitacji ±0,01%
• 1901: Jednostka Gal (cm/s²) standaryzowana dla geofizyki
• Lata 40. XX wieku: Grawimetr LaCoste umożliwia badania terenowe z dokładnością 0,01 miligal
• 1954: ISO przyjmuje 9,80665 m/s² jako standardowe przyspieszenie ziemskie (1g)

Piloci myśliwców z czasów II wojny światowej doświadczali utraty przytomności podczas ostrych zakrętów—krew gromadziła się z dala od mózgu pod ciągłym obciążeniem 5-7g. Po wojnie pułkownik John Stapp jeździł na saniach rakietowych, aby przetestować tolerancję ludzką, przeżywając 46,2g w 1954 roku (opóźnienie z 632 mph do zera w 1,4 sekundy).

Wyścig kosmiczny (lata 60. XX wieku) wymagał zrozumienia ciągłego dużego g. Jurij Gagarin (1961) zniósł 8g przy starcie i 10g przy powrocie. Astronauci Apollo mierzyli się z 4g. Te eksperymenty ustaliły: ludzie tolerują 5g w nieskończoność, 9g przez krótki czas (w kombinezonach g), ale 15g+ grozi obrażeniami.

• 1946-1958: Testy sanek rakietowych Johna Stappa (przeżycie 46,2g)
• 1954: Standardy foteli katapultowych ustalone na 12-14g przez 0,1 sekundy
• 1961: Lot Gagarina dowodzi, że załogowe loty kosmiczne są możliwe (8-10g)
• Lata 60. XX wieku: Opracowano kombinezony przeciwprzeciążeniowe, umożliwiające manewry myśliwców z siłą 9g

Wielki Zderzacz Hadronów (2009) przyspiesza protony do 99,9999991% prędkości światła, osiągając 1,9×10²⁰ m/s² (190 milionów g) w przyspieszeniu kołowym. Przy tych prędkościach dominują efekty relatywistyczne—masa rośnie, czas się rozszerza, a przyspieszenie staje się asymptotyczne.

Tymczasem atomowe interferometry grawimetryczne (lata 2000+) wykrywają 10 nanogali (10⁻¹¹ m/s²)—są tak czułe, że mierzą zmiany wysokości o 1 cm lub podziemny przepływ wody. Zastosowania sięgają od poszukiwań ropy po przewidywanie trzęsień ziemi i monitorowanie wulkanów.

• Lata 2000.: Grawimetry atomowe osiągają czułość 10 nanogali
• 2009: LHC rozpoczyna działanie (protony przy 190 milionach g)
• 2012: Satelity mapujące grawitację mierzą pole Ziemi z dokładnością do mikrogal
• Lata 2020.: Czujniki kwantowe wykrywają fale grawitacyjne poprzez niewielkie przyspieszenia