Das Motorsport-ABC: G wie G-Kräfte

Wer schon einmal in einer Achterbahn mitgefahren ist, der kennt das Gefühl: Beim Beschleunigen wird man so richtig in seinen Sitz gepresst und fühlt sich, als hätte man plötzlich 100 Kilo mehr auf den Rippen. Gar nicht so weit gefehlt – Schuld sind allerdings nicht die gebrannten Mandeln, die man vorher gegessen hat, sondern die sogenannten g-Kräfte. Diese wirken natürlich auch dann, wenn man ein Auto innerhalb kürzester Zeit auf Höchstgeschwindigkeit bringt. Deshalb im Motorsport-ABC!

Was sind die g-Kräfte?

Per Definition sind g-Kräfte Belastungen, die auf einen Körper oder einen Gegenstand einwirken, wenn sich die Größe und / oder die Richtung der Geschwindigkeit stark ändert. Dabei entspricht 1g der normalen Erdbeschleunigung (g = 9,80665 m/s²), die ständig auf uns wirkt. Die g-Kraft ist eine Kraft pro Masse. Besonders hohe g-Kräfte treten bei Raketenstarts oder Zusammenstößen mit großer Geschwindigkeit auf.

Was passiert bei einem Start im Auto?

Beim Start eines Autorennens gilt es, das eigene Fahrzeug in so kurzer Zeit wie möglich so schnell wie möglich zu machen, natürlich um sich eine gute Position zu erfahren. Bei dieser Beschleunigung des Autos spürt der Fahrer eine Kraft, die ihn, entgegengesetzt zur Richtung der Beschleunigung, nach hinten in den Sitz presst.

Diese Kraft entsteht dadurch, dass das Auto nach vorne zieht, der Körper des Fahrers die Beschleunigung von sich aus aber gar nicht mitmachen würde, wenn ihn das Auto nicht dazu „zwingen“ würde. Der Körper des Fahrers ist eigentlich zu träge, und man fühlt auch in diesem Sinne nicht die Kraft der Beschleunigung des Autos, sondern vielmehr die Kraft der eigenen Trägheit. Das gleiche passiert übrigens auch, wenn man nicht Gas gibt sondern bremst – nur quasi in umgekehrter Richtung.

Welche g-Kräfte wirken wo?

Einige Beispiele hier zeigen, wie groß die Kräfte sind, die in unterschiedlichen Situationen auf den menschlichen Körper wirken.
Wenn ein Rennwagen mit einer Geschwindigkeit von nur 100 km/h eine Kurve mit einem Radius von 40 m durchfährt, wirken etwa 2g auf seinen Körper.
Wenn ein Auto mit 30 km/h gegen eine feste Wand fährt und die Knautschzone dabei um 50 cm gestaucht wird, beträgt die g-Kraft bereits 7g. Würde das Auto 50 km/h fahren, könnte die g-Kraft von fast 20 g unter Umständen bereits tödlich sein.

Maximal kann ein Mensch eine g-Kraft von 100 ohne schwere Verletzungen überleben. Der IndyCar von Kenny Bräck hatte allerdings beim Crash 2003 auf dem Texas Motor Speedway 214 g drauf – Bräck hat überlebt.

Größenordnung der Erträglichkeit von g-Kräften

Wirken auf einen untrainierten Menschen g-Kräfte ein, so hat das, je nach Stärke, unterschiedliche Auswirkungen:

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

Bewegungsrichtung vertikal
Die Bewusstlosigkeit entsteht dadurch, dass das Blut im Körper bei der Beschleunigung nach oben in die Beine sackt. Das Gehirn wird unterversorgt. Hört die Beschleunigung auf, erwacht man wieder. Eine negative Beschleunigung nach unten ist deutlich gefährlicher. Hier strömt das Blut Richtung Gehirn und bereits 2-3 g werden problematisch.

Bewegungsrichtung horizontal
Bei einer Beschleunigung eines sitzenden Menschen nach vorne kommt es erst ab einer Stärke von 20 g zu Atemproblemen. Diese Art von Beschleunigung tritt beim Start eines Autorennens auf.

Bewegungsrichtung quer
Tritt eine Beschleunigung quer zum Körper auf, kann es problematisch werden, wenn der Kopf seitlich nicht gestützt wird. Die Muskulatur im Nackenbereich ist nicht darauf ausgelegt.