vignette|Ce dragster accélère de 0 à en , ce qui correspond à une accélération horizontale de .
Le g (en italique, « g » étant l'initiale de « gravité ») est une unité d'accélération correspondant approximativement à l'accélération de la pesanteur à la surface de la Terre. Elle est principalement utilisée en aéronautique, dans l'industrie automobile et dans celle des parcs d'attraction. Sa valeur conventionnelle, définie par la troisième conférence générale des poids et mesures de 1901., est de . g étant aussi la notation usuelle de l'accélération de la pesanteur en général, la valeur normalisée est parfois notée spécifiquement g.
Cette accélération est la somme des forces non gravitationnelles appliquées à un objet libre de mouvement et divisée par sa masse. Les accélérations qui ne sont pas dues à l'effet de la pesanteur sont appelées « accélérations propres ». Elles provoquent des contraintes et des déformations mécaniques sur les objets qui sont alors perçues comme un poids — toute « force » g peut être simplement décrite et mesurée comme un poids par unité de masse.
L’accélération standard de la pesanteur à la surface de la Terre ne produit une force g qu’indirectement. En effet, la force de exercée sur un corps reposant à la surface de la Terre est provoquée verticalement par la réaction du support en empêchant l'objet de tomber en chute libre selon le chemin qu'il suivrait s'il était libre d'atteindre le centre de la Terre. C'est ainsi qu'il peut être le siège d'une accélération propre même sans variation de vitesse (qu'on note traditionnellement ou dans les lois de Newton).
En l’absence de champ gravitationnel, ou dirigé orthogonalement par rapport à ce champ, si on choisit un référentiel au repos, les accélérations propres et vectorielles sont les mêmes, et toute accélération au sens de Newton doit être produite par une force g correspondante. On peut prendre comme exemple un vaisseau dans l'espace pour lequel les variations de vitesse sont produites par des moteurs qui engendrent une force g sur le vaisseau et sur ses passagers. Nous sommes également dans la même situation avec le dragster de l'illustration ci-dessus quand sa vitesse varie dans une direction orthogonale à l'accélération de la pesanteur : ces variations sont produites par des accélérations qu'on peut effectivement mesurer en unités « g » puisqu'elles génèrent une force g dans cette direction.
Unité et mesure L'unité de mesure de l'accélération dans le Système international d'unités (SI) est le mètre par seconde carrée (m/s). Cependant, pour comparer une accélération (ou la gravité à la surface d'un corps autre que la Terre) à la gravité habituelle, on utilise souvent l'unité g. Un g est égal à l'accélération de la pesanteur à la surface de la Terre. L'accélération de la pesanteur standard (symbole g) vaut BIPM : Déclaration relative à l'unité de masse et à la définition du poids ; valeur conventionnelle de g., ce qui correspond à une force de Il faut noter que l'unité ne varie pas en fonction du lieu ; la force g mesurée sur la Lune est de l'ordre de .Bien que ces deux notations utilisent des unités différentes, leur décomposition permet d'en démontrer l'équivalence : .
L'unité « g » ne fait pas partie du Système international, qui utilise par ailleurs le symbole « g » pour le gramme. L'unité « g » est également distincte de « G », qui est le symbole standard de la constante gravitationnelle Symbol g: ESA: GOCE, Basic Measurement Units, NASA: Multiple G, Astronautix: Stapp, Honeywell: Accelerometers, Sensr LLC: GP1 Programmable Accelerometer, Farnell: accelometers, Delphi: Accident Data Recorder 3 (ADR3) MS0148, NASA: Constants and Equations for Calculations, Jet Propulsion Laboratory: A Discussion of Various Measures of Altitude, National Highway Traffic Safety Administration: Recording Automotive Crash Event Data, Symbol G: Lyndon B. Johnson Space Center: ENVIRONMENTAL FACTORS: BIOMEDICAL RESULTS OF APOLLO, Section II, Chapter 5, Honywell: Model JTF, General Purpose Accelerometer ..
La mesure de la force g se fait généralement à l'aide d'un accéléromètre.
Cette mesure est présente dans l'enregistreur de données d'accident de l'Union européenne.
Calcul du g conventionnel En appliquant la deuxième loi de Newton dans le référentiel terrestre galiléen et en supposant que la gravitation est la seule force s’exerçant sur les corps. , soit après simplification
On retrouve la constante g.
Accélération et forces vignette|Troisième loi de Newton : principe des actions réciproques. En toute rigueur, le terme de « force g » est impropre car il mesure une accélération et non une force. Bien que l'accélération soit une grandeur vectorielle, la force g est souvent considérée comme une quantité scalaire comptée positivement quand elle pointe vers le haut et négativement vers le bas. La force g est donc un vecteur accélération.
Les forces g, quand elles sont multipliées par la masse sur laquelle elles agissent, sont associées à un certain type de force mécanique (dans le bon sens du terme « force »), et ces forces produisent une contrainte de compression ou de tension. De telles forces procurent une sensation de poids, mais leur équation porte un signe contraire en raison de la définition du poids considéré comme positif dans le sens du haut vers le bas, si bien que le sens de la force-poids est de sens opposé à celui de la force g d'accélération : Poids = – masse × accélération de la force g.
Le signe « – » indique que la force réelle (c'est-à-dire la valeur mesurée du poids) produite par la force g sur un corps est dans le sens inverse du signe de la force g. En effet, en physique, le poids n'est pas la force qui provoque l'accélération, mais c'est la réaction égale et de sens opposé du support. Si on compte comme positif le sens du bas vers le haut (selon la convention cartésienne standard), alors une force g positive (vecteur accélération pointant vers le haut) produit une force-poids, quelle que soit la masse, qui agira vers le bas. Par exemple on peut citer le lancement d'une fusée dont l'accélération positive g produira une augmentation du poids vers le bas. De la même façon, une force g négative est un vecteur accélération dirigé vers le bas (le sens négatif de l'axe des y) et cette accélération vers le bas va produire une force-poids dirigée vers le haut qui tirera le pilote hors de son siège vers le haut et fera affluer le sang dans sa tête.
Si la force g est verticalement dirigée vers le haut et est communiquée par le plancher d'un ascenseur à une personne qui se tient debout, le corps de cette personne sera le siège d'une déformation compressive qui, quelle que soit la hauteur, si elle est multipliée par la surface, est la force mécanique associée qui est le produit de la force g par la masse qui interagit, c'est-à-dire qui se trouve au-dessus du support. Les bras qui pendent le long du corps avec un point d'attache situé à leur extrémité supérieure, et au-dessus du support, ressentent eux-mêmes, et en même temps, non pas une compression, mais une extension qui, à chaque niveau (s'il est multiplié par la surface) est encore une fois la force mécanique associée, produit de la force g et de la masse pendue sous le point d'attache. La force de résistance est communiquée par les points de contact avec le sol et décroit progressivement pour tendre vers zéro à mesure qu'on s'éloigne du sol. Avec une force de compression comptée comme une force d'extension négative, le taux de variation de la force d'extension dans le sens de la force g, par unité de masse (la variation entre les différentes parties de l'objet, qu'on peut considérer comme des tranches de cet objet auxquelles on associe une unité de masse à chacune), est égal à la force g plus les forces extérieures non-gravitationnelles qui s'exercent sur la tranche si elles existent (comptées positivement dans le sens opposé à la force g).
Pour une force g donnée les déformations qu'elle engendre sont les mêmes indépendamment du fait que cette force g est provoquée par la gravité, par l'accélération ou par une combinaison des deux. Ceci fait que le ressenti par une personne est également le même dans ces différentes conditions et la question de savoir comment la force g est supportée se pose dans les mêmes termes dans les deux cas. Par exemple, une accélération dirigée vers le haut (c'est-à-dire soit une augmentation de la vitesse ascensionnelle, soit une diminution de la vitesse de chute sur la Terre) est ressentie de la même façon que si on était placé sur un objet astrophysique avec une plus grande gravité de surface.
Voici quelques cas particuliers importants mettant en jeu la force g : la force g qui interagit sur un corps immobile reposant à la surface de la Terre est de , dirigée verticalement vers le haut et résulte de la réaction de la surface de la Terre à une accélération de et est égale et opposée à la gravité. La valeur 1 est approchée et dépend de la localisation ; la force g qui interagit sur un corps dans un environnement en impesanteur, par exemple dans le cas d'une chute libre dans le vide, est de ; la force g qui interagit sur un corps soumis à une accélération peut être très supérieure à . Par exemple ; la force g qui interagit sur un corps soumis à une accélération peut être dirigée de haut en bas, par exemple lorsqu'on descend d'une bosse élevée dans un circuit de montagnes russes ; la force g dans une fusée est équivalente à la poussée par unité de masse. Sa valeur est égale au rapport poussée sur poids multiplié par la valeur de g, et à la variation par unité de temps ; dans le cas d'un choc mécanique — par exemple une collision —, la force g peut devenir très élevée pendant un bref instant.
Comme exemple très classique de force g négative on peut citer le chariot de montagnes russes qui accélère en se dirigeant vers le sol. Dans ce cas, les passagers du chariot sont accélérés vers le sol plus rapidement que s'ils étaient soumis à la gravité seule, et, par conséquent, ils sont « attirés » vers le haut de la cabine. Dans ce cas, la force mécanique exercée par le siège crée la force g en modifiant le déplacement du passager par rapport à ce qu'on aurait pu attendre de l'accélération de la pesanteur. La modification dans le déplacement de haut en bas, maintenant plus rapide que la gravité, est causé par la réaction du siège et produit une force g dirigée vers le sol.
Toutes les « accélérations vectorielles » (ou leur défaut) sont décrites par les lois du mouvement de Newton comme suit :
La deuxième loi de Newton, ou principe fondamental de la dynamique de translation, établit que ce qui signifie que la force g agissant sur un corps est égale à la masse du corps multipliée par son accélération .
La troisième loi de Newton, ou principe des actions réciproques, établit que toutes les forces agissent par paires et que ces deux forces sont égales en valeur absolue et opposées en direction.
La troisième loi de Newton statue que la gravité n'est pas la seule force qui agit — disons sur une pierre lâchée verticalement — mais que la pierre exerce une force sur la Terre, égale en valeur et de direction opposée. vignette|Cet avion faisant de la voltige se cabre en générant des g positifs. Le pilote est soumis à plusieurs g dus à son accélération inertielle venant s'ajouter à la force de la gravité. La combinaison de ces deux forces dans l'axe vertical fait que son corps semble peser plusieurs fois son poids normal pendant quelques instants.