Smrtelné přetížení pro lidi. Přetížení, jejich vliv na člověka v různých podmínkách
Přetížení- poměr absolutní hodnoty lineárního zrychlení způsobeného negravitačními silami ke zrychlení volný pád na povrchu Země. Jelikož je g-síla poměrem dvou sil, je bezrozměrná veličina, ale g-síla se často vyjadřuje jako gravitační zrychlení G. Přetížení 1 jednotky (tj. 1 G) se číselně rovná hmotnosti tělesa v klidu v gravitačním poli Země. Přetížení na 0 G je testován tělesem ve stavu volného pádu pod vlivem pouze gravitačních sil, tedy ve stavu beztíže.
Přetížení je vektorová veličina. Pro živý organismus je důležitý směr působení přetížení. Při přetížení mají lidské orgány tendenci zůstat ve stejném stavu (uniformní přímočarý pohyb nebo odpočinek). Při pozitivním přetížení (hlava - nohy) se krev přesouvá z hlavy do nohou, žaludek klesá. Při negativním přetížení se zvyšuje průtok krve do hlavy. Nejvýhodnější poloha lidského těla, ve které může vnímat největší přetížení, je leh na zádech čelem ke směru zrychlení pohybu, nejnepříznivější pro přenášení přetížení je v podélném směru nohama ve směru zrychlení pohybu. akcelerace. Když auto narazí na pevnou překážku, osoba sedící v autě zažije přetížení zad a hrudníku. Takové přetížení lze tolerovat bez větších potíží. Obyčejný člověk vydrží přetížení až 15 G asi 3 - 5 sekund bez ztráty vědomí. Přetížení 20-30 G nebo více, člověk vydrží ne více než 1 - 2 sekundy bez ztráty vědomí, v závislosti na velikosti přetížení.
Příznaky a mechanismus působení přetížení
Celkové příznaky. Reakce člověka na přetížení je dána jejich velikostí, gradientem nárůstu, dobou působení, směrem ve vztahu k hlavním cévám těla a také výchozím funkčním stavem těla v závislosti na povaze, velikosti a kombinacích Tyto faktory mohou v těle nastat změny jemných funkčních posunů až do extrémně těžkých stavů, provázených úplnou ztrátou zraku a vědomí za přítomnosti hlubokých poruch funkcí kardiovaskulárního, respiračního, nervového a jiného tělesného systému.
Celkové změny stavu člověka pod vlivem přetížení se projevují pocitem tíhy v celém těle, zpočátku obtížemi a se zvýšením velikosti přetížení a úplným nedostatkem pohybu, zejména končetin, u některých případy, bolest svalů zad a krku [Babushkin V.P., 1959; de Graef P., 1983]. Dochází k jasně definovanému posunu měkkých tkání a jejich deformaci. Při dlouhodobé expozici dostatečně velkým pozitivním přetížením se na místech nohou, hýždí a šourku nechráněných protitlakem mohou objevit kožní petechiální krvácení ve formě teček nebo velkých skvrn, intenzivně zbarvené, ale nebolestivé, které spontánně vymizí během několika dnů. Někdy je na těchto místech pozorován otok as negativním přetížením - otok obličeje. Poruchy zraku se objevují brzy. Při velkých hodnotách přetížení se rozvíjí ztráta vědomí, která trvá 9-21 s.
Mechanismus působení pozitivních a negativních přetížení je složitý a je dán primárními účinky vyvolanými setrvačnými silami. Nejdůležitější z nich jsou: redistribuce krve v těle do dolní (+G Z) nebo horní (-G z) poloviny těla, posun orgánů a deformace tkání, které jsou zdrojem neobvyklých impulsů v těle. centrální nervový systém, zhoršená cirkulace, dýchání a stresová reakce. Rozvíjející se hypoxemie a hypoxie vedou k dysfunkci centrálního nervového systému, srdce a endokrinních žláz. Biochemie je narušena životní procesy. Může dojít k poškození buněčných struktur reverzibilní nebo ireverzibilní povahy, detekované cytochemickými a histologickými metodami.
Jedním z hlavních požadavků na vojenské piloty a kosmonauty je schopnost těla odolávat přetížení. Vycvičení piloti v anti-g obleku mohou odolat g-sílám od -3 ... -2 G až +12 G. Odolnost vůči negativnímu přetížení směrem nahoru je mnohem nižší. Obvykle v 7-8 G oči „červenají“, vidění mizí a člověk postupně ztrácí vědomí v důsledku přívalu krve do hlavy. Při startu astronauti snášejí přetížení vleže. V této poloze působí přetížení ve směru hrudník-záda, což umožňuje vydržet přetížení několika jednotek g po dobu několika minut. Existují speciální obleky proti přetížení, jejichž úkolem je zmírnit následky přetížení. Obleky jsou korzet s hadicemi, které jsou nafouknuté vzduchovým systémem a drží vnější povrch lidského těla, mírně brání odtoku krve.
Přetěžování zvyšuje namáhání konstrukce stroje a může vést k poruše nebo zničení stroje a také k pohybu uvolněných nebo špatně zajištěných nákladů. Přípustná hodnota přetížení pro civilní letadla je 2,5 G
V letectví a vesmírné medicíně je přetížení považováno za ukazatel velikosti zrychlení ovlivňujícího člověka při pohybu. Představuje poměr výsledných pohybujících se sil k hmotnosti lidského těla.
Přetížení se měří v jednotkách vícenásobné tělesné hmotnosti za pozemských podmínek. Pro osobu, která je zapnutá povrch Země, přetížení se rovná jedné. Přizpůsoben tomu Lidské tělo, takže je pro lidi neviditelný.
Pokud vnější síla udělí libovolnému tělesu zrychlení 5 g, pak se přetížení bude rovnat 5. To znamená, že hmotnost tělesa za těchto podmínek vzrostla pětkrát oproti původnímu.
Když konvenční dopravní letadlo vzlétne, cestující v kabině zažijí g-sílu 1,5 g. Podle mezinárodních standardů max přípustná hodnota přetížení pro civilní letadla je 2,5 g.
V okamžiku otevření padáku je člověk vystaven setrvačným silám, které způsobují přetížení dosahující 4g. V tomto případě indikátor přetížení závisí na rychlosti vzduchu. U vojenských parašutistů se může pohybovat od 4,3 g při rychlosti 195 kilometrů za hodinu do 6,8 g při rychlosti 275 kilometrů za hodinu.
Reakce na přetížení závisí na jejich velikosti, rychlosti nárůstu a výchozím stavu organismu. Může tedy dojít jak k drobným funkčním změnám (pocit tíhy v těle, potíže s pohybem apod.), tak k velmi závažným stavům. Patří mezi ně úplná ztráta zraku, dysfunkce kardiovaskulárních, respiračních a nervové soustavy, stejně jako ztráta vědomí a výskyt výrazných morfologických změn v tkáních.
Pro zvýšení odolnosti těla pilotů vůči zrychlení za letu se používají anti-g a výškově kompenzační obleky, které při přetížení vytvářejí tlak na břišní stěnu a dolní končetiny, což vede ke zpoždění výtoku. krve do dolní poloviny těla a zlepšuje prokrvení mozku.
Pro zvýšení odolnosti proti zrychlení se trénuje v odstředivce, otužuje tělo a dýchá kyslík pod vysokým tlakem.
Při katapultáži, hrubém přistání letadla nebo přistání na padáku dochází k výraznému přetížení, které může způsobit i organické změny vnitřních orgánů a páteře. Pro zvýšení odolnosti proti nim se používají speciální židle, které mají hloubkové opěrky hlavy a zajišťují tělo pásy, které omezují posun končetin.
Přetížení je také projevem gravitace na palubě kosmické lodi. Je-li za pozemských podmínek charakteristikou gravitace zrychlení volného pádu těles, pak na palubě kosmické lodi mezi charakteristiky přetížení patří i gravitační zrychlení, které se svou velikostí rovná reaktivnímu zrychlení v opačném směru. Poměr této veličiny k velikosti se nazývá „faktor přetížení“ nebo „přetížení“.
V akcelerační sekci nosné rakety je přetížení určeno výslednicí negravitačních sil - tlačnou silou a aerodynamickou odporovou silou, která se skládá z odporové síly směřující opačně k rychlosti a vztlakové síly na ni kolmé. Tato výslednice vytváří negravitační zrychlení, které určuje přetížení.
Jeho koeficient v sekci zrychlení je několik jednotek.
Pokud se vesmírná raketa v pozemských podmínkách pohybuje se zrychlením pod vlivem motorů nebo zažívá odpor prostředí, pak se tlak na podporu zvýší, což způsobí přetížení. Pokud k pohybu dojde s vypnutými motory ve vakuu, pak tlak na podpěru zmizí a nastane stav beztíže.
Když je vypuštěna kosmická loď, velikost kosmonauta se pohybuje od 1 do 7 g. Podle statistik astronauti jen zřídka zažijí přetížení přesahující 4 g.
Přetížitelnost závisí na teplotě životní prostředí, obsah kyslíku ve vdechovaném vzduchu, délka pobytu kosmonauta ve stavu beztíže před zrychlením atd. Existují další složitější nebo méně subtilní faktory, jejichž vliv není dosud plně objasněn.
Pod vlivem zrychlení přesahujícího 1 g může astronaut zaznamenat poruchu zraku. Zrychlení o 3 g ve vertikálním směru, které trvá déle než tři sekundy, může způsobit vážné zhoršení periferního vidění. Proto je nutné zvýšit úroveň osvětlení v oddílech kosmické lodi.
Při podélném zrychlení zažívá astronaut zrakové iluze. Zdá se mu, že předmět, na který se dívá, se pohybuje ve směru výsledného vektoru zrychlení a gravitace. S úhlovými zrychleními dochází ke zdánlivému pohybu předmětu vidění v rovině rotace. Tato iluze se nazývá cirkumgyrální a je důsledkem účinků přetížení orgánů vnitřního ucha.
Četné experimentální studie, které zahájil vědec Konstantin Ciolkovskij, ukázaly, že fyziologické účinky přetížení závisí nejen na jeho délce, ale také na poloze těla. Když je člověk ve vzpřímené poloze, značná část krve se přesouvá do dolní poloviny těla, což vede k narušení prokrvení mozku. V důsledku zvýšení jejich hmotnosti se vnitřní orgány pohybují směrem dolů a způsobují silné napětí vazů.
Pro oslabení efektu vysokých zrychlení je astronaut umístěn v kosmické lodi tak, aby přetížení směřovala podél vodorovné osy, od zad k hrudníku. Tato poloha zajišťuje účinné prokrvení mozku astronauta při zrychlení až 10 g, krátkodobě dokonce až 25 g.
Když se kosmická loď vrátí na Zemi, když vstoupí do hustých vrstev atmosféry, astronaut zažije přetížení při brzdění, tedy negativní zrychlení. Z hlediska integrální hodnoty odpovídá brzdění zrychlení při startu.
Kosmická loď vstupující do hustých vrstev atmosféry je orientována tak, že brzdící přetížení má horizontální směr. Tím je jejich dopad na astronauta minimalizován, jako při startu kosmické lodi.
Materiál byl připraven na základě informací RIA Novosti a otevřených zdrojů
Jako děti jsme všichni snili o tom, že se staneme astronauty, policisty a lékaři. A někdo snil o řízení auta. A nejen řídit, ale stát se skutečným profesionálem a jezdit v super autě. Do Formule 1 tak přicházejí bohatí a zoufalí kluci, kteří se nebojí rychlosti a přetížení. Když už mluvíme o přetížení, tlak, který piloti zažívají, je srovnatelný pouze s přetížením astronautů. A dnes zjistíme, jaká přetížení zažívají piloti aut a kdo má nejsilnější hlavu.
8. místo: Tak. Začněme obyčejným člověkem, který stojí. I v této poloze zažíváme vy i já přetížení 1 g. A to není limit. Průměrný člověk vydrží síly až 5 g. Například cestující v letadle při startu zažije přetížení 1,5 a parašutista při klesání rychlostí 6 m/s zažije tlak 1,8 g.
7. místo: a znovu - parašutista, i když když se padák otevře. Tady je to složitější. V tuto chvíli na něj tlačí až 5 ji. A rychlost se mění z 60 na 5 metrů za sekundu.
6. místo: Dalšími hrdiny hodnocení, kteří znají přetížení z první ruky, jsou kosmonauti při sestupu v kosmické lodi Sojuz. Až 4 - ji. A tady jim nebudete závidět, protože jen málokdo vydrží dlouhodobé přetížení.
Takže při pozitivním přetížení (hlava-nohy) proudí krev z hlavy do nohou. Žaludek jde dolů. Pokud je negativní, do hlavy přichází krev. Žaludek může prasknout spolu s jeho obsahem. Ale kosmonauti jsou trénovaní lidé a nebojí se přetížení)))
5. místo: a už slyšíme zvuk závodních aut. Ano, ano, jsme ve formuli 1.
Jen si to představte: během závodění pilot zažije asi 1000 g-sil až do 6G. To je brzdění, nabírání rychlosti, nájezd do dlouhé zatáčky. G-forces obzvláště vyvíjejí tlak na krk pilota. Aby se piloti vyhnuli zlomenině krku, nosí na krku speciální „rámeček“. Mimochodem helma váží také hodně, cca 4 kg. Ale na nejžhavějších tratích, jako je Malajsie nebo Bahrajn, může teplota v kokpitu auta dosáhnout 60 °C a vlhkost 80 %, a to je jen sauna. Během závodu může pilot ztratit až 3 litry vody. Proto piloti před startem vždy hodně pijí. To je buď čistá voda, nebo voda s citronem nebo nějakými přísadami, ale nemohou pít šťávy. Když je horko a nemůžete dýchat a na pilota působí neustálý fyzický stres, není pro něj vůbec snadné řídit auto.
4. místo: právem ji dáváme pilotům sportovních letadel, protože jejich rozsah G-force se pohybuje od −3…−2 do +12. To je velmi obtížné a nemůžete to udělat bez anti-G obleku. Mimochodem, pro informaci: odolnost vůči negativnímu přetížení směrem nahoru je mnohem nižší. Obvykle v −2…−3 oči „zčervenají“ a člověk ztratí vědomí v důsledku přívalu krve do hlavy. Ale pro astronauty jsou přetížení při samotném startu tak silné, že jim vydrží jen pár minut.
3. místo. A okupuje ho jeden z nejmenších ptáků na světě - kolibřík Anny.
Představte si: kolibřík setřásá vodu z hlavy, zažívá 6krát silnější přetížení než závodníci Formule 1 a přitom dál klidně vlaje vzduchem. Otočení miniaturní hlavy o 180° trvá kolibříku Anně jen 0,1 sekundy. V extrémně zpomaleném záběru ho můžete sledovat zde. Zároveň ptačí hlava zažívá přetížení 34 g: pro srovnání, ve voze formule 1 pilot dostává v průměru 6 g.
Navíc se během letů samci tohoto druhu kolibříků prudce potápí. A právě v tomto okamžiku dochází u ptáků k přetížení až 10 g, to znamená, že zrychlení v některých bodech trajektorie je 10krát větší než zrychlení volného pádu. V tomto případě mohou být ptáci pod vlivem silného přetížení déle než jeden a půl sekundy. Pro srovnání, g-síly 7 g trvající déle než sekundu u pilotů mohou vést ke ztrátě vědomí.
2. místo: a znovu Formule 1. Tento incident se zapsal do historie světového motorsportu jako nejunikátnější a nejneuvěřitelnější. V roce 2003 přežil jezdec Formule IndyCar Kenny Bräck krátké přetížení 214 g (téměř 2100 m/s²). Překonal tak dosavadní „rekord“ jezdce formule 1 Davida Purleyho z roku 1977 (179,8 g).
1. řádek hodnocení jde do...Ani člověku. A... obyčejný datel. Právě jeho mozek je strukturou nejdokonalejší a nejunikátnější a je schopen odolat přetížení při sekání dřeva až do 1000g. Vzorec by používal takovou hlavu.)))
Pozemské přetížení
Když auto narazí na pevnou překážku, osoba sedící v autě zažije přetížení zad a hrudníku. Takové přetížení lze tolerovat bez větších potíží. Běžný člověk vydrží přetížení až 15 G asi 3 - 5 sekund bez ztráty vědomí. Přetížení 20-30 G nebo více, člověk vydrží ne více než 1 - 2 sekundy bez ztráty vědomí, v závislosti na velikosti přetížení.
Přetížení působící na člověka:
1 - 1 G .
3 - 15 G po dobu 0,6 sec.
5 - 22 G .
Jedním z hlavních požadavků na vojenské piloty a kosmonauty je schopnost těla odolávat přetížení. Vycvičení piloti v anti-g oblecích mohou odolat g-sílám od -3 ... -2 G až +12 G . Odolnost vůči negativnímu přetížení směrem nahoru je mnohem nižší. Obvykle v 7-8 G oči „červenají“, vidění mizí a člověk postupně ztrácí vědomí v důsledku přívalu krve do hlavy. Při startu astronauti snášejí přetížení vleže. V této poloze působí přetížení ve směru hrudník-záda, což umožňuje vydržet přetížení několika jednotek g po dobu několika minut. Existují speciální obleky proti přetížení, jejichž úkolem je zmírnit následky přetížení. Obleky jsou korzet s hadicemi, které jsou nafouknuté vzduchovým systémem a drží vnější povrch lidského těla a mírně brání odtoku krve.
Přetížení prostoru
Při startu podléhá astronaut zrychlení, jehož hodnota se pohybuje od 1 do 7 g.
Přetížení spojená s akcelerací způsobuje výrazné zhoršení funkčního stavu lidského těla: zpomaluje se průtok krve v oběhovém systému, snižuje se zraková ostrost a svalová aktivita.
S nástupem stavu beztíže může astronaut pociťovat vestibulární poruchy dlouhodobě přetrvává pocit tíhy v oblasti hlavy (v důsledku zvýšeného prokrvení). Adaptace na stav beztíže přitom probíhá zpravidla bez vážných komplikací: člověk si zachovává pracovní kapacitu a úspěšně provádí různé pracovní operace, včetně těch, které vyžadují jemnou koordinaci nebo velké výdaje energie. Motorická aktivita ve stavu beztíže vyžaduje mnohem menší výdej energie než podobné pohyby v podmínkách hmotnosti.
Při podélném zrychlení zažívá astronaut zrakové iluze. Zdá se mu, že předmět, na který se dívá, se pohybuje ve směru výsledného vektoru zrychlení a gravitace.
S úhlovými zrychleními dochází ke zdánlivému pohybu předmětu vidění v rovině rotace. Tato tzv. cirkumgyrální iluze je důsledkem účinků přetížení na polokruhové kanálky (orgány vnitřního ucha).
Závěr:
Pokud je průtok krve ve stavu beztíže řádově větší než na Zemi, pak ztráta vědomí v důsledku nadměrného průtoku krve do hlavy nastane jak při nižším g, tak v množství sekund, které astronaut vydrží. Ale je tu jeden + Protože jsme ve vzdálené budoucnosti, naše anti-G obleky, například za 350 rublů, budou řádově lepší při zachování vědomí při silném a dlouhodobém přetížení + umělá gravitace, která by měla vytvořit protiváhu k přetížení za 2-5 sekund.
Podle lékařů snese lidský mozek přetížení asi 150 g, pokud na mozek nepůsobí déle než 1–2 ms; s poklesem přetížení se prodlužuje doba, po kterou je může člověk zažít, a přetížení 40 g i při delší expozici je považováno za relativně bezpečné pro hlavu.
Přetížení do 72 g je považováno za bezpečné, přetížení od 72 do 88 g spadá do střední „červené“ zóny a při překročení 88 g je za vysoce pravděpodobné poranění hlavy. Důležitým aspektem metody EuroNCAP je posouzení tlaku působícího na hrudník člověka: komprese hrudníku 22 mm je považována za bezpečnou, komprese 50 mm je považována za maximální.
Letoun. Přetížení je bezrozměrná veličina, ale je široce ztotožňováno s gravitačním zrychlením G. Normální přetížení 1 G znamená horizontální přímý let. Pokud letadlo provede horizontální koordinovaný obrat s náklonem 60 stupňů, jeho konstrukce zažije normální přetížení 2 jednotky (nebo 2g).
Přípustná hodnota přetížení pro civilní letadla je 4,33 žít. Běžný člověk vydrží přetížení až 5 G. Vycvičení piloti v anti-g obleku mohou odolat g-sílám až 9 G. Odolnost vůči negativnímu přetížení směrem nahoru je mnohem nižší. Obvykle ve 2-3 G oči „zčervenají“ a člověk ztratí vědomí v důsledku přívalu krve do hlavy.
Muž stojící nehybně | 1 G |
Cestující v letadle během vzletu | 1,5 G |
Parašutista přistává rychlostí 6 m/s | 1,8 G |
Parašutista při otevírání padáku (při změně rychlosti z 60 na 5 m/s) | 5,0 G |
Kosmonauti během sestupu v kosmické lodi Sojuz | až 3,0-4,0 G |
Pilot provádějící akrobatické manévry | až do 5 G |
Pilot zotavující letadlo ze střemhlavého letu | 8,0-9 G |
Přetížení (dlouhodobé) odpovídající hranici fyziologických možností člověka | 8,0-10,0 G |
Největší (krátkodobé) přetížení auta, ve kterém se člověku podařilo přežít | 179,8 G |
Poznámky
Nadace Wikimedia. 2010.
Podívejte se, co je „přetížení (aerodynamika)“ v jiných slovnících:
Bóeing 737 (rusky: Boeing 737) je světově nejoblíbenější proudové osobní letadlo s úzkým trupem. Boeing 737 je nejmasověji vyráběným proudovým dopravním letadlem v celé historii leteckého průmyslu (objednáno 6 160 letadel... ... Wikipedia
Akrobatický manévr se zvýšením úhlu sklonu (například vjezd do kopce) je doprovázen pozitivním přetížením, tělo váží více než obvykle ... Wikipedia
Typ je víceúčelový a ... Wikipedie
Typový výcvikový letoun Vývojář ... Wikipedia
Tento termín má jiné významy, viz Clipper. "Clipper" víceúčelový s obsluhou opakovaně použitelný kosmická loď, navržený v RSC Energia od roku 2000, aby nahradil kosmické lodě řady Sojuz... Wikipedia