Колко g може да издържи човек? Институт за динамика и самоорганизация на Макс Планк
Колко g може да издържи човек?
Отговор:
Този въпрос е синоним на въпроса за максималното ускорение или максималната сила, която може да действа върху човешкия организъм, без да го уврежда. Ускорението описва промяната в скоростта във времето. От Нютон знаем, че има пряка връзка между силата, която действа върху тялото, и ускорението, което то изпитва в резултат - силата е равна на масата на тялото, умножена по ускорението. Една форма на ускорение, която определя живота ни на земята, е гравитационното ускорение, което се нарича "g". Той определя гравитационната сила, действаща върху нас. В близост до земната повърхност тя е почти постоянна (g = 9,81m/s2).
Ускорението поради гравитацията - 1g - се използва като мярка за други ускорения. По време на ускорението на автомобил пътниците изпитват ускорение от около 0,3 g, пилотът на състезателен автомобил от Формула 1 изпитва 1-1,5 g при стартиране и до 5 g при завиване. Полетните маневри на пътнически самолет са проектирани така, че натоварването на пътниците да не надвишава 1,5 g. Астронавтите изпитват ускорения от 3-4 g при излитане и са в безтегловност (0 g) в своята орбита около земята. При повторно навлизане в земната атмосфера астронавтите в американската космическа совалка са изложени на товар от около 1,5 g, а в руските капсули "Союз" до 10 g. При влакчетата с влакчета за кратко време може да се достигне до 6 g.
Когато става въпрос за това кой g-товар може да издържи човек, не само количеството на ускорението, но и периодът и най-вече посоката, в която действа този товар, играят основна роля. Ако човек е в седнало положение и е ускорен нагоре, възниква усещане за по-голямо телесно тегло и от около 3 g за него става почти невъзможно да стане. По-специално, високите g натоварвания влияят на кръвообращението ни. С положително ускорение нагоре кръвта потъва в краката. Това води до зрителни смущения след няколко секунди с 2-4 g, а с 5-6 g, безсъзнанието настъпва поради ограничен мозъчен кръвоток. Щом положителните сили на ускорение вече не са ефективни, кръвообращението в мозъка и очите отново е нормално и настъпва пробуждане от безсъзнание.
Отрицателните ускорения надолу, по време на които притокът на кръв към главата, могат да бъдат толерирани много по-трудно от хората. Стресовете до -1 g, например при човек с главата надолу, обикновено се понасят от здрави хора без проблеми. Дори малките излишъци на тази марка се възприемат като много неудобни и при определени обстоятелства дори болезнени поради усещане за натиск в главата и очите. Така нареченият ефект „изчерпване“ може да се появи на около -3 g. Това е зрително увреждане, причинено от насилването на кръвта в главата и по този начин в ретината и кръвоносните съдове на окото. Това води до оцветяване на зрителното поле в червено. От -5 g също може да доведе до загуба на съзнание. Освен това, след няколко секунди при това натоварване съществува риск съдовете да се спукат и да започне мозъчен кръвоизлив.
Ускоренията, които действат перпендикулярно на оста на тялото, се справят много по-лесно за човешкия организъм. До около 6 g се забелязва повишено налягане върху поддържащите части на тялото. До 12 g дишането става затруднено и съдържанието на кислород в кръвта спада. Това може да се противодейства с повишено съдържание на кислород в дъха, така че натоварванията от 15-20 g да изглеждат възможни, без да застрашават тялото. Освен че подчертават кръвообращението и дишането, високите ускорения означават и големи сили върху човешкия скелет и мускули, които могат да доведат до наранявания. Пилотите и астронавтите са изложени на високи g-натоварвания за дълги периоди от време. Ще бъдете подготвени за вашите мисии чрез специална физическа подготовка, главно за укрепване на мускулите на врата, краката и гърба. Освен това пилотите и астронавтите носят костюми под налягане за тази цел. За да могат да издържат на много високи g-натоварвания при повторно влизане в капсулите, астронавтите са в легнало положение срещу посоката на полета.