Нагрузка на кости и связки в процессе приземления



Человек, который прыгает или падает с некоторой высоты и при­земляется ногами на твердую поверхность, испытывает значитель­ное воздействие на берцовые кости ног. Но наиболее уязвимы кости голени. Воздействующая сила будет максимальной в точке наи­меньшего поперечного сечения — прямо над лодыжкой. Кости голени сломаются в том случае, если сила давления превысит ве­личину — 0,5-105 Н. Если прыгун приземлился на обе ноги, то мак­симальная сила, которой кости ног могут сопротивляться, удваи­вается до 105 Н. Эта сила соответствует примерно 130-кратному увеличению веса нормального человека (75 кг).

Опишем падение (прыжок) с высоты количественно. Сила, дей­ствующая на кости ног, равна:


Если человек приземлится не на твердую поверхность (напри­мер, в воду, мягкий снег, песок) то предельная высота падения бу­дет больше.

Влияние сопротивления воздуха на скорость падения тел

На величину скорости падающего тела влияет не только высота падения, но и сила сопротивления воздуха. Так, для человека падение


на землю с высоты третьего этажа всегда опасно. В то же время та­кое падение может быть безопасным для мелких животных. Причина этого состоит в следующем. На падающее тело действуют две силы: сила тяготения, пропорциональная массе тела, и противоположно ей направленная сила сопротивления воздуха, зависящая от размеров поперечного сечения предмета и его скорости.

Скорость падающего тела возрастает до тех пор, пока величина силы сопротивления не сравняется с силой тяжести. После чего падение станет равномерным. Максимальная скорость падения на­зывается предельной скоростью и зависит от отношения площади

падения уменьшается.

Для падающих тел, не являющихся сферическими, площадь по­перечного сечения зависит от ориентации тела относительно зем­ли. Соответственно от ориентации тела зависит и предельная ско­рость падения. Этим пользуются парашютисты для изменения ско­рости в фазе свободного падения.

Предельная скорость падающего человека приблизительно равна 65 м / с в том случае, если он расправит руки и ноги так, как это дела­ет парашютист. Если бы человек имел шарообразную форму, его пре­дельная скорость возросла бы до 105 м/с. Максимальная скорость падения маленького насекомого равна нескольким метрам в секунду.

Если бы сила сопротивления воздуха не ограничивала скорость падения, то капли дождя, падающие с высоты 3000 м, достигали бы Земли на скорости 270 м/с. При этом дождь стал бы причиной невероятных повреждений.

Электромагнитное воздействие

Рассмотрим два вида электромагнитных воздействий на орга­низм человека: воздействие электрического тока и воздействие электромагнитных полей.


Действие электрического тока

В электрической сети действие на организм или органы оказы­вает электрический ток, т. е. заряд, протекающий через биологичес­кий объект в единицу времени.

Сопротивление тела человека между двумя касаниями (электро­дами) складывается из сопротивления внутренних тканей и органов и сопротивления кожи. Электросопротивление можно смоделировать

Ч.ПРКТПиЦргкпй пргткт пполотап цр^ц(уц эдд рИС 12 2 СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ОР-

зисторов и конденсаторов, отображающих омические (/?) и емкост­ные (С) свойства биологических тканей.

Сопротивление ( Rbh ) внутренних частей организма слабо зави­сит от общего состояния человека, в расчетах принимают R = 1 кОм (для пути «ладонь — ступня»). Сопротивление кожи #к при про­хождении тока от ее поверхности к внутренним тканям в десятки раз больше /?вн. Поэтому для постоянного и низкочастотного тока (50—60 Гц) сопротивление кожи при точечном контакте является определяющим фактором, который ограничивает ток. (При высо­ких частотах более существенным фактором является внутреннее сопротивление тела). Следовательно, в большинстве ситуаций дей­ствие тока, протекающего через тело, в основном зависит от со­стояния тела в точке контакта. Сухая кожа имеет высокое со­противление, а влажная или мокрая кожа будет обладать низким сопротивлением, так как ионы, находящиеся во влаге, обеспечат прохождение тока в тело. При сухой коже сопротивление между крайними точками тела (ладонь — ступня) может быть равным 105 Ом, а при мокрой коже может составить 1% этого значения. Полное сопротивление тела между влажными руками принимают равным 1500 0м.


Максимальные токи, которые возникнут при контакте с быто­вой электросетью с напряжением 220 В, будут равны:

/ = 220 В/105 Ом = 2,2 мА (сухая кожа),

/ = 220 В/1500 Ом = 146 мА ( мокрая кожа).

Ток 1 мА при прохождении через тело будет едва заметен, но ток 146 мА будет смертелен даже при кратковременном воздействии.

Сопротивление кожи Rk существенно зависит от внутренних и внешних причин (потливость, влажность, наличие раневого по­вреждения). Кроме того, на разных участках тела кожа имеет раз­ную толщину и, следовательно, различное сопротивление. Поэто-му, учитывая изменчивость сопротивления кожи, ее вообще при расчетах не учитывают, принимая /?к = 0. Ток, протекающий через тело, рассчитывают по формуле:

Действие переменного тока на организм оценивается порого­выми значениями.

Порог ощутимого тока — минимальная сила тока, раздра­жающее действие которого ощущает человек.

Эта величина зависит как от индивидуальных особенностей человека, так и от частоты тока, места и площади контакта. У мужчин для участка «предплечье — кисть» на частоте 50 Гц эта величина составляет приблизительно 1 мА. У детей и женщин по­роговые значения несколько меньше.

Порог неотпуекающего тока — минимальная сила тока, вы­зывающая такое сгибание сустава, при котором человек не может самостоятельно освободиться от проводника.

Для мужчин эта величина составляет 10—15 мА.

Наиболее чувствительными к электрическому току частями орга­низма являются мозг, грудные мышцы и нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце. Поэтому последствия электротрав­мы зависят от того, какая часть тела оказалась включенной в элек­трическую цепь. Очень опасно, если электрический ток идет через сердце. Опасно и действие тока на кожу лица, где слабо развит рого­вой слой, обеспечивающий высокое сопротивление кожных покро­вов. Низким сопротивлением обладают слизистые оболочки.

Характер электротравмы зависит и от силы тока. Так, при вклю­чении в цепь обеих рук с органами грудной клетки, расположенными между ними, происходит следующее:




Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 40; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ