Нагрузка на кости и связки в процессе приземления

⇐ ПредыдущаяСтр 34 из 71Следующая ⇒

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 ( R_bh ) 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 R_k 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: 350; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 29 30 31 32 333435 36 37 38 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!