Скільки г може витримати людина? Інститут динаміки та самоорганізації Макса Планка
Скільки г може витримати людина?
Відповідь:
Це питання є синонімом питання про максимальне прискорення або максимальну силу, яка може діяти на організм людини, не завдаючи йому шкоди. Прискорення описує зміну швидкості з часом. З часу Ньютона ми знаємо, що існує прямий зв’язок між силою, яка діє на тіло, і прискоренням, яке воно зазнає в результаті - сила дорівнює масі тіла, помноженому на прискорення. Однією з форм прискорення, що визначає наше життя на землі, є гравітаційне прискорення, яке називають "g". Він визначає силу тяжіння, що діє на нас. Біля земної поверхні він майже постійний (g = 9,81м/с2).
Прискорення під дією сили тяжіння - 1g - використовується як міра інших прискорень. Під час розгону автомобіля пасажири відчувають прискорення приблизно 0,3 г, водій гоночного автомобіля Формули 1 - 1-1,5 г на старті та до 5 г на поворотах. Льотні маневри пасажирського літака розроблені таким чином, щоб навантаження на пасажирів не перевищувало 1,5 г. Астронавти відчувають прискорення 3-4 г при зльоті і невагомі (0 г) на своїй орбіті навколо Землі. При повторному потраплянні в земну атмосферу астронавти американського космічного човника піддаються навантаженню приблизно 1,5 г, а в російських капсулах "Союз" - до 10 г. У американських гірках можна досягти до 6 г за короткий час.
Коли справа доходить до питання, яке g-навантаження може витримати людина, головну роль відіграють не тільки величина прискорення, але і період, і, перш за все, напрямок, в якому це навантаження діє. Якщо людина перебуває в сидячому положенні і прискорюється вгору, виникає відчуття більшої ваги тіла, і приблизно з 3 г йому стає майже неможливо встати. Зокрема, великі навантаження г впливають на наш кровообіг. При позитивному прискоренні вгору кров опускається в ноги. Це призводить до розладів зору через кілька секунд з 2-4 г, а з 5-6 г непритомність настає через обмежений мозковий кровотік. Як тільки позитивні сили прискорення перестають бути ефективними, кровообіг у мозку та очах знову стає нормальним і відбувається пробудження від непритомності.
Негативні прискорення вниз, під час яких приплив крові до голови, люди можуть переносити набагато складніше. Стреси до -1 г, наприклад, на людині, яка перевернута догори ногами, зазвичай без проблем переносяться здоровими людьми. Навіть невеликі надлишки цього знака сприймаються як дуже незручні та за певних обставин навіть болючі через відчуття тиску в голові та очах. Так званий ефект "відключення" може досягати приблизно -3 g. Це погіршення зору, спричинене вливанням крові в голову, а отже, в сітківку ока та кровоносні судини. Це призводить до того, що поле зору забарвлюється в червоний колір. З -5 г це також може призвести до непритомності. Крім того, через кілька секунд при цьому навантаженні існує ризик того, що судини лопнуть і почнеться крововилив у мозок.
Людському організму набагато легше впоратися з прискореннями, які діють перпендикулярно осі тіла. Приблизно до 6 г відчувається підвищений тиск на опорні частини тіла. Дихання ускладнюється до 12 г, а рівень кисню в крові падає. Цьому можна протидіяти підвищеному вмісту кисню в диханні, так що навантаження 15-20 г здається можливим, не загрожуючи організму. Окрім посилення кровообігу та дихання, високі прискорення також означають великі сили на скелет та м’язи людини, що може призвести до травм. Пілоти та космонавти піддаються великим навантаженням протягом тривалого періоду часу. Ви будете готові до своїх місій завдяки спеціальній фізичній підготовці, перш за все для зміцнення м’язів шиї, ніг та спини. Крім того, пілоти та космонавти для цього носять костюми під тиском. Для того, щоб мати можливість витримувати дуже високі g-навантаження при повторному вході в капсули, астронавти знаходяться в лежачому положенні проти напрямку польоту.