Ускорение, действие на организм

Методы диагностики перетренированности

Есть разные методы, позволяющие измерять нагрузку, перегрузку и степень восстановления спортсменов.

  • Лабораторные исследования, в том числе анализы крови и мочи (для определения статуса гидратации).
  • Статичные приборы: силовые пластины, приборы для МРТ и ультразвукового обследования, изокинетические тесты, оборудование для измерения скорости и силы, видео-регистрирующие системы, датчики внешней и внутренней температуры кора.
  • Носимые приборы: глобальная система позиционирования, датчики сердечных сокращений, акселерометры, носимые устройства захвата движения.
  • Вопросники, позволяющие определить психологическое состояние; оценка воспринимаемой нагрузки; шкалы самочувствия, в том числе шкала болезненности мышц; журнал питания.

Задача врача — правильно использовать эти методы.

Влияние перегрузок на кости и мышцы

Травмы от перегрузок возникают, когда мышцы и связки спортсмена не подготовлены к тренировкам.

Если кости не успевают восстановиться после тренировок, возникает дисбаланс между клетками остеокластами, разрушающими кость, и остеобластами, восстанавливающими ее. В результате возможны трещины и переломы.

У юных спортсменов с еще не сформировавшимися костями чрезмерные нагрузки могут вызвать повреждения зоны роста костей.

Хроническая перегрузка приведет к уменьшению мышечной силы и скорости сокращения.

Когда организм не успевает восстановиться, возникает тендинопатия (воспаление сухожилия). При разовой или хронической перегрузке возможен разрыв сухожилия, который проявляется как воспаление.

Факторы, повышающие вероятность некоторых травм

Травмы нижних конечностей Воспаление подколенного сухожилия Травма коленного сустава Травмы плеча у юных спортсменов Травмы локтя у юных спортсменов
Внешние нагрузки Объем и интенсивность бега, поверхность, обувь Объем и интенсивность тренировок, изменение объема тренировок, спринтерский бег Бег и прыжки Соответствующий возрасту счет подач и шагов, продолжительность сезона, повторяющиеся движения над головой, несмотря на боль и усталость, недостаточное восстановление, частота соревнований Соответствующий возрасту счет подач и шагов, продолжительность сезона, подачи, несмотря на боль и усталость, частота соревнований
Внутренние нагрузки Энергетический баланс, мышечная сила, равновесие Гибкость и сила сухожилия Сила кора, гибкость и сила четырехглавой мышцы, гибкость подколенного сухожилия Плохая механика тела, слабость кора, движения лопатки, диапазон движений плеча Плохая механика тела, слабость кора, сила четырехглавой мышцы
Особенности спортсмена Возраст, пол, особенности анатомического строения, история травм Предыдущие травмы нижних конечностей Выравнивание бедра и колена, пол Открытые зоны роста костей, выравнивание бедра и колена Открытые зоны роста костей, выравнивание бедра и колена

ПОКАЗАТЕЛИ МАНЕВРЕННОСТИ

В самом общем случае маневренность самолета можно полностью охарактеризовать секундным векторным приращением скорости. Пусть в начальный момент времени величина и направление скорости самолета изображается вектором V1 (рис. 1), а через одну секунду — вектором V2; тогда V2=V1+ΔV, где ΔV — секундное векторное приращение скорости.

Рис. 1. Секундное векторное приращение скорости

На рис. 2 изображена область возможных секундных векторных приращений скорости для некоторого самолета при его маневре в горизонтальной плоскости. Физический смысл графика состоит в том, что через одну секунду конца векторов ΔV и V2 могут оказаться только внутри области, ограниченной линией а-б-в-г-д-е. При располагаемой тяге двигателей Рр конец вектора ΔV может оказаться только на границе а-б-в-г, на которой можно отметить следующие возможные варианты маневрирования:

  • а — разгон по прямой,
  • б — разворот с разгоном,
  • в — установившийся разворот,
  • г — форсированный разворот с торможением.

Рис. 2. Область возможных секундных векторных приращений скорости

При нулевой тяге и выпущенных тормозных щитках конец вектора ΔV может оказаться через секунду только на границе д-е, например, в точках:

  • д — энергичный разворот с торможением,
  • е — торможение по прямой.

При промежуточной тяге конец вектора ΔV может оказаться в любой точке между границами а-б-в-г и д-е. Отрезок г-д соответствует разворотам при Сyдоп с различной тягой.

Непонимание того факта, что маневренность определяется секундным векторным приращением скорости, т. е. величиной ΔV, иногда приводит к неправильной оценке того или иного самолета. Например, перед войной 1941-1945 гг. некоторые летчики считали, что наш старый истребитель И-16 обладал более высокими маневренными свойствами, чем новые самолеты Як-1, МиГ-3 и ЛаГГ-3. Однако в маневренных воздушных боях Як-1 проявил себя лучше, чем И-16. В чем дело? Оказывается, И-16 мог быстро «поворачиваться», но его секундные приращения ΔV были гораздо меньше, чем у Як-1 (рис. 3); т. е. фактически Як-1 обладал более высокими маневренными свойствами, если вопрос не рассматривать узко, с точки зрения только одной «поворотливости». Аналогично можно показать, что, например, самолет МиГ-21 маневреннее самолета МиГ-17.

Рис. 3. Сравнение маневренности двух самолетов, у Як-1 область ΔV больше

Области возможных приращений ΔV (рис. 2 и 3) хорошо иллюстрируют физический смысл понятия маневренности, т. е. дают качественную картину явления, но не позволяют производить количественный анализ, для которого привлекаются различного рода частные и обобщенные показатели маневренности.

Секундное векторное приращение скорости ΔV связано с перегрузками следующей зависимостью:

За счет земного ускорения g все самолеты получают одинаковое приращение скорости ΔV (9,8 м/с², вертикально вниз). Боковая перегрузка nz при маневрировании обычно не используется, поэтому маневренность самолета полностью характеризуется двумя перегрузками — nx и ny (перегрузка — векторная величина, но в дальнейшем знак вектора «->» будет опускаться).

Перегрузки nх и nу являются, таким образом, общими показателями маневренности.

С этими перегрузками связаны все частные показатели:

  • rг — радиус разворота (виража) в горизонтальной плоскости;
  • время разворота на заданный угол;
  • wг — угловая скорость разворота в горизонтальной плоскости;
  • rв — радиус маневра в вертикальной плоскости;
  • время разворота на заданный угол;
  • wв — угловая скорость поворота траектории в вертикальной плоскости;
  • jx — ускорение в горизонтальном полете;
  • Vy — вертикальная скорость при установившемся подъеме;
  • Vyэ — скорость набора энергетической высоты и пр.

Энергичный град

При скорости в несколько сотен миллионов километров в час каждая пылинка в космосе, от атомов водорода до микрометеоритов, становится мощной пулей, которая устремляется в корпус аппарата. «Когда вы движетесь с высокой скоростью, с такой же высокой скоростью движется и частица по отношению к вам», — говорит Артур Эдельштейн, занимающийся эффектами влияния атомов космического водорода на сверхбыстрые космические путешествия.

Хотя на один кубический сантиметр в космосе присутствует примерно один атом, космический водород превратится в бомбардировку интенсивной радиации. Этот водород вольется в субатомные частицы, которые будут проходить сквозь корабль, облучая экипаж и оборудование. При скорости в 95% световой, облучение почти мгновенно станет смертельным. Корабль раскалится до температуры плавления любого мыслимого материала, а вода в телах членов экипажа моментально вскипит. «Это довольно неприятные проблемы», — едко замечает Эдельштейн.

Вместе с отцом он подсчитал, что в отсутствие гипотетического магнитного экрана, который будет отражать весь смертельный водород, звездный корабль сможет двигаться лишь в половину скорости света, не подвергая опасности членов экипажа.

Ответ

Перегру́зка — отношение абсолютной величины линейного ускорения, вызванного негравитационными силами, к ускорению свободного падения на поверхности Земли. Будучи отношением двух сил, перегрузка является безразмерной величиной, однако часто перегрузка указывается в единицах ускорения свободного падения g. Перегрузка в 1 единицу (то есть 1 g) численно равна весу тела, покоящемуся в поле тяжести Земли. Перегрузка в 0 g испытывается телом, находящемся в состоянии свободного падения под воздействием только гравитационных сил, то есть в состоянии невесомости.

Перегрузка — векторная величина

Для живого организма очень важно направление действия перегрузки. При перегрузке органы человека стремятся оставаться в прежнем состоянии (равномерного прямолинейного движения или покоя)

При положительной перегрузке (голова — ноги) кровь уходит от головы в ноги, желудок опускается вниз. При отрицательной перегрузке увеличивается приток крови к голове. Наиболее благоприятное положение тела человека, при котором он может воспринимать наибольшие перегрузки — лёжа на спине, лицом к направлению ускорения движения, наиболее неблагоприятное для перенесения перегрузок — в продольном направлении ногами к направлению ускорения. При столкновении автомобиля с неподвижной преградой сидящий в автомобиле человек испытает перегрузку спина-грудь. Такая перегрузка переносится без особых трудностей. Обычный человек может выдерживать перегрузки до 15 g около 3—5 секунд без потери сознания. Перегрузки от 20—30 g и более человек может выдерживать без потери сознания не более 1—2 секунд и зависимости от величины перегрузки.

Одно из основных требований к военным летчикам и космонавтам — способность организма переносить перегрузки. Тренированные пилоты в противоперегрузочных костюмах могут переносить перегрузки от −3…−2 g до +12 g . Сопротивляемость к отрицательным, направленным вверх перегрузкам, значительно ниже. Обычно при 7—8 g в глазах «краснеет», пропадает зрение, и человек постепенно теряет сознание из-за прилива крови к голове. Космонавты во время взлёта переносят перегрузку лёжа. В этом положении перегрузка действует в направлении грудь — спина, что позволяет выдержать несколько минут перегрузку в несколько единиц g. Существуют специальные противоперегрузочные костюмы, задача которых — облегчить действие перегрузки. Костюмы представляют собой корсет со шлангами, надувающимися от воздушной системы и удерживающими наружную поверхность тела человека, немного препятствуя оттоку крови.

Перегрузка увеличивает нагрузку на конструкцию машин и может привести к их поломке или разрушению, а также к перемещению не закреплённого или плохо закреплённого груза. Допустимое значение перегрузок для гражданских самолётов составляет 2,5 g.

Примерные значения перегрузок, встречающихся в жизни Человек, стоящий неподвижно1 Пассажир в самолёте при взлёте1,5 Парашютист при приземлении со скоростью 6 м/с1,8 Парашютист при раскрытии парашютадо 10,0 (По-16, Д1-5У) до 16 (Ут-15 сер.5) Космонавты при спуске в космическом корабле «Союз»до 3,0—4,0 Лётчик спортивного самолёта при выполнении фигур высшего пилотажаот −7 до +12 Перегрузка (длительная), соответствующая пределу физиологических возможностей человека8,0—10,0 Предыдущий рекорд (кратковременной) перегрузки автомобиля, при которой человеку удалось выжить 179,8 Наибольшая (кратковременная) перегрузка автомобиля, при которой человеку удалось выжить.

Архив записей

Архив записейВыберите месяц Сентябрь 2021  (1) Июль 2021  (1) Июнь 2021  (2) Май 2021  (1) Апрель 2021  (1) Март 2021  (1) Сентябрь 2020  (1) Август 2020  (2) Июль 2020  (2) Июнь 2020  (2) Декабрь 2019  (3) Ноябрь 2019  (4) Октябрь 2019  (3) Сентябрь 2019  (2) Май 2019  (1) Октябрь 2018  (1) Июнь 2018  (1) Апрель 2018  (1) Январь 2018  (1) Ноябрь 2017  (1) Октябрь 2017  (1) Сентябрь 2017  (2) Август 2017  (4) Июль 2017  (5) Июнь 2017  (4) Май 2017  (5) Апрель 2017  (2) Март 2017  (1) Февраль 2017  (1) Январь 2017  (3) Декабрь 2016  (1) Ноябрь 2016  (2) Октябрь 2016  (3) Сентябрь 2016  (4) Август 2016  (6) Июль 2016  (9) Июнь 2016  (4) Май 2016  (5) Апрель 2016  (6) Март 2016  (5) Февраль 2016  (8) Январь 2016  (8) Декабрь 2015  (9) Ноябрь 2015  (4) Июль 2015  (1) Март 2015  (1) Февраль 2015  (1) Январь 2015  (1) Июль 2014  (1) Июль 2013  (1) Март 2013  (2) Декабрь 2012  (1) Ноябрь 2012  (1) Сентябрь 2012  (3) Август 2012  (4) Июль 2012  (4) Июнь 2012  (4) Май 2012  (4) Апрель 2012  (5) Март 2012  (7) Февраль 2012  (8) Январь 2012  (7) Декабрь 2011  (5) Ноябрь 2011  (1)

Сопоставление аргументов

Перегруженные функции выбираются для оптимального соответствия объявлений функций в текущей области аргументам, предоставленным в вызове функции. Если подходящая функция найдена, эта функция вызывается. Подходящее значение в этом контексте означает:

  • Точное соответствие найдено.

  • Тривиальное преобразование выполнено.

  • Восходящее приведение целого типа выполнено.

  • Стандартное преобразование в требуемый тип аргумента существует.

  • Пользовательское преобразование (оператор преобразования или конструктор) в требуемый тип аргумента существует.

  • Аргументы, представленные многоточием, найдены.

Компилятор создает набор функций-кандидатов для каждого аргумента. Функции-кандидаты — это функции, в которых фактический аргумент в данной позиции можно преобразовать в тип формального аргумента.

Для каждого аргумента создается набор наиболее подходящих функций, и выбранная функция представляет собой пересечение всех наборов. Если на пересечении находится несколько функций, перегрузка является неоднозначной и выдает ошибку. Функция, которая выбирается в конечном итоге, всегда является самой подходящей по сравнению с остальными функциями в группе по крайней мере для одного аргумента. Если нет ничего ясного, вызов функции приведет к ошибке.

Рассмотрим следующие объявления (функции отмечены как , и для ссылки в последующем обсуждении).

Рассмотрим следующий оператор.

Представленный выше оператор создает два набора.

Набор 1. Функции-кандидаты, имеющие первый аргумент дробного типа Set 2: функции-кандидаты, второй аргумент которого можно преобразовать в тип
Variant 1 Вариант 1 ( можно преобразовать в использование стандартного преобразования)
Variant 3

Функции в наборе 2 — это функции, для которых существуют неявные преобразования фактического типа параметра в формальный тип параметра, а среди таких функций есть функция, для которой «стоимость» преобразования фактического типа параметра в формальный тип параметра является наименьшей.

Пересечением этих двух наборов является функция Variant 1. Ниже представлен пример неоднозначного вызова функции.

В предыдущем вызове функции создаются следующие наборы.

Set 1: потенциальные функции, имеющие первый аргумент типа Set 2: потенциальные функции с вторым аргументом типа
Вариант 2 ( можно преобразовать в использование стандартного преобразования) Вариант 1 ( можно преобразовать в использование стандартного преобразования)

Поскольку пересечение этих двух наборов пусто, компилятор выдает сообщение об ошибке.

Для сопоставления аргументов функция с n аргументами по умолчанию обрабатывается как n+ 1 отдельных функций, каждая из которых имеет разное число аргументов.

Многоточие (…) выступает в качестве подстановочного знака; оно соответствует любому фактическому аргументу

Это может привести к созданию множества неоднозначных наборов, если вы не разрабатываете перегруженные наборы функций с крайней осторожностью

Примечание

Неоднозначность перегруженных функций не может быть определена до тех пор, пока не будет обнаружен вызов функции. На этом этапе наборы создаются для каждого аргумента в вызове функции, и можно определить, существует ли неоднозначная перегрузка. Это означает, что неоднозначности могут оставаться в коде до тех пор, пока они не будут вызваны конкретным вызовом функции.

Нагревание и возгорание при токовой перегрузке. Пиролиз изоляции

Наряду с этим следует иметь в виду, что при перегрузке изолированного электропровода реализуется специфический способ нагревания изоляции и особый источник зажигания. Нагрев изоляции происходит одновременно по всей поверхности, которая контактирует с токопроводящей жилой, и сопровождается интенсивным образованием горючей смеси продуктов пиролиза с воздухом. Этот процесс при условии неотключения источника электропитания может продолжаться до полного разрушения проводника, которое произойдет, например, при достижении токоведущей жилой температуры плавления металла. Разрушение электропроводника может произойти по другому механизму, когда, например, ослабнет при температуре, близкой к температуре плавления металл проводника, свободно висящего на элементах конструкций, и проводник разрушится под действием собственного веса. Характерно, что при достижении этого момента произойдет разрыв жилы, сопровождающийся искровым разрядом, независимо от того, питается ли цепь от источника постоянного или переменного тока. Этот разряд является эффективным источником зажигания образовавшейся горючей смеси. При еще больших кратностях токов перегрузки источниками зажигания могут явиться нагретые до высокой температуры токопроводящие жилы и другие детали.

Следует также учитывать, что процесс прогрева и пиролиза изоляции происходит на всем протяжении токоведущей жилы, и поэтому возгорание может произойти на одном или даже нескольких наиболее теплонапряженных участках линии. Подобным тонкостям обучают на специализированных курсах, а к работе сотрудники допускаются только после аттестации промышленной безопасности.

Электросопротивление в местах перехода электрического тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения также обусловливает локальный нагрев металла токопроводящих деталей и прилегающих материалов вплоть до появления источников зажигания. И чем большей будет токовая нагрузка, тем более интенсивным окажется разогрев контактного соединения, поскольку тепловая мощность прямо пропорциональна квадрату силы тока. Особенно опасно проявление эффекта нагрева контактных соединений в режиме затяжного короткого замыкания, при котором сила тока может превышать рабочий ток в сотни раз. Нередко это приводит к появлению вторичных очагов возгорания не только в месте короткого замыкания, но и на других участках, в местах, где оказываются при этом под токовой нагрузкой плохие контакты.

Какая скорость может убить человека, и может ли вообще?

Человеческое тело может выдержать многое, перед тем как наступит точка невозврата. В нас скрыт огромный потенциал, о котором мы даже не догадываемся. Историй о том, как люди чудом выживали в безвыходных ситуациях, хватает. Например, выпасть из окна выше пятого этажа – это всегда летальный исход? Многие ответят утвердительно. Но в мире ежегодно фиксируются сотни случаев, когда попавшие в смертельно опасную ситуацию люди выживали. Да, в этом есть большая доля чудесных стечений обстоятельств, но тем не менее счастливчики существуют.

А знаете ли вы, каков рекорд свободного падения с высоты, после которого человек выжил? В Книге рекордов Гиннесса внесена запись о жительнице Сербии Весне Вулович, которая пережила падение с высоты более 10 тыс. метров после разрушения на эшелоне пассажирского самолета.

Людей травят, и они травятся самостоятельно, их расстреливают, ставят невероятные эксперименты во имя науки (подготовка космонавтов и астронавтов), но из раза в раз есть во всем этом безобразии определенный процент выживших. Всегда!

К смертельно опасным испытаниям для человеческого организма относится скорость и ускорение. Все знают выражение «скорость убивает», но не многие догадываются, где находятся пороговые значения и какие факторы влияют на это.

На эти вопросы у нас есть ответ, вернее, за нас ответит эксперт в области физиологии, чтобы выяснить, как быстро можно передвигаться в пространстве, прежде чем скорость действительно убьет вас. Технически, оказывается, нет реального предела этому числу, все зависит от условий. Скорость может убить вас – но она не может выполнить эту работу в одиночку.

Джеймс Энтони Павелчик

Доцент, ученый, изучающий физиологию, летавший на борту космического челнока NASA STS-90 в качестве специалиста по полезной нагрузке

«Я могу находиться в космическом корабле, и могу двигаться со скоростью, в 25 раз превышающей скорость звука. Ясно, что это не убьет меня – космонавты делают это регулярно в течение длительного времени. Но если бы в этот момент я высунул голову в окно, у нас произошла бы совсем другая история. Если мы перефразируем вопрос и спросим себя: «Какое максимальное динамическое давление может выдержать человеческое тело?», то и здесь я скажу, что у меня нет для вас определенного числа, которое нужно было бы рассчитать. Проблема заключается в том, что вы не можете просто превратить его (динамическое давление) в скорость, потому что это зависит от среды, в которой вы будете двигаться. Это и будет определять данный тип давления. В воздухе многое будет зависеть от того, на какой высоте вы находитесь. Когда речь идет о водной среде, из-за высокой плотности жидкости по сравнению с газом скорость будет значительно ниже для достижения искомого динамического давления».

Если человек выберется из самолета на скорости более 700 км/ч без защитного скафандра, все выступающие части тела будут оторваны или повреждены набегающим потоком воздуха. Поэтому даже теоретически трюк в фильме-катастрофе «Экипаж» не мог быть выполнен в реальной жизни:

[media=https://www.youtube.com/watch?v=H-iFJoZOreM]

 В воздухозаборнике скорость потока повышается, а в конце S-образного канала стоял третий двигатель, создававший дополнительную тягу. Шансов удержаться в таких условиях у человека не было бы ни единого.

Также астронавт отдельно подчеркнул, что существует еще и проблема непосредственного ускорения, когда на тело начинают действовать перегрузки.

В этом случае главным смертоносным элементом станет фактор интенсивности ускорения и времени ее приложения. Кратковременное ускорение в 40 g (это в 40 раз превышает силу притяжения на Земле) тренированный человек способен выдержать, примером может стать катапультирование пилота из истребителя.

Но стоит разогнать этого же гражданина на центрифуге с такой же перегрузкой в течение более длительного периода времени или увеличить ускорение, и человек погибнет. При этом внешних повреждений, вы, скорее всего, не обнаружите, но внутренние органы из-за дичайшего перепада давления будут повреждены. Впрочем, этого подопытный точно уже не заметит, поскольку через секунду-другую просто потеряет сознание: Перегрузка (летательные аппараты)

В завершение рассуждений Джеймс Павелчик подвел даже еще более удивительный итог:

«Если поместить незащищенного человека (без противоперегрузочного костюма) на центрифугу и приложить к нему 5 или 6 g, а затем продолжить вращать его непрерывно до тех пор, пока он не потеряет сознание и далее,  человек в конечном счете умрет».

Космические путешествия нового поколения

Жажда скорости приведет нас к новым препятствиям. Новейшие судна NASA, которые могут побить рекорд скорости «Аполлона-10», по-прежнему будут полагаться на проверенные временем двигательные системы химических ракет, используемые со времен первых космических миссий. Но у таких систем есть существенные ограничения скорости из-за низкого количества энергии, которую они выпускают на единицу топлива.

Итак, чтобы достичь более высоких скоростей для отправки людей на Марс и за его пределы, ученые ищут новые подходы. «Системы, которые у нас сейчас имеются, достаточно хороши, чтобы доставить нас туда, — говорит Брей. — Но хотелось бы увидеть революцию в сфере реактивного движения».

Эрик Дэвис, старший научный сотрудник Института перспективных исследований в Остине, описывает три наиболее перспективных способа — с применением традиционной физики — которые помогут человечеству достичь приличных межпланетных скоростей. Если коротко, это три явления с выходом энергии: распад, синтез и аннигиляция антивещества.

Первый метод заключается в расщеплении атомов, как это делается в коммерческих ядерных реакторах. Второй, синтез, соединяет атомы в более тяжелые атомы — эта реакция питает Солнце и наши надежды на появление устройств термоядерного синтеза, которые «всегда в 50 годах от нас».

Лучшим способом разогнать космический аппарат будет антиматерия, доппельгангер обычной материи. Когда два этих вида вещества вступают в контакт, они уничтожают друг друга с выходом чистой энергии. Сегодня уже существуют технологии для производства и хранения (хотя и в мизерных объемах) антиматерии. Но производство антиматерии в разумных объемах потребуют дорогостоящих заводов следующего поколения, а проектирование двигателя на антивеществе будет еще дороже. Впрочем, ученые не сидят без дела, и, как говорит Дэвис, на чертежной доске есть немало хороших проектов.