Всі ми чули епічні історії про людей, які пережили потрапляння кулі в голову, які вижили після падіння з 10-го поверху, або місяцями, що блукали в морі. Але достатньо помістити людину в будь-яке місце відомого всесвіту за винятком тонкого шару простору, що простягається на пару миль над рівнем моря на Землі, або під ним, і загибель людини неминуча. Яким би міцним та еластичним не здавалося б наше тіло в деяких ситуаціях, у контексті космосу в цілому, воно лякає крихко.
Багато кордонів, у яких середня людина здатна вижити, визначено досить добре. Прикладом є відоме "правило трійок", що визначає, як довго ми здатні обходитися без повітря, води та їжі (приблизно три хвилини, три дні, і три тижні, відповідно). Інші межі спірніші, оскільки люди дуже рідко перевіряють їх (або не перевіряють зовсім). Наприклад, як довго ви можете спати, перш ніж помрете? На яку висоту ви можете піднятися, перш ніж задихнетесь? Яке прискорення може витримати ваше тіло, перш ніж розірветься на частини?
Визначити межі, у яких ми живемо, допомогли визначити експерименти, що проводилися протягом десятиліть. Деякі їх були цілеспрямованими, деякі - випадковими.
Як довго ми можемо залишатися в пильному стані?
Відомо, що льотчики ВПС після трьох-чотирьох днів неспання впадали в такий некерований стан, що розбивали свої літаки (засинаючи за штурвалом). Навіть одна ніч без сну впливає на можливості водія так само, як і сп'яніння. Абсолютна межа добровільного опору сну становить 264 години (близько 11 днів). Цей рекорд встановив 17-річний Ренді Гарднер для ярмарку наукових проектів учнів старших класів у 1965 році. Перед тим, як він заснув в 11-й день, він фактично є рослиною з відкритими очима.
Але через який час він би помер?
У червні цього року 26-річний китаєць помер через 11 днів, проведених без сну у спробі переглянути всі ігри Європейського Чемпіонату. При цьому він споживав алкоголь і курив, що ускладнює встановити причину смерті. Але тільки через брак сну, безумовно, не померла жодна людина. І з очевидних етичних причин вчені не можуть визначити цей термін у лабораторних умовах.
Але вони змогли зробити це на щурах. У 1999 році дослідники сну з Університету Чикаго помістили щурів на диск, що обертається, розташований над басейном з водою. Вони безперервно записували поведінку щурів за допомогою комп'ютерної програми, здатної розпізнати настання сну. Коли щур починав засинати, диск несподівано повертався, прокидаючи його, відкидаючи до стінки і погрожуючи скинути його у воду. Пацюки, як правило, помирали за два тижні такого звернення. Перед смертю гризуни демонстрували симптоми гіперметаболізму, стану, у якому швидкість метаболізму організму у стані спокою збільшується настільки, що спалюються всі зайві калорії, навіть за повної нерухомості тіла. Гіперметаболізм асоціюється із нестачею сну.
Як багато радіації ми здатні витримати?
Радіація є довгостроковою небезпекою, оскільки вона викликає мутації ДНК, змінюючи генетичний код в такий спосіб, що це призводить до ракового зростання клітин. Але яка доза радіації вас уб'є негайно? За словами Пітера Каракаппа, інженера-ядерника і фахівця з радіаційної безпеки в Політехнічному Інституті Ренслера, доза в 5-6 зівертів (Sv) протягом кількох хвилин зруйнує надто багато клітин, щоб організм зміг із цим впоратися. "Чим довше період накопичення дози, тим вищі шанси на виживання, оскільки організм у цей час намагається провести самовідновлення", - пояснив Каракаппа.
Для порівняння деякі робітники на японській атомній електростанції Фукусіма отримали від 0.4 до 1 Sv радіації протягом години, під час протистояння аварії в березні минулого року. Хоча вони й вижили, ризик захворювання на рак у них значно підвищений, кажуть вчені.
Навіть якщо вдасться уникнути аварій на АЕС та вибухів наднових, природне радіаційне тло на Землі (від таких джерел, як уран у ґрунті, космічні промені та медичні пристрої) збільшують наші шанси захворіти на рак у будь-який рік на 0.025 відсотка, каже Каракаппа. Це встановлює дещо дивну межу тривалості життя людини.
"Середня людина... отримуючи середню дозу фонової радіації щороку протягом 4000 років, без інших факторів, неминуче отримає рак, викликаний радіацією", - говорить Каракаппа. Іншими словами, навіть якщо ми зможемо перемогти всі хвороби, і відключити генетичні команди, які керують процесом старіння, ми все одно не житимемо понад 4000 років.
Яке прискорення ми можемо витримати?
Грудна клітина захищає наше серце від сильних ударів, але вона не є надійним захистом від ривків, які стали сьогодні можливими завдяки розвитку технології. Яке прискорення може витримати цей наш орган?
НАСА та військові дослідники провели низку випробувань у спробі відповісти на це питання. Метою цих випробувань була безпека конструкцій космічних та повітряних літальних апаратів. (Ми ж не хочемо, щоб астронавти втрачали свідомість при зльоті ракети.) Горизонтальне прискорення - ривок у бік - негативно впливає на наші нутрощі, через асиметричність сил, що впливають. Згідно з нещодавно опублікованою в журналі "Popular Science" статтею, горизонтальне прискорення величиною в 14 g здатне відірвати наші органи один від одного. Прискорення вздовж тіла у напрямку голови може змістити всю кров до ніг. Таке вертикальне прискорення завбільшки від 4 до 8 g позбавить вас свідомості. (1 g - це та сила тяжіння, яку ми відчуваємо на земної поверхні, в 14 g - ця сила тяжіння на планеті, в 14 разів масивніша за нашу.)
Прискорення, спрямоване вперед чи назад, є найбільш сприятливим для тіла, оскільки при цьому голова і серце прискорюються однаково. Проведені військовими у 1940-х та у 1950-х роках експерименти з "гальмування людини" (у які, по суті, використовувалися ракетні санки, що рухаються по всій базі ВПС "Edwards" у Каліфорнії), показали, що ми можемо гальмувати з прискоренням 45 g, і при цьому залишитися живим, щоб розповісти про це. При такому гальмуванні, рухаючись зі швидкістю понад 1000 км/год, ви можете зупинитися за частки секунди, проїхавши кілька сотень футів. При гальмуванні 50 g, ми, за оцінками фахівців, ми, ймовірно, перетворимося на мішок з окремими органами.
Які зміни довкілля ми здатні витримати?
Різні люди здатні витримати різні зміни звичних атмосферних умов, незалежно від того, чи це зміна температури, тиску, чи вмісту кисню в повітрі. Межі виживання також пов'язані з тим, наскільки повільно відбуваються зміни навколишнього середовища, оскільки наш організм здатний поступово налаштовувати споживання кисню та змінювати метаболізм у відповідь на екстремальні умови. Проте можна приблизно оцінити, що ми здатні витримати.
Більшість людей починає страждати від перегріву через 10 хвилин перебування у вкрай вологому та спекотному середовищі (60 градусів за Цельсієм). Встановити межі смерті від охолодження складніше. Людина зазвичай вмирає, коли температура її тіла падає до 21 градуса за Цельсієм. Але скільки часу для цього потрібно, залежить від того, наскільки людина "звична до холоду", і чи виявилася загадкова, латентна форма "зимової сплячки", яка, як відомо, іноді має місце.
Кордони виживання набагато краще встановлені для довготривалого комфорту. За даними звіту НАСА за 1958 рік, люди можуть невизначеного довго жити у навколишньому середовищі, температура якої знаходиться в межах від 4 до 35 градусів за Цельсієм, за умови, що остання температура припадає на відносну вологість не більше ніж 50 відсотків. При меншій вологості максимальна температура збільшується, тому що менша кількість вологи в повітрі полегшує процес потіння, і тим самим охолодження тіла.
Як можна судити з науково-фантастичних фільмів, в яких шолом астронавта відкривається поза космічним кораблем, ми не здатні довго протриматися при дуже низьких рівняхтиску чи кисню. При нормальному атмосферному тиску повітря містить 21 відсоток кисню. Ми помремо від задухи, якщо концентрація кисню опуститься нижче 11 відсотків. Занадто велика концентрація кисню також вбиває, поступово викликаючи запалення легень протягом кількох днів.
Ми втрачаємо свідомість, коли тиск падає нижче 57 відсотків атмосферного тиску, що відповідає підйому на висоту 4500 метрів. Альпіністи здатні підніматися на вищі гори, оскільки їхній організм поступово пристосовується до зниження кількості кисню, але ніхто не зможе прожити досить довго без кисневих балонів на висоті понад 7900 метрів.
Це близько 8 кілометрів нагору. А до межі відомого всесвіту залишається ще майже 46 мільярдів світлових років.
Наталія Волховер (Natalie Wolchover)
"Маленькі загадки життя" (Life"s Little Mysteries)
серпень 2012
Переклад: Гусєв Олександр Володимирович
Літаки. Перевантаження - безрозмірна величина, однак часто одиниця перевантаження позначається так само, як прискорення вільного падіння, g. Перевантаження в одну одиницю (або 1g) означає прямолінійний політ, 0 - вільне падіння або невагомість. Якщо літак виконує віраж на постійній висоті з креном 60 градусів, його конструкція перевантажується в 2 одиниці.
Допустиме значення перевантажень для цивільних літаків становить 2,5. Звичайна людина може витримувати будь-які навантаження до 15G близько 3-5 сек без відключення, але великі навантаження від 20-30G і більше людина може витримувати без відключення не більше 1-2 сек і залежно від розміру навантаження, наприклад 50G=0.2 сек. Треновані пілоти в антиперевантажувальних костюмах можуть переносити навантаження від -3 ... -2 до +12. Опірність до негативних, спрямованих нагору перевантажень, значно нижча. Зазвичай при 7-8 G в очах червоніє і людина втрачає свідомість через приплив крові до голови.
Перевантаження – векторна величина, спрямована у бік зміни швидкості. Для живого організму це важливо. При перевантаженні органи людини прагнуть залишатися у колишньому стані (рівномірного прямолінійного руху чи спокою). При позитивному навантаженні (голова-ноги) кров йде від голови в ноги. Шлунок йде вниз. При негативній крові підступає в голову. Шлунок може вивернутися разом із вмістом. Коли в нерухому машину врізається інше авто - той, хто сидить, зазнає перевантаження спина-груди. Таке навантаження переноситься без особливих труднощів. Космонавти під час зльоту переносять перевантаження лежачи. У цьому положенні вектор спрямований груди-спина, що дозволяє витримати кілька хвилин. Протиперевантажувальних засобів космонавти не застосовують. Вони являють собою корсет з шлангами, що надуваються, надуваються від повітряної системи і утримують зовнішню поверхню тіла людини, трохи перешкоджаючи відтоку крові.
Примітки
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитись що таке "Перевантаження (авіація)" в інших словниках:
Перевантаження: Перевантаження (авіація) відношення підйомної сили до ваги Перевантаження (техніка) в об'єктах, що прискорюються Перевантаження (шахи) шахова ситуація, коли фігури (фігура) не в змозі впоратися з поставленими завданнями. Перевантаження… … Вікіпедія
1) П. у центрі мас відношення n результуючої сили R (сума тяги та аеродинамічної сили, див Аеродинамічні сили та моменти) до твору маси літального апарату m на прискорення вільного падіння g: n = R/mg (при визначенні П. для… … Енциклопедія техніки
Найбільше nеymax і найменше nеymin допустимі за міцністю конструкції значення нормального навантаження ny. Значення Е. п. визначається на підставі Норм міцності для різних розрахункових випадків, наприклад, для маневру, польоту при бовтанці. По… … Енциклопедія техніки
Отримав особисте повідомлення:
Допис від ккарай
>> Перевантаження було ж, Юрію. І всі чекають на навантаження. Та й накрийняк бойове застосування (всі димарі хочуть знати про навантаження зі скільки важило, з скільки боляче стає).Сів писати відповідь. Але потім подумав, що, можливо, це буде цікаво й іншим читачам-НЕльотчикам, які цікавляться авіацією.
Боляче від пілотажу (перевантаження) не стає ніколи. Боляче намагаються зробити, коли тобі починають брудно і дрібно мститися за твою творчість, за твоє якесь оповідання, яке не сподобалося якійсь дрібній душонці, мерзоті, яка зі смаком збирає плітки про те, що могло бути або взагалі не було, але розповідає з виглядом знавця, що нібито було. На жаль, таких виявилося з Борисоглібського училища забагато… Але не на того напали!
А навантаження? З чого вона, біль, буде? Перевантаження - це коефіцієнт, який показує, у скільки разів вага вашого тіла перевищує те, що в нормальному стані. У вигляді формули можна так:G реал. = G норм. n y
Де G – вага, а n y – вертикальне навантаження (голова-таз).
З формули відомо, що на вас зараз діє перевантаження, що дорівнює одиниці. Якщо n y дорівнює нулю – це невагомість. Якщо станете на руки біля стіни і вага буде спрямована на таз-голова – ви відчуєте негативне навантаження (мінус одиниця).
А в польоті є ще бічні перевантаження n z (не розшифровую, вони незначні), поздовжні n x (груди – спина) – це дуже приємні прискорення, на зльоті, наприклад (позитивні, це прискорення), при випуску гальмівного парашута (негативні, це гальмування) .
Найгірше переносяться вертикальні навантаження, вони частіше впливають на льотчика в польоті. На глибокому віражі навантаження треба тримати 3-6-8 одиниць. І чим більше крен, тим потрібне велике навантаження, щоб утримати літак у горизонті і тим меншим буде радіус розвороту. Перевантаження буде більш необхідним для даного крену – винищувач піде з набором висоти, якщо менше – віраж вийде із «зариванням» (тобто з опусканням носа, висота почне падати; щоб виправити глибоке «заривання» доведеться виводити з крену, а це в повітряному бою небезпечно, особливо якщо противник уже ззаду і прицілюється). І чим більше перевантаження на віражі, тим більша тяга має бути у двигуна, інакше почне падати швидкість і доведеться зменшувати навантаження; а зменшиш перевантаження - не зіб'єш противника або тебе зіб'ють.
При виконанні петлі Нестерова або напівпетлі при «закручуванні» літака в першій частині фігури n y досягає 4,5-6 одиниць. Тобто. вага льотчика збільшується у 4,5-6 разів: якщо пілот важить 70 кг, то при пілотажі на цій фігурі його вага буде 315-420 кг.У ці рази збільшується вага рук, ніг, голови, крові нарешті! З меншим навантаженням виконувати цю фігуру не можна – траєкторія стане розтягнутою і літак втратить у верхній частині петлі швидкість, що загрожує зривом у штопор. З більшою теж не можна (ну, залежно від типу літака) - літак вийде на закриті кути атаки і втратить швидкість. Тому перевантаження має бути оптимальним (для кожного типу літака своє). У верхній частині петлі Нестерова льотчик не повисає на ременях, яке також притискає до сидіння, т.к. літак треба "закручувати" з навантаженням 2-2,5. Нижня частина петлі виконується з перевантаженням 35-45 (залежить від типу).
Максимальне навантаження, яке може витримати людський організм– від (+)12 до (-)4.
Небезпека великих вертикальних навантажень у цьому, що кров відливає від мозку. Якщо пілот на пілотажі розслаблений, а не напружує м'язи тіла, можна знепритомніти. У льотчика звужується поле зору (з усіх боків навалюється темрява, як діафрагма в об'єктиві), якщо перевантаження не «попустити», людина відключиться. Тому при пілотажі льотчик напружує всі основні групи м'язів. А тому фізичний стансвоє треба підтримувати у добрій формі.
На першому фото те, що бачить курсант перед собою до створення великого навантаження. На другому: створене велике навантаження, пілот не встиг сильно напружити м'язи всього тіла, кров відлила від головного мозку, пелена у погляді обступила з усіх боків, ще трохи інструктор потягне ручку на себе і курсант знепритомніє.На цих же факторах побудовано принцип дії протиперевантажувального костюма (ППК), його камери перетискають тіло пілота на животі, стегнах та литок ніг, перешкоджаючи відтоку крові. Спеціальний автомат подає повітря в камери ППК в залежності від навантаження: чим більше навантаження, тим більше обтискання тіла льотчика. Але! Треба пам'ятати, що ППК не знімає навантаження, лише полегшує її переносимость!
Наявність ППК у рази збільшує можливості винищувача. І в повітряному бою льотчик із ППК отримує переваги перед противником, який «забув» його вдягнути!
ППК не працює при негативних навантаженнях, коли, навпаки, кров великим потоком приливає до мозку. Але з негативними навантаженнями (коли повисаєш на ременях, головою упираєшся в скління ліхтаря кабіни, а пил з погано прибраної підлоги потрапляє в обличчя, очі) повітряні бої і не ведуть. Я знаю лише одного льотчика, який міг йти з-під атаки противника негативним навантаженням, прицільно стріляти і збивати літаки з будь-якого становища свого винищувача, у т.ч. перевернутого – обер-лейтенант Еріх Хартман. У роки війни здійснив 1404 бойові вильоти, у 802 повітряних боях здобув 352 повітряні перемоги, з них 344 над радянськими літаками. Про 802 повітряних бою можна говорити лише щодо. Е. Хартман, як правило, атакував супротивника з боку сонця і йшов, а коли йому нав'язували повітряний бій, він 11 разів був збитий менш іменитими радянськими винищувачами – викидався з парашутом або йшов на вимушену посадку. Але цим своїм умінням (вражати мету з будь-якого становища) він дивував своїх льотчиків-інструкторів, навіть будучи курсантом, навчаючись у Ц-флюгшуллі (льотне училище, яке готувало до випуску винищувачів).
Лікарі рекомендують у разі виникнення втоми в польоті вручну створювати тиск у камерах ППК, натискаючи на кнопку автомата, який і подає повітря в костюм. Обтискання всього тіла – це вплив на акупунктуру нервової системи, десь так на потрібне місце і буде вплив. Сам цим методом користувався неодноразово! Обтиснув себе - через 3-5 секунд стравлювання повітря, потім ще. І так 3-4 рази. І як огірочок! Мають рацію авіаційні медики! Втома знімає, як рукою! А настрій та працездатність підвищуються!На авіаційних святах можна бачити віртуозів, які крутять «зворотний» пілотаж – виконують віражі, пікірування та гірки, петлі Нестерова, напівпетлі, бойові розвороти та перевороти у перевернутому положенні. (Тобто з негативним навантаженням.) І в такій напрузі їх тіло знаходиться 5-7 хвилин! Це справді майстерність! Вища майстерність!! Як вони це примудряються робити, мені важко втекти! Тут потрібні роки тренування. Ця майстерність у сотні разів збільшується, коли такий пілотаж виконується в парі: один льотчик пілотує літак нормально, а інший метрів за десять стоїть над ним у перевернутому положенні (кабіна до кабіни) і так зберігає своє місце в строю! Найменша неузгодженість у діях та зіткнення неминуче, загинуть обидва!Однак такий пілотаж буде витягнутим у вертикальній площині - це щоб не перевищувати негативне навантаження для перевернутого літака (-) 4. Після посадки у цих льотчиків, що виконували фігури зворотного пілотажу, найчастіше червоні білки очей (якщо негативні навантаження граничні, і тоді дрібні капіляри лопаються ). Але так літають тільки спортивні літаки, бойові літаки в перевернутому положенні можуть літати не більше 30 секунд (забезпечуючи паливо двигуни з бачків негативних перевантажень). Це справді висококласні льотчики-спортсмени! Я ніколи так не літав! Точніше, було один раз: уникав винищувача, що атакував мене, в навчальному повітряному бою відтисканням ручки від себе на віражі (вийшов віраж «зворотний») Пішов! «Противник» (командир полку підполковник Туненко Борис Тихонович, який мав досвід реальних повітряних боїв на Бл. Сході, де відкрив рахунок збитим – один F-4e «Фантом») до такого маневру готовий не був і не пішов за мною. Мене втратили з уваги, Я атакував його із задньої півсфери-згори і «збив» його. Але це було один раз і скажу, що відчуття не з приємних! І я переконався: цей прийом Е. Хартмана дуже ефективний, насамперед несподіванкою застосування. (Втім, ні, був у мене ще один такий випадок, коли мене в навчальному повітряному бою «затискали» два винищувачі, а я від них пішов подібним методом. Але про це розповім якось іншим разом.)
А перед льотчиками-спортсменами, які так можуть пілотувати регулярно, я знімаю капелюх!
У сучасному ближньому повітряному бою перевантаження має бути 6-8 од. і більше протягом усього бою! Буде менше - зіб'єш не ти, зіб'ють тебе!
При катапультуванні вертикальне навантаження на тіло льотчика досягає 18-20 одиниць.Приємного мало.
«Але як так! - Вигукніть ви. - Ви ж щойно казали, що межа для людського організму – (+)12! А тут 20 одиниць!
Все вірно! Чи не відмовляюся! Просто при пострілі катапульти такий вплив навантаження на організм льотчика короткочасно, частки секунди. Тому при правильному положенні тіла пілота (голова прямо і з силою втиснута в заголовник крісла, спина притиснута до спинки крісла, стегна і тулуб складають прямий кут, а хребет, у вертикальному положенні і утворює перпендикуляр по відношенню до сидіння; крім того, всі м'язи тіла повинні бути сильно напружені) негативні моменти зведені до мінімуму і хребці не встигають висипатись у труси! Якщо в момент пострілу голова буде нахилена вперед-вниз, убік або навіть просто не притиснута з силою до заголовника (за рахунок величезного навантаження вона нахилиться сама), якщо пілотяг перед катапультуванням розвалився в кабіні, як удома в улюбленому кріслі перед телевізором, перелому шийних хребців у першому випадку та поперекового відділу хребта у другому не уникнути. І що швидше такого пілота знайдуть рятувальники, то краще. Сам він не виживе! Потім буде від 6 до 12 місяців лежати на дошках у гіпсі з ніг до голови, як колода, не перевертаючись. Хребет консолідується, звичайно, але це вже не той, що спрацьований природою. І чим вищий був перелом, тим більша кількість органів у його тілі працюватиме гірше і гірше. Такі люди зменшують своє життя на 12-20 років!Якось у Київському шпиталі, коли я проходив комісію, зустрів Олександра Санатова, з яким служив у Монголії. Багато років тому Сашко лейтенантом вимушено катапультувався на межі з неправильною посадкою у кріслі! («А! Зійде!») В результаті отримав перелом поперекового відділу хребта. Довгі завзяті місяці та роки лікування. Запитую: «Як воно зараз?» - «Живу на ліках… По 7-8 місяців на рік у шпиталі!..» (Колись я опишу цей випадок… Він по-своєму цікавий і повчальний…)
Чув, що на деяких перших американських літаках льотчиків катапультували убік. Але там була складна система руйнування бічної стінки кабіни, та й не завжди можна було зберегти шийні хребці пілотам. Від цього відмовились. Були літаки, де члени екіпажу (штурман, стрілець) катапультувалися вниз. (Перші серії Ту-16 усі члени екіпажу, окрім льотчиків, що катапультувалися вгору, і на Ту-22.) Але в цьому випадку різко підвищувалися мінімальні висоти порятунку (а іноді робили це неможливим), а такі пілоти тривали період реабілітації...
Найоптимальнішим для здоров'я льотчиків було б катапультування вперед. Тут взагалі травм, швидше за все, ніколи не було! Але технічно зробити це просто неможливо!
У цій статті репетитор з фізики та математики розповідає про те, як розрахувати перевантаження, яке зазнає тіло в момент розгону чи гальмування. Цей матеріал дуже погано розглядається у школі, тому школярі дуже часто не знають, як здійснювати розрахунок навантаження, А відповідні завдання зустрічаються на ЄДІ та ОДЕ з фізики. Так що дочитайте цю статтю до кінця або подивіться відеоурок, що додається. Знання, які ви отримаєте, знадобляться вам на іспиті.
Почнемо з визначень. Перевантаженнямназивається відношення ваги тіла до величини сили тяжіння, що діє це тіло біля поверхні землі. Вага тіла- Це сила, яка діє з боку тіла на опору або підвіс. Зверніть увагу, вага – це саме сила! Тому вимірюється вага у ньютонах, а не в кілограмах, як дехто вважає.
Таким чином, навантаження - це безрозмірна величина (ньютони діляться на ньютони, в результаті нічого не залишається). Однак іноді цю величину виражають у прискореннях вільного падіння. Кажуть, наприклад, що навантаження дорівнює , маючи на увазі, що вага тіла вдвічі більша за силу тяжкості.
Приклади розрахунку перевантаження
Покажемо, як здійснювати розрахунок навантаження на конкретні приклади. Почнемо з найпростіших прикладів і перейдемо далі до складніших.
Очевидно, що людина, яка стоїть на землі, не має жодних перевантажень. Тому хочеться сказати, що його навантаження дорівнює нулю. Але не робитимемо поспішних висновків. Намалюємо сили, що діють на цю людину:
До людини прикладено дві сили: сила тяжіння, що притягує тіло до землі, і протидіє їй з боку земної поверхні сила реакції, спрямована вгору. Насправді якщо бути точним, то ця сила прикладена до підошв ніг людини. Але в даному конкретному випадку це не має значення, тому її можна відкласти від будь-якої точки тіла. На малюнку вона відкладена від центру мас людини.
Вага людини прикладена до опори (до поверхні землі), у відповідь відповідно до третього закону Ньютона з боку опори на людину діє рівна за величиною і протилежно спрямована сила. Значить для знаходження ваги тіла нам потрібно знайти величину сили реакції опори.
Оскільки людина стоїть на місці і не провалюється крізь землю, то сили, які на неї діють компенсовані. Тобто , і, відповідно, . Тобто розрахунок навантаження у цьому випадку дає наступний результат:
Запам'ятайте це! За відсутності перевантажень перевантаження дорівнює 1, а чи не 0. Як дивно це звучало.
Визначимо тепер, чому дорівнює перевантаження людини, яка перебуває у вільному падінні.
Якщо людина перебуває у стані вільного падіння, то на неї діє лише сила тяжіння, яка нічим не врівноважується. Сили реакції опори немає, як і ваги тіла. Людина перебуває у так званому стані невагомості. У цьому випадку навантаження дорівнює 0.
Космонавти перебувають у горизонтальному положенні в ракеті під час її старту. Тільки так вони можуть витримати перевантаження, які вони відчувають, не втративши свідомості. Зобразимо це малюнку:
У цьому вся стані ними діє дві сили: сила реакції опори і сила тяжкості . Як і попередньому прикладі, модуль ваги космонавтів дорівнює величині сили реакції опори: . Відмінність полягатиме в тому, що сила реакції опори вже не дорівнює силі тяжіння, як минулого разу, оскільки ракета рухається вгору з прискоренням. З цим прискоренням синхронно з ракетою прискорюються і космонавти.
Тоді відповідно до 2-го закону Ньютона в проекції на вісь Y (див. малюнок), отримуємо наступне вираз: , звідки . Тобто шукане навантаження дорівнює:
Треба сказати, що це не найбільше навантаження, яке доводиться зазнавати космонавтів під час старту ракети. Перевантаження може сягати 7. Тривале вплив таких перевантажень на тіло людини неминуче призводить до смерті.
У нижній точці "мертвої петлі" на пілота діятимуть дві сили: вниз - сила, вгору, до центру "мертвої петлі" - сила (з боку крісла, в якому сидить пілот):
Туди ж буде направлено доцентрове прискорення пілота, де км/год м/с — швидкість літака, — радіус «мертвої петлі». Тоді знову відповідно до 2-го закону Ньютона в проекції на вісь, спрямовану вертикально вгору, отримуємо наступне рівняння:
Тоді вага дорівнює 
. Отже, розрахунок навантаження дає наступний результат:
Дуже суттєве навантаження. Рятує життя пілота тільки те, що діє воно не дуже довго.
Ну і насамкінець, розрахуємо перевантаження, яке відчуває водій автомобіля при розгоні.
Отже, кінцева швидкістьавтомобіля дорівнює км/год м/с. Якщо автомобіль прискорюється до цієї швидкості зі стану спокою за c, його прискорення дорівнює м/с 2 .Автомобіль рухається горизонтально, отже, вертикальна складова сили реакції опори врівноважена силою тяжкості, тобто . У горизонтальному напрямку водій пришвидшується разом із автомобілем. Отже, по 2-закону Ньютона в проекції на вісь, сонаправленную з прискоренням, горизонтальна складова сили реакції опори дорівнює .
Величину загальної сили реакції опори знайдемо за теоремою Піфагора: 
. Вона дорівнюватиме модулю ваги. Тобто шукане навантаження дорівнюватиме:
Сьогодні ми навчилися розраховувати навантаження. Запам'ятайте цей матеріал, він може стати в нагоді при вирішенні завдань з ЄДІ або ОГЕ з фізики, а також на різних вступних іспитах та олімпіадах.
Матеріал підготував, Сергій Валерійович
З якоїсь особливої причини у світі велика увага приділяється саме швидкості розгону автомобіля з 0 до 100 км/год (у США з 0 до 60 миль на годину). Експерти, інженери, любителі спортивних автомобілів а також і прості автолюбителі з якоюсь одержимістю постійно стежать за технічною характеристикоюавтомобілів, яка зазвичай розкриває динаміку розгону автомобіля з 0 до 100 км/год. Причому весь цей інтерес спостерігається не тільки до спортивних автомобілів, для яких динаміка розгону з місця є дуже важливим значенням, але і до звичайних автомобілів економ-класу.
У наші дні найбільший інтерес до динаміки розгону спрямований на сучасні електричні автомобілі, які почали потихеньку витісняти з авто ніші спортивні суперкари з їх неймовірною швидкістю розгону. Ось наприклад, ще кілька років тому здавалося просто фантастикою, що автомобіль може розганятися до 100 км/год трохи більше ніж за 2 секунди. Але сьогодні деякі сучасні вже наблизилися до цього показника.
Це природно змушує замислитись: А яка швидкість розгону автомобіля з 0 до 100 км/год небезпечна для здоров'я самої людини? Адже що швидше розганяється автомобіль, то більше навантаженнявідчуває водій, що знаходиться (сидить) за кермом.
Погодьтеся з нами, що людський організм має свої певні межі і не може витримати нескінченні навантаження, що наростають, які діють і надають на нього при швидкому розгоні транспортного засобу, Певний вплив. Давайте разом з нами дізнаємося, а який граничний розгін автомобіля може теоретично та й практично витримати людина.
Прискорення, як ми напевно знаємо, це просте зміна швидкості руху тіла за одиницю взятого часу. Прискорення будь-якого об'єкта, що знаходиться на землі, залежить, як правило, від сили тяжіння. Сила тяжіння – це сила, що діє на будь-яке матеріальне тіло, що знаходиться поблизу поверхні землі. Сила тяжіння на поверхні землі складається з гравітації та відцентрової сили інерції, що виникає через обертання нашої планети.
Якщо ми хочемо бути зовсім точними, то навантаження людини в 1gсидить за кермом автомобіля утворюється при прискоренні машини з 0 до 100 км/год за 2,83254504 секунди.
Отже, ми знаємо, що при перевантаженні в 1gлюдина не відчуває на собі жодних проблем. Наприклад, серійний автомобіль Tesla Model S (дорога спецверсія) з 0 до 100 км/год може розганятися за 2,5 секунди (відповідно до специфікації). Відповідно, водій, який знаходиться за кермом цього автомобіля при розгоні, зазнає перевантаження в 1.13g.
Це вже як ми бачимо, більше ніж перевантаження, яке відчувається людиною у звичайному житті і яке виникає через гравітацію і рух планети в просторі. Але це зовсім небагато і перевантаження не становить для людини жодної небезпеки. Але, якщо ми сядемо за кермо потужного драгстера (спортивного автомобіля), то картина тут вже виходить зовсім інша, оскільки ми з вами спостерігаємо інші цифри перевантаження.
Наприклад, найшвидший може розганятися з 0 до 100 км/год лише за 0,4 секунди. У результаті виходить, що це прискорення викликає перевантаження всередині машини 7.08g. Це вже, як бачите, чимало. За кермом такого божевільного транспорту ви почуватиметеся не дуже комфортно, і все через те, що ваша вага збільшиться в порівнянні з колишнім майже в сім разів. Але не дивлячись на такий не дуже комфортний стан при такій динаміці розгону, це (дане) навантаження не здатне вас вбити.
То як же тоді автомобіль повинен розігнатися, щоб убити людину (водія)? Насправді однозначно відповісти на таке запитання не можна. Справа тут у наступному. Кожен організм у будь-якої людини суто індивідуальний і природно, що наслідки впливу на людину певних сил будуть теж зовсім різними. Для когось перевантаження у 4-6gнавіть на кілька секунд вже буде критичною. Таке навантаження може призвести до втрати свідомості і навіть загибелі цієї людини. Але зазвичай подібне навантаження для багатьох категорій людей не є небезпечним. Відомі випадки, коли перевантаження в 100gдозволяла людині вижити. Але правда, це дуже велика рідкість.