Che tipo di sovraccarico sperimenta il pilota? Sovraccarichi e loro effetti sugli esseri umani in diverse condizioni

Per qualche ragione speciale, nel mondo si presta molta attenzione alla velocità di accelerazione di un'auto da 0 a 100 km/h (negli USA da 0 a 60 mph). Esperti, ingegneri, appassionati di auto sportive, ma anche semplici appassionati di auto, con una sorta di ossessione, monitorano costantemente le caratteristiche tecniche delle auto, che di solito rivelano la dinamica dell'accelerazione di un'auto da 0 a 100 km/h. Inoltre, tutto questo interesse si osserva non solo nelle auto sportive per le quali la dinamica dell'accelerazione da fermo è molto importante, ma anche nelle auto di classe economica del tutto ordinarie.

Al giorno d'oggi, il maggiore interesse per le dinamiche di accelerazione è rivolto alle moderne auto elettriche, che hanno iniziato lentamente a soppiantare le supercar sportive con le loro incredibili velocità di accelerazione dalla nicchia automobilistica. Solo pochi anni fa, ad esempio, sembrava semplicemente fantastico che un'auto potesse accelerare da 0 a 100 km/h in poco più di 2 secondi. Ma oggi alcuni moderni si sono già avvicinati a questo indicatore.

Viene naturalmente da chiedersi: quale velocità di accelerazione di un'auto da 0 a 100 km/h è pericolosa per la salute umana? Dopotutto, più velocemente l'auto accelera, maggiore è il carico che sperimenta il conducente (seduto) al volante.

Concordo con noi sul fatto che il corpo umano ha i suoi determinati limiti e non può sopportare gli infiniti carichi crescenti che agiscono e hanno un certo effetto su di esso durante la rapida accelerazione del veicolo. Scopriamo insieme quale può essere teoricamente e praticamente sopportabile da una persona l'accelerazione massima di un'auto.

L'accelerazione, come probabilmente tutti sappiamo, è un semplice cambiamento nella velocità di movimento di un corpo per unità di tempo. L'accelerazione di qualsiasi oggetto al suolo dipende, di regola, dalla gravità. La gravità è una forza che agisce su qualsiasi corpo materiale che si trova vicino alla superficie della terra. La forza di gravità sulla superficie terrestre è costituita dalla gravità e dalla forza d'inerzia centrifuga, che deriva dalla rotazione del nostro pianeta.

È stato stabilito che quando un oggetto si muove si verifica un sovraccarico (G), che dipende dall'accelerazione. Cioè, quanto più veloce è l'accelerazione dell'oggetto in movimento, tanto maggiore è il sovraccarico generato dalla gravità. Ad esempio, quando una persona rimane immobile sul posto, lui subisce un sovraccarico di 1g, poiché in sostanza ci muoviamo nello spazio insieme al nostro pianeta e in connessione con la gravità, che ci mantiene sulla superficie della terra.

Lo stesso sovraccarico di 1 g colpisce il nostro corpo quando, ad esempio, ci sediamo su una sedia. 1g è la quantità di forza che viene esercitata (preme) sulla nostra parte bassa della schiena e sulla parte bassa della schiena, il tutto per impedirci di andare in caduta libera nello spazio. Dopotutto, devi essere d'accordo sul fatto che se la forza di gravità che esercita la sua pressione su di noi fosse inferiore, semplicemente non saremmo in grado di stare sulla superficie del nostro pianeta. In questo caso andremmo in caduta libera.

Quando ci sediamo in macchina e iniziamo ad accelerare, queste forze G iniziano ad agire sull'asse lineare-orizzontale. Naturalmente, il sovraccarico durante l'accelerazione di un'auto sarà completamente diverso da quello che colpisce una persona in un'auto ferma.

Scopriamo che tipo di sovraccarico sperimenta una persona quando accelera un'auto.

Inizieremo con la dinamica relativamente lenta di questa accelerazione (secondo gli standard moderni), da 0 a 100 km/h in un periodo di 10 secondi.

Per fare ciò, puoi utilizzare uno speciale convertitore online per convertire le quantità. Quindi, utilizzando questo calcolatore, abbiamo calcolato che accelerando un'auto da 0 a 100 km/h in 10 secondi, il sovraccarico che colpisce il conducente è 0,28325450 = 0,28. Cioè, accelerare da 0 a 100 km/h entro dieci secondi comporterà un sovraccarico di circa 0,28 g.

Come puoi vedere, quando si accelera al volante di un'auto, le forze G lineari orizzontali influenzano una persona molto meno di quanto queste forze influenzino il corpo umano a riposo.

Di conseguenza, per ottenere lo stesso Sovraccarico di 1 g, che colpisce una persona quando sta in piedi o siede immobile su una sedia, è necessario che l'auto acceleri da 0 a 100 km/h in 2,83 secondi. Questo può anche essere calcolato utilizzando una semplice calcolatrice.

Se vogliamo essere assolutamente precisi, allora 1g di sovraccarico umano la seduta al volante di un'auto si forma quando l'auto accelera da 0 a 100 km/h in 2,83254504 secondi.

E quindi, lo sappiamo quando sovraccarico in 1 g la persona non presenta alcun problema. Ad esempio, un'auto Tesla Model S di serie (una versione speciale costosa) può accelerare da 0 a 100 km/h in 2,5 secondi (secondo le specifiche). Di conseguenza, il conducente al volante di questa vettura subirà un sovraccarico di 1,13 g.

Questo, come vediamo, è più del sovraccarico che una persona sperimenta nella vita ordinaria e che deriva dalla gravità e anche dal movimento del pianeta nello spazio. Ma questo è parecchio e il sovraccarico non rappresenta alcun pericolo per l'uomo. Ma se ci mettiamo al volante di un potente dragster (auto sportiva), il quadro qui è completamente diverso, poiché stiamo già vedendo diversi valori di sovraccarico.

Ad esempio, la più veloce può accelerare da 0 a 100 km/h in soli 0,4 secondi. Di conseguenza, si scopre che questa accelerazione provoca un sovraccarico all'interno dell'auto 7,08 g. Questo è già, come puoi vedere, molto. Guidando un veicolo così pazzo non ti sentirai molto a tuo agio, e tutto a causa del fatto che il tuo peso aumenterà quasi sette volte rispetto a prima. Ma nonostante questo stato non molto confortevole con tale dinamica di accelerazione, questo (questo) sovraccarico non è in grado di ucciderti.

Allora come deve accelerare un'auto per uccidere una persona (l'autista)? In effetti, è impossibile rispondere a questa domanda in modo inequivocabile. Il punto qui è il seguente. Ogni organismo di qualsiasi persona è puramente individuale ed è naturale che anche le conseguenze dell'esposizione a determinate forze su una persona siano completamente diverse. Sovraccarico per alcuni a 4-6 g anche per pochi secondi sarà già (è) critico. Un tale sovraccarico può portare alla perdita di coscienza e persino alla morte della persona. Ma di solito tale sovraccarico non è pericoloso per molte categorie di persone. Sono noti casi di sovraccarico 100 grammi ha permesso a una persona di sopravvivere. Ma la verità è che questo è molto raro.

Per fare un esempio, una persona sulle montagne russe di un parco divertimenti potrebbe sperimentare un sovraccarico. fino a 6 g, ma la loro durata è così breve che non è pericolosa per la vita. I piloti di caccia con equipaggio che indossano tute compressive possono sopravvivere a sovraccarichi prolungati 8g o 9g. Ma questi non sono gli stessi tipi di sovraccarichi che una persona sperimenta mentre guida un veicolo che accelera nello spazio a terra.

A proposito, ci siamo subito ricordati anche che l'ufficiale dell'aeronautica americana John Stapp ha partecipato a un esperimento sugli effetti del sovraccarico su una persona durante l'accelerazione. John Stapp fu messo su una slitta speciale installata su una piattaforma che, sfruttando la spinta dei motori a razzo, accelerò fino a 1017 km/h. Durante questa accelerazione, John ha subito un sovraccarico a 46,2 g.

Quindi siamo convinti, sapendo che una persona è in grado di resistere sovraccarico a 46,2 g, per sapere a quale velocità deve accelerare l'auto affinché la forza g corrisponda al valore sopportato dall'ufficiale dell'aeronautica americana John Stapp, dobbiamo utilizzare nuovamente il calcolatore di conversione, sostituendo il valore risultante di 46,2 g nell'apposito campo .

Di conseguenza, il calcolatore ci ha aiutato a stabilire quanto segue, in modo che il conducente al volante di un'auto subisca un sovraccarico a 46,2 g,è necessario accelerare il veicolo da zero a 100 km/h con un'accelerazione in soli 0,06131050 = 0,06 secondi.

Vorremmo dirvi che John Stapp ha partecipato anche a molti altri esperimenti simili, dove c'era anche il sovraccarico fino a 35 g. In molti di questi processi, John è rimasto ferito più di una volta. Ad esempio, in un esperimento, una delle sue costole è scoppiata a causa della forza di gravità sul suo corpo. Inoltre, non era raro che le otturazioni dei denti di un ufficiale volassero via durante gli esperimenti.

Siamo quindi convinti che il sovraccarico sia maggiore 30 g ancora proibitivo per una persona. Non pensiamo che gli acquirenti di supercar premium e costose sarebbero contenti di tali conseguenze derivanti dall’overclocking della propria auto.

E quindi, sulla base delle informazioni presentate sopra, stabiliamo con voi tale sovraccarico in 30 g quando accelerare mentre si guida un'auto è il nostro limite (umano) oltre il quale non ci saranno conseguenze speciali dall'accelerazione dell'auto. Cioè, non ci saranno feriti.

Di conseguenza, concludiamo da qui che la dinamica più sicura dell'accelerazione dell'auto da 0 a 100 km/h è (sarà) 0,09441817 = 0,09 secondi.

Se noi (voi) accettiamo di accelerare in macchina col rischio di ferirci le costole o siamo pronti a dire addio alle otturazioni nei denti, allora noi (voi) abbiamo bisogno di qualcuno che possa accelerare da zero a 100 km/h in 0,08092986 = 0,08 secondi.

Aereo. La forza G è una quantità adimensionale, tuttavia, l'unità della forza G è spesso indicata allo stesso modo dell'accelerazione gravitazionale. G. Un sovraccarico di 1 unità (o 1 g) significa volo rettilineo, 0 significa caduta libera o assenza di gravità. Se un aereo vira ad altitudine costante con un'inclinazione di 60 gradi, la sua struttura subisce un sovraccarico di 2 unità.

Il valore di sovraccarico consentito per gli aeromobili civili è 2,5. Una persona normale può sopportare qualsiasi sovraccarico fino a 15G per circa 3-5 secondi senza spegnersi, ma una persona può sopportare grandi sovraccarichi di 20-30G o più senza spegnersi per non più di 1-2 secondi a seconda delle dimensioni del dispositivo. sovraccarico, ad esempio 50G = 0,2 sec. I piloti addestrati con tute anti-G possono tollerare forze G da −3…−2 a +12. La resistenza ai sovraccarichi negativi e ascendenti è molto più bassa. Di solito, a 7-8 G, gli occhi “diventano rossi” e la persona perde conoscenza a causa dell'afflusso di sangue alla testa.

Il sovraccarico è una quantità vettoriale diretta nella direzione della variazione di velocità. Questo è fondamentale per un organismo vivente. In caso di sovraccarico, gli organi umani tendono a rimanere nello stesso stato (movimento lineare uniforme o riposo). Con un sovraccarico positivo (testa-gambe), il sangue scorre dalla testa alle gambe. Lo stomaco va giù. Se negativo, il sangue arriva alla testa. Lo stomaco potrebbe rompersi insieme al suo contenuto. Quando un'altra macchina si scontra con un'auto ferma, la persona seduta avvertirà un sovraccarico della parte posteriore del torace. Un tale sovraccarico può essere tollerato senza troppe difficoltà. Durante il decollo, gli astronauti sopportano un sovraccarico mentre sono sdraiati. In questa posizione, il vettore è diretto al petto, il che consente di resistere per diversi minuti. I cosmonauti non utilizzano dispositivi anti-carico. Sono un corsetto con tubi gonfiabili che vengono gonfiati da un sistema d'aria e trattengono la superficie esterna del corpo umano, impedendo leggermente il deflusso del sangue.

Appunti

Fondazione Wikimedia. 2010.

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Istituzione educativa statale regionale di Tambov

Convitto di istruzione generale con addestramento iniziale al volo

prende il nome da M. M. Raskova

Saggio

"Sovraccarico nel settore dell'aviazione"

Completato da: studente del plotone 103

Zotov Vadim

Testa: Pelivan V.S.

Tambov 2006

1. Introduzione.

2. Peso corporeo.

3. Sovraccarico.

4. Sovraccarichi durante l'esecuzione di manovre acrobatiche.

5. Restrizioni di sovraccarico. Assenza di peso.

6. Conclusione.

SOVRACCARICO IN AVIAZIONE

1. Introduzione.

Le forze gravitazionali sono, ovviamente, le prime forze con cui acquisiamo familiarità fin dall'infanzia. In fisica sono spesso chiamati gravitazionali (dal latino - gravità).

L'importanza delle forze gravitazionali in natura è enorme. Svolgono un ruolo primario nella formazione dei pianeti, nella distribuzione della materia nelle profondità dei corpi celesti, determinano il movimento delle stelle, dei sistemi planetari e dei pianeti e mantengono l'atmosfera attorno ai pianeti. Senza le forze gravitazionali, la vita e l’esistenza stessa dell’universo, e quindi della nostra Terra, sarebbero impossibili.

Quando si costruiscono edifici e canali, si penetra nelle profondità della Terra o nello spazio, si costruisce una nave o un escavatore ambulante, si ottengono risultati in quasi tutti gli sport, una persona ha a che fare con la forza di gravità ovunque.

Le grandi e misteriose forze di gravità sono state oggetto di riflessione da parte delle menti eccezionali dell'umanità: da Platone e Aristotele nel mondo antico agli scienziati del Rinascimento - Leonardo da Vinci, Copernico, Galileo, Keplero, da Hooke e Newton al nostro Einstein contemporaneo.

Quando si considerano le forze gravitazionali, vengono utilizzati vari concetti, tra cui gravità, gravità, peso.

2. Peso corporeo.

Il peso è la forza con cui, a causa della gravità, il corpo preme su un supporto o tira una sospensione.

In aerodinamica, il peso corporeo è inteso come una quantità leggermente diversa.

Durante il volo, un aereo è influenzato dalle forze aerodinamiche (portanza e resistenza), dalla forza di spinta del sistema di propulsione e dalla forza di gravità, chiamata peso e indicata con G.

dove m è la massa dell'aereo, g è l'accelerazione di gravità.

Il peso è una delle forze più complesse in natura. Sai che il peso non è una quantità costante; cambia a seconda della natura del movimento del corpo.

Se un corpo si muove senza accelerazione, il peso del corpo è uguale alla forza di gravità ed è determinato dalla formula P = mg.

Se un corpo si muove con accelerazione verso l'alto, cioè con accelerazione opposta all'accelerazione di gravità (a↓g), allora il peso del corpo aumenta, determinato dalla formula P = m(g+a) e si verifica un sovraccarico.

Se un corpo si muove con accelerazione verso il basso, cioè con accelerazione co-diretta con l'accelerazione di gravità (a ↓↓g), allora il peso del corpo è determinato dalla formula P = m(g-a), e in questo caso diversi sono possibili opzioni:

se |a|<|g|, то вес тела уменьшается (становится меньше силы тяжести), и возникает состояние частичной невесомости;

se |a|=|g|, il peso del corpo è 0, si verifica uno stato di completa assenza di gravità (cioè il corpo cade liberamente);

se |a|>|g|, allora il peso corporeo diventa negativo e si verifica un sovraccarico negativo.

3. Sovraccarico.

Il sovraccarico è il rapporto tra la somma di tutte le forze, eccetto la forza peso, che agisce sull'aeromobile e il peso dell'aeromobile, ed è determinato dalla formula:

dove P è la spinta del motore, R è la forza aerodinamica totale.

Le frecce sopra i simboli nella formula indicano che viene presa in considerazione la direzione di azione delle forze, quindi le forze non possono essere sommate algebricamente.

Ad esempio, se la forza aerodinamica R e la spinta del motore P giacciono nel piano di simmetria, allora la loro somma R+P viene determinata come mostrato nella Figura 4.14.

Nella maggior parte dei casi, non utilizzano il sovraccarico totale n, ma le sue proiezioni sugli assi del sistema di coordinate di velocità - n x , n y , nz come mostrato nella Figura 4.15.

Esistono tre tipi di sovraccarico: normale, longitudinale e laterale.

Il sovraccarico normale n y è determinato principalmente dalla forza di sollevamento ed è determinato dalla formula:

dove Y è la forza di sollevamento.

Il sovraccarico longitudinale n x è determinato dal rapporto tra la differenza tra la spinta del motore (P) e la resistenza (Q) e il peso dell'aeromobile:

n x = (P-Q) / G.

Il sovraccarico longitudinale è positivo se la spinta è maggiore della resistenza e negativo se la spinta è inferiore alla resistenza o se non c'è alcuna spinta.

Con l'aumentare della quota di volo, i sovraccarichi longitudinali positivi n x diminuiscono, poiché diminuisce la ridondanza del corpo. La dipendenza del sovraccarico longitudinale dall'altitudine e dalla velocità di volo è mostrata in figura.

Il sovraccarico laterale n z si verifica quando il flusso d'aria è asimmetrico attorno all'aereo. Ciò si osserva in presenza di scivolata o quando il timone viene deviato.

4. Sovraccarichi durante l'esecuzione di manovre acrobatiche.

Consideriamo quali sovraccarichi si verificano durante l'esecuzione di manovre acrobatiche.

Sugli aeroplani impegnati in diverse manovre acrobatiche, il sovraccarico agisce in modo diverso.

Un mezzo giro è una manovra acrobatica durante la quale l'aereo descrive la parte ascendente di un giro Nesterov, seguita da una rotazione rispetto all'asse longitudinale di 180 0 e una posizione orizzontale.

volo nella direzione opposta all'ingresso.

Quando si esegue questa figura, è possibile contrassegnare diversi punti di riferimento:

1. Ingresso a mezzo giro.

2. Angolo di inclinazione 50 0 – 60 0. Sovraccarico in questo

punto 4.5 – 5 unità.

3. Angolo di inclinazione 90 0 . Sovraccarico 3,5 – 4 unità.

4. Inizio dell'inserimento nella semicanna. Sovraccarico

pari a circa 1 unità.

5. Uscita da una mezza botte.

Quando il sovraccarico è maggiore di quello ottimale, la resistenza frontale aumenta bruscamente e la velocità diminuisce rapidamente, l'aereo può entrare in modalità di scuotimento e stallo; Quando il sovraccarico è inferiore a quello ottimale, il tempo necessario per completare la figura aumenta e anche la velocità nel punto più alto diventa meno specificata.

Consideriamo un'altra manovra acrobatica: un colpo di stato.

Quando si esegue un ribaltamento sull'L-39, nella prima metà della traiettoria, la componente della forza peso (Gcosθ) contribuisce alla curvatura della traiettoria, quindi, in questa sezione, il valore normale di sovraccarico è di 2 - 3 unità è piuttosto piccolo. Nella seconda metà, la stessa forza impedisce la curvatura della traiettoria, pertanto, per far uscire l'aereo dall'immersione, è necessario un grande sovraccarico di 3,5 - 4,5 unità. Durante un ribaltamento, l'aereo si blocca; il pilota elimina il verificarsi di sovraccarichi negativi nella posizione "ruote sollevate" prendendo il controllo della leva di comando, aumenta il sovraccarico al livello consentito e crea la necessaria rotazione angolare.

Sullo Yak-52, ad esempio, quando si esegue un'immersione, quando si entra nell'immersione appare un sovraccarico negativo. Durante il recupero da un'immersione, la perdita di quota è determinata dalla velocità, dall'angolo dell'immersione e dal sovraccarico creato dal pilota.

Quando si esce dalla virata Gorki, per evitare il verificarsi di grandi sovraccarichi negativi, il pilota effettua l'uscita spostando dolcemente lo stick di controllo lontano da se stesso.

"Immersione" "Scivolo"

Un'altra emozionante manovra acrobatica è il giro di Nesterov.

Quando si esegue il circuito Nesterov sullo Yak-52, il pilota deve monitorare la creazione di velocità angolare all'aumentare del sovraccarico. È necessario creare la velocità angolare di rotazione in modo tale che con un angolo di beccheggio di 40 0 ​​- 50 0 il sovraccarico sia pari a 4 - 4,5 unità. Quando si sposta l'aereo fuori dal circuito, il pilota deve monitorare la velocità con cui aumenta il sovraccarico.

In questo articolo un tutor di fisica e matematica spiega come calcolare il sovraccarico subito dal corpo durante l'accelerazione o la frenata. Questo materiale è trattato molto poco a scuola, quindi gli studenti molto spesso non sanno come implementarlo calcolo del sovraccarico, ma i compiti corrispondenti si trovano nell'Esame di Stato Unificato e nell'Esame di Stato Unificato di fisica. Quindi leggi questo articolo fino alla fine o guarda il video tutorial allegato. Le conoscenze acquisite ti saranno utili durante l'esame.

Cominciamo con le definizioni. Sovraccaricoè il rapporto tra il peso di un corpo e l'intensità della forza di gravità che agisce su questo corpo sulla superficie della terra. Peso corporeo- è la forza che agisce dal corpo sul supporto o sospensione. Tieni presente che il peso è esattamente la forza! Pertanto, il peso viene misurato in newton e non in chilogrammi, come alcuni credono.

Pertanto, il sovraccarico è una quantità adimensionale (newton divisi per newton, con il risultato che non rimane nulla). Talvolta, però, questa quantità viene espressa in termini di accelerazione dovuta alla gravità. Si dice, ad esempio, che il sovraccarico sia pari a , ovvero che il peso del corpo sia il doppio della forza di gravità.

Esempi di calcolo del sovraccarico

Mostreremo come calcolare il sovraccarico utilizzando esempi specifici. Cominciamo con gli esempi più semplici e passiamo a quelli più complessi.

Ovviamente una persona in piedi a terra non avverte alcun sovraccarico. Pertanto, vorrei dire che il suo sovraccarico è zero. Ma non traiamo conclusioni affrettate. Disegniamo le forze che agiscono su questa persona:

A una persona vengono applicate due forze: la forza di gravità, che attrae il corpo a terra, e la forza di reazione che lo contrasta dal lato della superficie terrestre, diretta verso l'alto. Infatti, per essere precisi, questa forza viene applicata alla pianta dei piedi di una persona. Ma in questo caso particolare non ha importanza, quindi può essere posticipato da qualsiasi punto del corpo. Nella figura è tracciato lontano dal centro di massa umano.

Il peso di una persona viene applicato al supporto (sulla superficie della terra), in risposta, secondo la 3a legge di Newton, una forza uguale in grandezza e diretta in modo opposto agisce sulla persona dal lato del supporto. Ciò significa che per trovare il peso del corpo, dobbiamo trovare l'entità della forza di reazione al suolo.

Poiché una persona sta ferma e non cade a terra, le forze che agiscono su di lei vengono compensate. Cioè, e, di conseguenza, . Cioè, il calcolo del sovraccarico in questo caso dà il seguente risultato:

Ricorda questo! In assenza di sovraccarichi, il sovraccarico è 1, non 0. Non importa quanto possa sembrare strano.

Determiniamo ora a quanto equivale il sovraccarico di una persona in caduta libera.

Se una persona è in uno stato di caduta libera, su di essa agisce solo la forza di gravità, che non è bilanciata da nulla. Non esiste alcuna forza di reazione al suolo e non esiste il peso corporeo. Una persona è nel cosiddetto stato di assenza di gravità. In questo caso il sovraccarico è 0.

Gli astronauti sono in posizione orizzontale nel razzo durante il lancio. Solo così possono sopportare il sovraccarico che sperimentano senza perdere conoscenza. Rappresentiamolo nella figura:

In questo stato su di essi agiscono due forze: la forza di reazione del terreno e la forza di gravità. Come nell'esempio precedente, il modulo peso degli astronauti è uguale all'entità della forza di reazione al supporto: . La differenza sarà che la forza di reazione del supporto non è più uguale alla forza di gravità, come l'ultima volta, poiché il razzo si muove verso l'alto con accelerazione. Con la stessa accelerazione, anche gli astronauti accelerano in sincronia con il razzo.

Quindi, in accordo con la 2a legge di Newton nella proiezione sull'asse Y (vedi figura), otteniamo la seguente espressione: , donde . Cioè, il sovraccarico richiesto è pari a:

Va detto che questo non è il sovraccarico più grande che gli astronauti devono sperimentare durante il lancio di un razzo. Il sovraccarico può arrivare fino a 7. L'esposizione prolungata a tali sovraccarichi sul corpo umano porta inevitabilmente alla morte.

Nel punto inferiore del "ciclo morto", due forze agiranno sul pilota: verso il basso - forza, verso l'alto, al centro del "ciclo morto" - forza (dal lato del sedile su cui è seduto il pilota) :

Anche l’accelerazione centripeta del pilota sarà diretta lì, dove km/h m/s è la velocità dell’aereo ed è il raggio del “dead loop”. Poi ancora, secondo la 2a legge di Newton, nella proiezione su un asse diretto verticalmente verso l'alto, otteniamo la seguente equazione:

Quindi il peso è . Pertanto, il calcolo del sovraccarico fornisce il seguente risultato:

Un sovraccarico molto significativo. L’unica cosa che salva la vita del pilota è che non dura molto a lungo.

E infine, calcoliamo il sovraccarico subito dal conducente dell'auto durante l'accelerazione.

Quindi la velocità finale dell'auto è km/h m/s. Se un'auto accelera da ferma in c a questa velocità, allora la sua accelerazione è uguale a m/s 2. L'auto si muove orizzontalmente, quindi la componente verticale della forza di reazione al suolo è bilanciata dalla forza di gravità. In direzione orizzontale, il conducente accelera insieme all'auto. Pertanto, secondo la 2-legge di Newton, nella proiezione sull’asse co-diretto con l’accelerazione, la componente orizzontale della forza di reazione del vincolo è pari a .

Troviamo l'entità della forza di reazione totale del supporto utilizzando il teorema di Pitagora: . Sarà uguale al modulo di peso. Cioè, il sovraccarico richiesto sarà uguale a:

Oggi abbiamo imparato come calcolare il sovraccarico. Ricorda questo materiale, può essere utile quando si risolvono i compiti dell'Esame di Stato Unificato o dell'Esame di Stato Unificato di fisica, nonché in vari esami di ammissione e olimpiadi.

Materiale preparato da Sergey Valerievich

Nella medicina aeronautica e spaziale, il sovraccarico è considerato un indicatore dell'entità dell'accelerazione che colpisce una persona durante il movimento. Rappresenta il rapporto tra le forze in movimento risultanti e la massa del corpo umano.

Il sovraccarico viene misurato in unità di peso corporeo multiplo in condizioni terrestri. Per una persona che si trova sulla superficie terrestre, il sovraccarico è pari a uno. Il corpo umano è adattato ad esso, quindi è invisibile alle persone.

Se una forza esterna imprime a un qualsiasi corpo un'accelerazione di 5 g, allora il sovraccarico sarà pari a 5. Ciò significa che il peso del corpo in queste condizioni è aumentato di cinque volte rispetto a quello iniziale.

Quando un aereo di linea convenzionale decolla, i passeggeri in cabina sperimentano una forza g di 1,5 g. Secondo gli standard internazionali, il valore di sovraccarico massimo consentito per gli aerei civili è di 2,5 g.

Nel momento in cui il paracadute si apre, una persona è esposta a forze inerziali che provocano un sovraccarico che raggiunge i 4 g. In questo caso, l'indicatore di sovraccarico dipende dalla velocità. Per i paracadutisti militari può variare da 4,3 g ad una velocità di 195 chilometri orari a 6,8 g ad una velocità di 275 chilometri orari.

La reazione ai sovraccarichi dipende dalla loro entità, dalla velocità di aumento e dallo stato iniziale del corpo. Pertanto possono verificarsi sia cambiamenti funzionali minori (sensazione di pesantezza nel corpo, difficoltà di movimento, ecc.) che condizioni molto gravi. Questi includono la completa perdita della vista, la disfunzione del sistema cardiovascolare, respiratorio e nervoso, nonché la perdita di coscienza e il verificarsi di pronunciati cambiamenti morfologici nei tessuti.

Per aumentare la resistenza del corpo dei piloti all'accelerazione in volo, vengono utilizzate tute anti-g e di compensazione dell'altitudine che, durante i sovraccarichi, creano pressione sulla parete addominale e sugli arti inferiori, causando un ritardo nel deflusso di sangue alla metà inferiore del corpo e migliora l’afflusso di sangue al cervello.

Per aumentare la resistenza all'accelerazione, l'allenamento viene effettuato in una centrifuga, indurendo il corpo e respirando ossigeno ad alta pressione.

Durante l'espulsione, l'atterraggio brusco di un aereo o l'atterraggio con il paracadute si verificano notevoli sovraccarichi che possono causare anche cambiamenti organici negli organi interni e nella colonna vertebrale. Per aumentare la resistenza ad essi vengono utilizzate sedie speciali che hanno poggiatesta profondi e fissano il corpo con cinture che limitano lo spostamento degli arti.

Il sovraccarico è anche una manifestazione della gravità a bordo di un veicolo spaziale. Se in condizioni terrestri la caratteristica della gravità è l'accelerazione della caduta libera dei corpi, allora a bordo di un veicolo spaziale le caratteristiche del sovraccarico includono anche l'accelerazione di gravità, pari in grandezza all'accelerazione reattiva nella direzione opposta. Il rapporto tra questa quantità e la grandezza è chiamato "fattore di sovraccarico" o "sovraccarico".

Nella sezione di accelerazione del veicolo di lancio, il sovraccarico è determinato dalla risultante delle forze non gravitazionali: la forza di spinta e la forza di resistenza aerodinamica, che consiste nella forza di resistenza diretta in direzione opposta alla velocità e dalla forza di portanza perpendicolare ad essa. Questa risultante crea un'accelerazione non gravitazionale, che determina il sovraccarico.

Il suo coefficiente nella sezione di accelerazione è di diverse unità.

Se un razzo spaziale, in condizioni terrestri, si muove con accelerazione sotto l'influenza dei motori o incontrando resistenza ambientale, la pressione sul supporto aumenterà, causando un sovraccarico. Se il movimento avviene con i motori spenti nel vuoto, la pressione sul supporto scomparirà e si verificherà uno stato di assenza di gravità.

Quando viene lanciata una navicella spaziale, la magnitudo dell'astronauta varia da 1 a 7 g. Secondo le statistiche, gli astronauti raramente sperimentano sovraccarichi superiori a 4 g.

La capacità di sopportare i sovraccarichi dipende dalla temperatura ambiente, dal contenuto di ossigeno nell'aria inalata, dal tempo trascorso dall'astronauta in assenza di gravità prima dell'accelerazione, ecc. Esistono altri fattori più complessi o meno sottili la cui influenza non è ancora del tutto compresa.

Sotto l'influenza di un'accelerazione superiore a 1 g, un astronauta può riscontrare problemi alla vista. Un'accelerazione di 3 g in direzione verticale che dura più di tre secondi può causare gravi danni alla visione periferica. Pertanto, è necessario aumentare il livello di illuminazione nei compartimenti della navicella.

Durante l'accelerazione longitudinale, l'astronauta sperimenta illusioni visive. Gli sembra che l'oggetto che sta guardando si muova nella direzione del vettore risultante di accelerazione e gravità. Con le accelerazioni angolari si verifica un movimento apparente dell'oggetto visivo nel piano di rotazione. Questa illusione si chiama circumgirale ed è una conseguenza degli effetti di sovraccarico sugli organi dell'orecchio interno.

Numerosi studi sperimentali, avviati dallo scienziato Konstantin Tsiolkovsky, hanno dimostrato che gli effetti fisiologici del sovraccarico dipendono non solo dalla sua durata, ma anche dalla posizione del corpo. Quando una persona è in posizione eretta, una parte significativa del sangue si sposta nella metà inferiore del corpo, il che porta ad un’interruzione dell’afflusso di sangue al cervello. A causa dell'aumento del loro peso, gli organi interni si spostano verso il basso e provocano forti tensioni sui legamenti.

Per indebolire l'effetto delle accelerazioni elevate, l'astronauta viene posizionato nella navicella in modo tale che i sovraccarichi siano diretti lungo l'asse orizzontale, dalla schiena al petto. Questa posizione garantisce un efficace apporto di sangue al cervello dell’astronauta con accelerazioni fino a 10 g e per un breve periodo anche fino a 25 g.

Quando un veicolo spaziale ritorna sulla Terra, quando entra negli strati densi dell'atmosfera, l'astronauta sperimenta sovraccarichi di frenata, cioè un'accelerazione negativa. In termini di valore integrale, la frenatura corrisponde all'accelerazione alla partenza.

Un veicolo spaziale che entra negli strati densi dell'atmosfera è orientato in modo tale che i sovraccarichi di frenatura abbiano una direzione orizzontale. Pertanto, il loro impatto sull'astronauta è ridotto al minimo, come durante il lancio della navicella spaziale.

Il materiale è stato preparato sulla base delle informazioni di RIA Novosti e di fonti aperte