Największe przeciążenia przeżyte przez człowieka

Przeciążenie z definicji (używany jest także termin nadważkość) to stan, w jakim znajduje się ciało poddane działaniu sił zewnętrznych innych niż siła grawitacji, których wypadkowa powoduje przyspieszenie inne niż wynikające z siły grawitacji. Przyjęto wyrażać przeciążenie jako wielokrotność standardowego przyspieszenia ziemskiego. Tak zdefiniowane przeciążenie jest wektorem, mającym kierunek i zwrot. W samochodach często spotykamy się ze wskaźnikiem g-force (litera g od słowa gravitational) – siły g.

Przeciążenie może być powodowane przez wibracje, manewry np. samolotu lub samochodu, kolizje pojazdów, ciąg silników napędowych statku kosmicznego, ciśnienie gazów przyspieszających w lufie pocisk itp.

Znajomość przewidywanych przeciążeń umożliwia obliczenie obciążeń i odpowiednie zaprojektowanie konstrukcji samochodów, ale i ocenę narażeń, jakim poddawane będą w określonych okolicznościach organizmy żywe, czyli np. kierujący pojazdami.

Jak na wysokie wartości przeciążeń reaguje człowiek? Z uwagi na położenie delikatnie ukrwionych organów (mózg, gałki oczne) kierunek przyspieszenia powoduje odpowiednio napływ lub odpływ krwi, co zmienia jej ciśnienie w tych narządach. W przypadku napływu krwi i wzrostu jej ciśnienia rośnie prawdopodobieństwo wystąpienia wylewów krwi do mózgu zagrażających zdrowiu i życiu lub do gałek ocznych, co grozi częściowym lub trwałym upośledzeniem widzenia. Z tego też powodu organizm człowieka dużo lepiej znosi przeciążenia dodatnie niż ujemne.

Największe, jednak najkrócej działające, przeciążenia występują w trakcie katapultowania (w niektórych radzieckich konstrukcjach nawet 20-22 g, w zachodnich samolotach 12-14 g), podczas wyczynowej akrobacji lotniczej, podczas walki powietrznej samolotu myśliwskiego (do 10 g). Duże przeciążenia występują podczas szybkiego wyprowadzenia (wyrwania) samolotu z lotu nurkowego i ogólnie – podczas wszystkich manewrów lotniczych wykonywanych podczas lotu z dużą prędkością po łuku.

W życiu codziennym stanu przeciążenia można doświadczyć np. w ruszającej lub zatrzymującej się windzie, w szybko zakręcającym (drifting) pojeździe lub pokonującym nierówności samochodzie (hopka), silnych przyspieszeniach i hamowaniach autem, w czasie podróży samolotem – szczególnie gdy występują turbulencje.

Największe przeciążenia występują podczas wypadków drogowych a także katastrof lotniczych – zwykle są one powodem obrażeń wielonarządowych. Przeciętny człowiek wytrzymuje przeciążenia do 5 g. Przykładowo pojazd typu dragster przyspieszający od zera do 160 km/h w 0.86 seconds osiąga przyspieszenie boczne 5.3 g.

Wyszkoleni w specjalnej wirówce przeciążeniowej piloci czy kosmonauci mają dobre wyniki motoryczne nawet przy wartościach na poziomie 16 g – ale tylko na ułamki sekund. Takie przeciążenie trwające powyżej minuty może być dla człowieka śmiertelne.

Bugatti Veyron – przyspiesza do setki w 2.4 s – 1.55 g
Prom kosmiczny podczas startu – 3 g
Kolejka górska przeciążeniowa – 3.5-6.3 g
Samochód F1 przy mocnym hamowaniu – 5.4 g
Samochód F1 osiągający szczytu zakrętu – 5-6 g
Samolot Red Bull Air Race – 10g

Największe przeciążenia przeżyte przez człowieka

Dobrowolne:
Ppłk John Stapp w 1954 r. doznał przeciążenia 46,2 g w saniach rakietowych [3] przy hamowaniu. W wyniku tego eksperymentu popękały mu naczynia krwionośne w gałce ocznej (okresowa utrata wzroku, który J. Stapp odzyskał – szczęśliwie siatkówki w oczach nie były uszkodzone).

Mimowolne:
– Kierowca F1, David Purley w roku 1977, w wyniku gwałtownego hamowania (z 173 km/h do zera, na odcinku 66 cm), przeżył przeciążenie 179,3 g. Złamał w wielu miejscach nogi, miednicę i żebra [4].

– W 2003 roku Kenny Bräck był uczestnikiem wypadku w wyścigu IRL IndyCar Series, podczas którego zderzył się z Tomasem Scheckterem. Pojazdy zahaczyły o siebie kołami, czego skutkiem było wyniesienie się w powietrze, zderzenie z siatką graniczną toru i rozpad auta. Najwyższy wynik podany przez urządzenie do pomiaru zmian przyspieszenia, które jest montowane w samochodach wyścigowych był równy 214 g.

Źródła:
1. Kopernik, astronomia, astronautyka: przewodnik encyklopedyczny Praca zbiorowa pod red. Włodzimierza Zonna, Warszawa, PWN, 1973, str. 193, hasło „nadważkość”.
2. Maria Kapuścińska „Fizyka. Podręcznik dla studentów farmacji” wydanie IV, Warszawa, 1982, s. 38n ISBN 83-200-0687-2
3. http://www.ejectionsite.com/stapp.htm
4. http://www.asag.sk/bio/purley.htm
5. Wikipedia