Mennyit bír el egy ember? Max Planck Dinamikai és Önszervező Intézet
Hány g-ot képes kibírni az ember?
Válasz:
Ez a kérdés szinonimája a maximális gyorsulásnak vagy a maximális erőnek, amely képes emberi szervezetre hatni anélkül, hogy károsítaná. A gyorsulás a sebesség időbeli változását írja le. Newton óta tudjuk, hogy közvetlen kapcsolat van a testre ható erő és az ennek eredményeként fellépő gyorsulás között - az erő megegyezik a test tömegével és a gyorsulással. A gyorsulás egyik formája, amely meghatározza a földi életünket, a gravitációs gyorsulás, amelyet "g" -nek nevezünk. Meghatározza a ránk ható gravitációs erőt. A föld felszíne közelében szinte állandó (g = 9,81 m/s2).
A gravitáció miatti gyorsulást - 1 g - a többi gyorsulás mérésére használják. Egy autó gyorsulása során az utasok kb. 0,3 g gyorsulást tapasztalnak, a Forma-1-es versenyautó vezetője induláskor 1-1,5 g-ot, kanyarban pedig legfeljebb 5 g-ot. Egy utasszállító repülőgép repülési manővereit úgy tervezték meg, hogy az utasok terhelése ne haladja meg az 1,5 g-ot. Az űrhajósok 3-4 g gyorsulást tapasztalnak felszálláskor, és súlytalanok (0 g) a föld körüli pályájukon. Amikor visszatérnek a föld légkörébe, az amerikai űrsikló űrhajósai körülbelül 1,5 g, az orosz szojuz kapszulákban pedig legfeljebb 10 g terhelésnek vannak kitéve. A hullámvasutakban legfeljebb 6 g érhető el rövid ideig.
Amikor arról a kérdésről van szó, hogy az ember melyik g-terhelést képes ellenállni, nemcsak a gyorsulás szintjének, hanem annak az időszaknak és mindenekelőtt annak az irányának is nagy szerepe van. Ha az ember ülő helyzetben van és felfelé gyorsul, nagyobb testtömeg érzése támad, és körülbelül 3 g-tól szinte lehetetlenné válik a felkelése. Különösen a magas g terhelés befolyásolja vérkeringésünket. Pozitív gyorsulással felfelé a vér a lábakba süllyed. Ez 2-4 g-mal néhány másodperc múlva látászavarokat eredményez, 5-6 g-mal pedig az eszméletvesztés jelentkezik a korlátozott agyi véráramlás miatt. Amint a pozitív gyorsulási erők már nem hatékonyak, az agy és a szem vérkeringése ismét normális, és eszméletvesztés lép fel.
A negatív lefelé irányuló gyorsulásokat, amelyek során a fejbe áramlik a vér, sokkal nehezebben tolerálják az emberek. Akár -1 g-os stresszt, például egy fejjel lefelé fordított embert, az egészséges emberek általában problémamentesen tolerálnak. Ennek a jelnek még a kis túlzásait is nagyon kényelmetlennek, bizonyos körülmények között pedig fájdalmasnak érzékelik a fej és a szem nyomásérzete miatt. Az úgynevezett „redout” effektus körülbelül -3 g-ra tehető. Ez egy látássérülés, amelyet a vér fejbe, így a retinába és a szem erekbe kényszerítése okoz. Ez azt eredményezi, hogy a látómező vörös színű lesz. -5 g-tól eszméletvesztéshez is vezethet. Ezenkívül néhány másodperc múlva ezzel a terheléssel fennáll annak a veszélye, hogy az erek megrepednek, és megkezdődik az agyi vérzés.
A testtengelyre merőlegesen ható gyorsulások az emberi szervezet számára sokkal könnyebben megbirkóznak. Körülbelül 6 g-ig megnövekedett nyomás érzékelhető a tartó testrészeken. A légzés 12 g-ig nehézzé válik, és a vér oxigénszintje csökken. Ez ellensúlyozható a megnövekedett oxigéntartalommal a légzésben, így a test veszélyeztetése nélkül 15-20 g-os terhelés lehetségesnek tűnik. A vérkeringés és a légzés megterhelése mellett a nagy gyorsulások nagy erőket is jelentenek az emberi csontvázra és izmokra, ami sérülésekhez vezethet. A pilóták és az űrhajósok hosszú ideig nagy g-terhelésnek vannak kitéve. Különleges fizikai edzésen fog felkészülni misszióira, elsősorban a nyak-, láb- és hátizmok megerősítésére. Ezenkívül a pilóták és az űrhajósok nyomástartó ruhákat viselnek erre a célra. Az űrhajósok a kapszulákba történő újbóli belépéskor képesek ellenállni a nagyon nagy g-terhelésnek, a repülés irányával szemben fekvő helyzetben.