В детстве — прыжки с гаражей, во взрослом возрасте — парки аттракционов: все мы так или иначе сталкиваемся с высотой. Однако ни для кого не секрет, что последствия падений могут быть фатальными. При падении с какого этажа человек может получить лишь увечья, а с какого — умереть? Мы попробуем ответить на этот вопрос с точки зрения науки.
Удачный нырок: какова смертельная высота падения человека в воду или на землю
В интернете можно найти множество видео с людьми, которые легко прыгают с высоких скал в воду и остаются живы. Но немало и тех, кто разбивается о поверхность жидкости. Разбираемся, какая высота падения смертельна для человека.
Unsplash
Выживаемость человека при прыжке в воду с большой высоты определяется исключительно его конечной скоростью. И если тело человека успеет разогнаться до 109 км/ч, шансы на выживание начинают стремиться к нулю
Трудно точно определить смертельную высоту падения для человека. В то время как некоторые люди умирают от падения в ванне, другие выживают после прыжков с невероятной высоты. Например, известен случай русского летчика Второй мировой войны лейтенанта И. М. Чиссова. Бомбардировщик Ил-4 Чиссова был сбит немецкими истребителями в январе 1942 года. Летчик упал с высоты 6705 метров, ударился о край заснеженного оврага и скатился на его дно. Несмотря на тяжелые ранения, военный выжил. Хотя это и не был прыжок с утеса в воду, такой случай показывает, что при падении с большой высоты можно выжить даже в самых тяжелых ситуациях.
В любой такой расчет максимальной высоты, с которой человек может упасть и выжить, входит параметр конечной скорости. Это максимальная скорость свободного падения человека в воздухе. Как только конечная скорость достигнута, независимо от того, с какой высоты вы падаете, ваши шансы на выживание останутся одними и теми же. Хотя есть некоторые споры по поводу этой цифры, конечная скорость человека при падении оценивается примерно в 325 км/ч.
При прыжке с 30-метровой скалы человек приобретает скорость всего в 90 км/ч. Это позволяет людям выживать. Во многом конечная скорость зависит от того, как человек ведет себя в воздухе и прямо перед погружением. Нырок головой вперед немного увеличивает скорость, сокращая тем самым и шансы на выживание. Погружение ногами вниз позволяет немного уменьшить ущерб от падения, а если в воздухе принять максимально широкую позицию так, чтобы тело имело площадь как можно больше, то можно снизить и конечную скорость приземления.
Федеральное управление гражданской авиации США провело собственное исследование и показало, что определяющим фактором при падении с большой высоты все же является конечная скорость. Смертельными для человека становятся скорости порядка 109 и более километров в час. Не важно, с какой высоты прыгает человек — если он достигнет этой скорости, шансы выжить стремятся к нулю и остается только надеяться на чудо.
Что происходит с телом человека при падении с высоты?
Начнем с того, что падения можно разделить на две категории: активные и пассивные. Они включают в себя разные сценарии процесса свободного падения. В первом случае на человека воздействует внешняя сила, придавая ускорение: будь-то толчок от постороннего лица или собственное усилие, например, прыжок. Пассивное падение, наоборот, происходит без дополнительного воздействия силы, как, например, при срыве с крыши.
В обоих случаях тело в процессе полета может менять свое положение и отклоняться от вертикальной линии, соединяющей начальную точку падения и место приземления. Этот эффект обусловлен взаимным перемещением различных частей тела, обладающих разной массой и объемом. Вращение туловища вокруг центра тяжести или точки соударения с препятствиями также влияет на траекторию падения.
Такие изменения в положении тела под воздействием гравитации зависят от физических характеристик человека: рост, вес, анатомические особенности. А еще — от условий старта, высоты падения, траектории и наличия внешних ускоряющих сил.
В активном падении «принимает участие» сторонняя сила. Такой считается и намеренный прыжок, при котором человек отталкивается от поверхности
Интересно: исследования показывают, что начальный толчок не всегда определяет расстояние отлета. Расположение ускоряющей силы относительно центра тяжести, который обычно находится в районе пупка, играет ключевую роль. Чем ближе сила приложена к центру тяжести, тем дальше тело отклоняется от перпендикуляра и летит в сторону. Напротив, в случае, когда удар произошел значительно выше или ниже центра тяжести, тело обычно движется вниз по прямой линии и приземляется в точке пересечения с плоскостью соударения.
При вертикальном падении без дополнительного ускорения тело следует траектории параболы, и место соударения всегда находится дальше перпендикуляра падения. Величина отклонения зависит от высоты. К примеру, при падении манекена с третьего этажа (с высоты семи-восьми метров) он вращается на 180° и приземляется головой. С высоты десяти-одиннадцати метров (четвертый этаж) оборот составляет 270°, и человек приземляется на спину. Эти законы падения связаны с вращательными движениями тела вокруг его центра тяжести во фронтальной плоскости.
Приземлению сопутствует сила удара, которая зависит от массы тела и скорости его движения, — при этом сама масса не влияет на скорость. Быстрота падения тел с разной массой обусловлена сопротивлением воздуха, которое, естественно, выше для легких объектов. Если тело находится в покое до начала свободного падения, его стремительность зависит от высоты и ускорения свободного падения. Уровень, на котором расположен объект, влияет на ускорение, однако это влияние обычно незначительно и часто пренебрегается. Получается, практически скорость полета тела определяется высотой падения.
По какой формуле рассчитывается скорость при свободном падении тела из состояния покоя:
V = √2gh
V — скорость падения;
h — высота;
g — ускорение свободного падения
Что влияет на «выживаемость» человека при падении или прыжке с большой высоты?
- Как упал? Падение с большей высоты увеличивает риск серьезных повреждений органов и фатальных травм. Обстоятельства падения также существенно влияют на опасность. Например, совершение падения с окна или крыши здания может привести к значительной скорости падения и удару о твердую поверхность.
- Каково физическое состояние организма? Состояние тела играет решающую роль в исходе падения. Здоровье и физическая кондиция человека определяют степень уязвимости. Люди с хроническими заболеваниями или слабым здоровьем более подвержены серьезным повреждениям при падении.
Неблагополучный исход после падения с большой высоты обеспечивают внешние обстоятельства, физическое состояние человека и даже его пол
- Что находится вокруг? Наличие остроугольных предметов, отсутствие ограждений или лишние препятствия могут существенно повлиять на последствия. Например, столкновение с преградами во время падения вызывает серьезные травмы или даже приводят к летальному исходу.
- Сколько лет человеку? Дети и пожилые люди находятся в группе повышенного риска. У первых — еще не сформирована костная система, что делает малышей более уязвимыми. У пожилых людей, с ослабленной мышечной массой, также повышается риск серьезных травм при падении.
- Мужчина или женщина? Пол играет определенную роль в склонности к падениям. Исследования показывают, что мужчины более подвержены рискам свободного падения с высоты по сравнению с женщинами. Это может быть обусловлено более активным образом жизни и определенными психологическими особенностями, например, склонностью к принятию рисков.
- Играют ли роль чувства и ощущения? Психическое здоровье человека может существенно влиять на его способность предотвращать падения. К примеру, неконтролируемая тревога, депрессия или нарушения сознания могут привести к неосторожным действиям и повышенной вероятности падения.
- Замешано ли что-то еще? Алкоголь и наркотики также увеличивают риск падения с высоты. Употребление этих веществ снижает координацию движений, ухудшает реакцию и способствует неосторожному поведению. Это усугубляет вероятность травм при падении и делает событие более опасным.
Однако есть еще один фактор, влияющий на вероятность получить серьезные травмы и даже лишиться жизни. И. кажется, он самый существенный.
Как скорость падения влияет на возможность летального исхода?
При обсуждении возможных фатальных исходов при падении с определенной высоты, важно учесть не только высоту, но и скорость, с которой происходит падение. При свободном падении с высоты тело человека приобретает скорость, которая может достигать значительных значений, но все зависит от условий. Столкновение с твердой поверхностью при высокой скорости создает сильный удар, что приводит к переломам, внутренним повреждениям и даже смерти.
Получается, что падение и с низкой высоты может стать смертельным, — если человек достиг большой скорости. Скорость падения зависит от различных факторов, включая массу, начальную скорость падения, аэродинамические характеристики тела и сопротивление воздуха.
Какая высота падения смертельна для человека?
Когда речь идет о безопасности при падении с высоты, важно учитывать количество этажей в здании. Чем их больше, тем выше риск серьезных травм или смерти при падении. Однако нет точного этажа, с которого падение будет гарантированно смертельным.
Наиболее опасными считаются падения с высоты более 12 метров, что примерно соответствует 4-му этажу и выше. При таких условиях вероятность серьезных повреждений органов и костей заметно возрастает. А если «приземляешься» с высотки, опасность становится колоссальной, — так увеличивается скорость падения и сила удара. Исход зависит и от обстоятельств: поверхность, на которую падает человек, его позиция в момент падения и другие факторы.
Все, что больше 12-ти метров, — «смертельная» высота для человека
В любом случае падение с любой высоты может иметь тяжелые последствия вплоть до смерти. Поэтому важно всегда соблюдать меры предосторожности, избегать приближения к краям высоких зданий или балконам, использовать ограждения и другие средства безопасности для предотвращения падений.