От физических перегрузок

Глава 16. Защита человека

На основании механизма происхождения выделяются два основных вида физических перегрузок: динамические и статические. Среди статических нагрузок выделяются так называемые декомпрессионные перегрузки, связанные с быстрыми изменениями давления в жидких и газообразных средах.

Динамические перегрузки. Человек сталкивается с действием физических перегрузок при соударениях, в том числе при падениях с высоты, неприятные последствия которых знакомы каждому с детства. Удары, нанесенные человеку, а также удары, полученные им в результате падения камней в горах или деревьев в лесу, в результате собственного падения на землю - все это проявление действия динамических физических перегрузок на тело человека или его отдельные части.

Ускорение при столкновении с землей может достигать достаточно больших значений и приводить к травмам, в том числе смертельным. Появление машин и механизмов, движущихся с большими линейными и угловыми скоростями, резко увеличило опасность физических травм при взаимодействии человека с техническими системами. Развитие авиации привело к увеличению перегрузок при взлетах и посадках, а также в случаях падения летательных аппаратов на землю. Появление разнообразных наземных транспортных средств также привело кпроявлению действия опасных для человека ускорений при резких остановках, столкновениях и поворотах. Во всех перечисленных случаях человек сталкивается с изменением скорости движения.

Динамические физические перегрузки связаны с проявлением действия второго закона Ньютона (F=ma), в силу которого исследуемая опасность физических перегрузок для человека возникает из-за силы F, которая действует на него в моменты резких ускорений или замедлений движения. Физические перегрузки такого рода, в свою очередь, являются следствием первого закона ньютоновской динамики - закона инерции, поэтому их еще называют и инерционными.

Одну из основных опасностей в случае динамических нагрузок представляют собой травмы костей скелета или внутренних органов. Прочность человеческого скелета может оказаться недостаточной по отношению к действующей на него силе и повлечь за собой переломы костей. Внутренние органы также могут смещаться и травмироваться под действием физических перегрузок, что может приводить к внутренним кровотечениям, а также к скрытым или явным нарушениям их структуры. Ушибы головного мозга, смещение внутримозговых жидкостей при падениях и столкновениях могут повлечь за собой полную или частичную потерю сознания, а также заболевание мозга или его гибель в результате необратимых изменений.

Все случаи динамических перегрузок, приводящие к травмам, наносят ущерб здоровью человека и могут повлечь за собой летальный исход в зависимости от степени тяжести понесенного ущерба. В общем случае локальные травмы менее опасны, нежели те, которые вызывают целостные нарушения организма чело века, но следует иметь в виду, что даже незначительные на первый взгляд травмы могут приводить к смертельным исходам. В случаях травмы фактор времени, особенно при потерях сознания или кровотечениях, может иметь решающее значение.

Статические перегрузки. В отличие от динамических, статические физические перегрузки не связаны с ускорениями.

Человек может подвергаться действию статических физических нагрузок, оказавшись в завале под слоем снега в результате схода снежных лавин, под слоем земли при обрушении кровли подземных выработок или под обломками обрушившихся зданий, если при этом сохраняется доступ воздуха для дыхания. Как показывает опыт, в случае статических перегрузок одним из решающих показателей их вредного и опасного влияния на организм человека оказывается длительность воздействия постоянно действующего давления, обусловленного силой тяжести, приходящейся на квадратную единицу площади тела человека.

С опасными и вредными факторами гидростатического давления человек сталкивается, например, при погружении в воду на большую глубину или при подъеме на высокую гору. Такого рода физические статические нагрузки называют декомпрессионными. Декомпрессионные статические перегрузки возникают у человека при быстром изменении давления окружающей среды и вызывают болезненные состояния, которые называют декомпрессионной болезнью.

Гидростатическое давление P подчиняется закону Паскаля (P-P_о=rgh)для несжимаемой жидкости. Здесь g- стандартное ускорение свободного падения, r - плотность жидкой (или газообразной) среды, P_о - нормальное (например, атмосферное) давление. Величина гидростатического давления (разности Р-Р_о) в силу закона Паскаля оказывается связанной с изменением глубины h погружения, и потому статическая перегрузка, измеряемая перепадом давления, тем больше, чем больше соответствующий перепад h глубины. Перепад давлений в атмосфере при подъеме на гору подчиняется тому же закону Паскаля и изменяется с высотой h этого подъема, но плотность r воздушной среды невелика и потому перепад давления становится заметным лишь при больших значениях высоты h. Вода же имеет значительно большую плотность, и величина физической перегрузки (перепада Р-Р_о давления) в воде заметна при значительно меньших значениях глубины h погружения.

В полной мере действие статических перегрузок обнаружилось лишь тогда, когда технический прогресс привел человека к осознанию опасностей, связанных с длительным пребыванием в среде со значительными отклонениями гидростатического (в том числе атмосферного) давления в окружающей его среде от привычных (нормальных) его значений. Человек легко поднимается на гору высотой в восемьдесят метров, но глубина погружения без дыхательного аппарата на 40-45 метров в общем случае является для нетренированного человека предельной.

Действие стационарных (не зависящих от времени) повышенных или пониженных значений гидростатического давления на физиологическое состояние человека может граничить с пределами его выносливости и жизнеспособности. Человеческий организм адаптируется к перегрузкам такого рода, но происходит это достаточно медленно и только в том случае, когда абсолютная величина нагрузки не слишком велика.

Эволюция приспособила людей к жизнедеятельности в весьма ограниченной области их существования, которая характеризуется достаточно узким диапазоном параметров среды привычного обитания. Научно-технический прогресс, расширяя сферы жизнедеятельности человека, открыл ему доступ в недоступные ранее области обитания, поэтому в целях безопасности необходимо изучать особенности действия на человека опасных и вредных факторов физических перегрузок в различных условиях.