Koľko g človek vydrží? Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation
Koľko g človek vydrží?
Odpoveď:
Táto otázka je synonymom pre otázku maximálneho zrýchlenia alebo maximálnej sily, ktorá môže pôsobiť na ľudský organizmus bez jeho poškodenia. Zrýchlenie popisuje zmenu rýchlosti v priebehu času. Od Newtona vieme, že existuje priame spojenie medzi silou, ktorá pôsobí na teleso, a zrýchlením, ktoré zažíva ako výsledok - sila sa rovná hmotnosti telesa krát zrýchlenie. Jednou z foriem zrýchlenia, ktorá určuje náš život na Zemi, je gravitačné zrýchlenie, ktoré sa označuje ako „g“. Určuje gravitačnú silu, ktorá na nás pôsobí. V blízkosti zemského povrchu je takmer konštantná (g = 9,81 m/s2).
Gravitačné zrýchlenie - 1 g - sa používa ako miera iných zrýchlení. Počas akcelerácie automobilu zažívajú cestujúci akceleráciu približne 0,3 g, vodič závodného automobilu Formule 1 pri štarte 1-1,5 g a v zákrutách až 5 g. Letové manévre osobného lietadla sú navrhnuté tak, aby zaťaženie cestujúcich nepresiahlo 1,5 g. Astronauti zažívajú pri štarte zrýchlenie 3 - 4 g a na svojej obežnej dráhe okolo Zeme sú bez váhy (0 g). Pri opätovnom vstupe do zemskej atmosféry sú astronauti v americkom raketopláne vystavení zaťaženiu približne 1,5 g a v ruských kapsulách Sojuz až 10 g. Na horských dráhach možno krátkodobo dosiahnuť až 6 g.
Pokiaľ ide o otázku, aké zaťaženie g človek vydrží, zohráva dôležitú úlohu nielen úroveň zrýchlenia, ale aj perióda a predovšetkým smer, ktorým toto zaťaženie pôsobí. Ak je človek v sede a je zrýchlený smerom hore, vzniká pocit väčšej telesnej hmotnosti a od približne 3 g je pre neho takmer nemožné vstať. Najmä vysoké zaťaženie g ovplyvňuje náš krvný obeh. Pri pozitívnom zrýchlení smerom hore klesá krv do nôh. To má za následok poruchy zraku po niekoľkých sekundách pri 2 - 4 g a 5 - 6 g, bezvedomí v dôsledku obmedzeného prietoku krvi mozgom. Len čo sily pozitívneho zrýchlenia prestanú byť účinné, krvný obeh v mozgu a očiach je opäť normálny a dôjde k prebudeniu z bezvedomia.
Negatívne zrýchlenia smerom nadol, počas ktorých prúdi krv do hlavy, môžu ľudia znášať oveľa ťažšie. Stresy do -1 g, napríklad u osoby, ktorá je postavená na hlavu, sú zdravými ľuďmi zvyčajne tolerované bez problémov. Aj malé prekročenia tejto značky sú vnímané ako veľmi nepríjemné a za určitých okolností dokonca bolestivé v dôsledku pocitu tlaku v hlave a očiach. Takzvaný efekt „redout“ môže byť nastavený na približne -3 g. Toto je zhoršenie zraku spôsobené krvou vtláčanou do hlavy a tým do sietnice a krvných ciev oka. To spôsobí, že zorné pole bude zafarbené červenou farbou. Od -5 g môže tiež viesť k bezvedomiu. Ďalej po niekoľkých sekundách pri tomto zaťažení existuje riziko, že cievy prasknú a začne krvácanie do mozgu.
Zrýchlenia, ktoré pôsobia kolmo na os tela, sú pre ľudský organizmus oveľa ľahšie zvládnuteľné. Do asi 6 g je vnímaný zvýšený tlak na podporné časti tela. Dýchanie je ťažké až do 12 g a hladina kyslíka v krvi klesá. Tomu sa dá čeliť zvýšeným obsahom kyslíka v dychu, takže sa zdá byť možné zaťaženie 15 - 20 g bez ohrozenia tela. Okrem namáhania krvného obehu a dýchania znamenajú vysoké zrýchlenia tiež veľké sily na ľudskú kostru a svaly, ktoré môžu viesť k zraneniam. Piloti a astronauti sú po dlhú dobu vystavení vysokému zaťaženiu g. Na svoje misie budete pripravení prostredníctvom špeciálneho fyzického tréningu, zameraného predovšetkým na posilnenie svalov krku, nôh a chrbta. Piloti a astronauti navyše na tento účel nosia tlakové obleky. Aby boli astronauti pri opätovnom vstupe do kapsúl schopní odolať veľmi vysokému zaťaženiu g, ležia proti smeru letu v ľahu.