Перегрузка (отношение сил)
Перегру́зка — отношение фактической силы взаимодействия тела с опорой к весу тела (силе гравитационного притяжения), измеренному на Земле на уровне моря[1][2][3]. Будучи отношением двух сил, перегрузка является безразмерной величиной[4], однако часто перегрузка указывается в единицах стандартного ускорения свободного падения g (произносится как «же»), равного 9,80665 м/с²[5][6]. Перегрузка в 0 g испытывается телом, находящемся в состоянии свободного падения под воздействием только гравитационных сил, то есть в состоянии невесомости[4]. Перегрузка, испытываемая телом, находящимся в покое на поверхности Земли на уровне моря, по определению равна 1[4].
Перегрузка — векторная величина[4]. Для живого организма очень важно направление действия перегрузки. При перегрузке органы человека стремятся оставаться в прежнем состоянии (равномерного прямолинейного движения или покоя). При положительной перегрузке (ускорение направлено от ног к голове, а вектор перегрузки — от головы к ногам) кровь уходит от головы в ноги, желудок опускается вниз. При отрицательной перегрузке увеличивается приток крови к голове. Наиболее благоприятное положение тела человека, при котором он может воспринимать наибольшие перегрузки — лёжа на спине, лицом к направлению ускорения движения, наиболее неблагоприятное для перенесения перегрузок — в продольном направлении ногами к направлению ускорения. При столкновении автомобиля с неподвижной преградой сидящий в автомобиле человек испытает перегрузку спина — грудь. Такая перегрузка переносится без особых трудностей. Обычный человек может выдерживать перегрузки до 15 g около 3—5 секунд без потери сознания. Перегрузки от 20—30 g и более человек может выдерживать без потери сознания не более 1—2 секунд в зависимости от величины перегрузки.
Одно из основных требований к военным летчикам и космонавтам — способность организма переносить перегрузки. Тренированные пилоты в противоперегрузочных костюмах могут переносить перегрузки от −3…−2 g до +12 g[7]. Обычно при положительной перегрузке 7—8 g в глазах «темнеет», пропадает зрение, и человек постепенно теряет сознание из-за отлива крови от головы. Сопротивляемость к отрицательным, направленным вверх перегрузкам, значительно ниже. Космонавты во время взлёта переносят перегрузку лёжа. В этом положении перегрузка действует в направлении грудь — спина, что позволяет выдержать в течение нескольких минут перегрузку в несколько единиц g. Существуют специальные противоперегрузочные костюмы, задача которых — облегчить действие перегрузки. Костюмы представляют собой корсет со шлангами, надувающимися от воздушной системы и удерживающими наружную поверхность тела человека, немного препятствуя оттоку крови.
Перегрузка увеличивает нагрузку на конструкцию машин и может привести к их поломке или разрушению, а также к перемещению незакреплённого или плохо закреплённого груза. К примеру, в Российской Федерации максимальная эксплуатационная маневренная перегрузка для гражданских лёгких самолётов должна быть не меньше чем для самолётов нормальной и переходной категорий, где G — максимальный расчетный взлетный вес самолёта, кгс[8].
Примеры перегрузок и их значения:
| Пример перегрузки | Значение перегрузки, g |
|---|---|
| Человек (или любой предмет), в неподвижном состоянии относительно Земли, на уровне моря | 1 |
| Пассажир в самолёте при взлёте | 1,5 |
| Парашютист при приземлении со скоростью 6 м/с | 1,8 |
| Парашютист при раскрытии парашюта | до 10 (По-16, Д1-5У); до 16 (Ут-15 сер. 5) |
| Космонавты при спуске в космическом корабле «Союз» | до 3,0—4,0 |
| Лётчик спортивного самолёта при выполнении фигур высшего пилотажа | от −7 до +12 |
| Перегрузка (длительная), соответствующая пределу физиологических возможностей человека | 8,0—10,0 |
| Лётчик реактивного истребителя при катапультировании | 15,0—20,0 |
| Рекорд при несмертельном аварийном спуске космического корабля «Союз» | 20—26 (по разным данным)[9]:37[10][11] |
| Максимальная перегрузка, возможная на центрифуге ЦФ-18 | 30 |
| Рекорд максимальной добровольной (эксперимент) кратковременной перегрузки человека. Джон Пол Стэпп | 46,2 |
| Даррен Тейлор, известный под псевдонимом «Профессор Всплеск[англ.]», испытывает перегрузку, когда ныряет с высоты 11 метров в детский бассейн, с высотой воды в нём всего 30 сантиметров | 60—70 |
| Предыдущий рекорд (кратковременной) перегрузки автомобиля, при которой человеку удалось выжить[12] | 179,8 |
| Во время крушения шаттла «Челленджер» кабина с 7 астронавтами, падая с высоты более 20 км, ударилась о поверхность Атлантического океана со скоростью около 333 км/ч, испытав перегрузку свыше 200 g. Никто не выжил[13]. | свыше 200 |
| Наибольшая (кратковременная) перегрузка, при которой человеку удалось выжить. Кенни Брак, IRL IndyCar, авария в последней гонке сезона в Форт-Уорте. | 214 |
| Перегрузка, которую испытала автоматическая межпланетная станция «Венера-7» при торможении в плотных слоях атмосферы Венеры | 350 |
| Перегрузка, которую может выдержать твердотельный накопитель (SSD) | 1500 |
| Перегрузка артиллерийского снаряда при выстреле (в начале ствола) | 47 000 |
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Перегрузка / Самохвалов С. Н. // Объекты военные — Радиокомпас / [под общ. ред. Н. В. Огаркова]. — М. : Военное изд-во М-ва обороны СССР, 1978. — С. 280. — (Советская военная энциклопедия : в 8 т. ; 1976—1980, т. 6).
- ↑ Перегрузка // Военный энциклопедический словарь. — 2-е изд. — М.: Воениздат, 1986. — С. 546. — 863 с. — 150 000 экз.
- ↑ Невесомость // Космонавтика : Маленькая энциклопедия. — 2-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1970. — С. 316—317.
- ↑ 1 2 3 4 Большая политехническая энциклопедия, 2011, Перегрузка.
- ↑ Декларация III Генеральной конференции по мерам и весам (1901) (англ.). Международное бюро мер и весов. Дата обращения: 9 апреля 2013. Архивировано 14 августа 2017 года.
- ↑ Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — С. 237.
- ↑ Высший пилотаж лёгких машин (недоступная ссылка)
- ↑ 23.337. Эксплуатационные маневренные перегрузки / КонсультантПлюс. www.consultant.ru. Дата обращения: 27 февраля 2022. Архивировано 27 февраля 2022 года.
- ↑ Смиренный Л. Весомая невесомость // Наука и жизнь. — 2007. — № 5. — С. 36—42. Архивировано 16 апреля 2013 года.
- ↑ «Союз» без номера. В 1975 году советские космонавты выжили, упав из космоса. Аргументы и Факты (27 ноября 2014). Дата обращения: 26 августа 2016. Архивировано 24 августа 2015 года.
- ↑ В 1975 году советские космонавты дважды избежали смерти за один полёт. РИА Новости (2 июля 2010). Дата обращения: 26 августа 2016. Архивировано 7 июня 2013 года.
- ↑ Grandprix.com — Drivers — David Purley Архивная копия от 31 июля 2021 на Wayback Machine (англ.)
- ↑ Kerwin, Joseph P. Joseph P. Kerwin to Richard H. Truly (28 июля 1986)
Литература
[править | править код]- Перегрузка // Большая политехническая энциклопедия / Сост. В. Д. Рязанцев. — М.: Мир и Образование, 2011. — 704 с. — ISBN 978-5-94666-621-3.
 | В другом языковом разделе есть более полная статья g-force (англ.). |