Kodėl nusileidimas ant smėlio skauda mažiau nei ant betono?
Trumpas atsakymas: Nusileidimas ant smėlio skauda mažiau, nes smėlis pasiskirsto ir sulėtina kritimą labiau nei kietas betonas. Kuo ilgiau lėtėjate, tuo mažesnė jėga veikia jūsų kūną, todėl jaučiate mažiau skausmo.
Trumpas paaiškinimas
Kai atsitrenkiate į žemę, jūsų kūnas iš greito judėjimo pereina į sustingimą. Jei sustojimas įvyksta labai greitai, jūsų kūnas pajunta didelę jėgą. Betonas yra kietas ir sustabdo jus beveik akimirksniu.
Smėlis po jumis pasislenka ir susispaudžia, todėl jums sustabdyti reikia daugiau laiko ir atstumo. Mažesnė didžiausia jėga sumažina sužalojimus ir skausmą. Smėlis taip pat paskirsto jėgą didesniame plote ir sugeria dalį energijos, kai grūdeliai juda.
Taigi smėlis amortizuoja kritimą, palyginti su betoninėmis ar asfalto sienomis, kurios beveik nejuda.
Ką sako fizika
Įvardyti dėsniai / principai: Pagrindinė idėja yra impulso-momento principas.
Momentas yra masės ir greičio sandauga. Impulsas yra jėga, padauginta iš jėgos veikimo laiko. Norint sustabdyti tą patį momentą, ilgesnis stabdymo laikas reiškia mažesnę vidutinę jėgą.
Minkšti paviršiai, tokie kaip smėlis, padidina stabdymo laiką ir atstumą, nes grūdeliai juda, susispaudžia ir slysta. Jie taip pat paverčia dalį kinetinės energijos (judėjimo energijos) kitomis formomis, tokiomis kaip šiluma ir energija, reikalinga smėlio grūdeliams judinti. Betonas labai nesideformuoja, todėl stabdymo laikas yra trumpas, o didžiausios jėgos – didelės.
Slėgis (jėga plotui) taip pat svarbus: smėlis gali nuskęsti po kūno dalimis ir paskirstyti jėgą didesniame plote, sumažindamas slėgį bet kurioje vietoje. Medžiagos, kurios labai deformuojasi – putplastis, smėlis arba deformacijos zonos – sumažina didžiausias jėgas ir traumų riziką.
Kaip mes tai žinome: fizikai ir saugos inžinieriai testuoja kritimus ir susidūrimus naudodami jėgos jutiklius ir didelės spartos kameras. Eksperimentai rodo, kad minkštesni, deformuojantys paviršiai sukuria ilgesnį lėtėjimo laiką ir mažesnes didžiausias jėgas, o traumų duomenys atitinka šiuos rezultatus .
Pastebėk aplink
- Nusileidimas smėlėtame paplūdimyje, o ne šaligatvyje
- Gimnastikos kilimėliai, kurie susispaudžia, kad apsaugotų sportininkus
- Automobilio deformacijos zonos, kurios suspaudžiamos, kad sumažintų jėgą susidūrimo metu
- Oro pagalvės arba šalmai, kurie padidina stabdymo kelią ir paskirsto jėgą
Išbandymas
Kritimo ir smūgio bandymas
Sauga: naudokite lengvą daiktą ir atlikite šį bandymą ant grindų, kad išvengtumėte pažeidimų ar sužalojimų.
Priemonės
- mažas žaislas arba guminis kamuoliukas
- kietu viršeliu knyga
- sulankstytas rankšluostis
- smėlio dėžė arba dubuo su smėliu
Žingsniai
- Numeskite žaislą iš mažo aukščio ant knygos ir stebėkite, kaip jis atšoka arba kaip greitai sustoja.
- Numeskite žaislą iš to paties aukščio ant sulankstyto rankšluosčio ir palyginkite atšokimo ir sustojimo judesį.
- Numeskite žaislą iš to paties aukščio į smėlį arba smėlio dėžę ir stebėkite, kaip jis lėčiau grimzta ir sustoja.
- Palyginkite, kuris paviršius privertė žaislą sustoti švelniau, o kuris – labiausiai. Ką tai rodo: Minkštesni, judantys paviršiai pailgina stabdymo laiką ir sumažina staigią smūgio jėgą.
Žodžiai, kuriuos verta žinoti
- Impulsas: jėga, padauginta iš veikimo laiko; ji keičia pagreitį.
- Intensas: judėjimo matas, lygus masei padauginus greitį (greitis su kryptimi).
- Lėtėjimas: lėtėjimas; greičio mažėjimas laikui bėgant.
- Energijos išsisklaidymas: kai judėjimo energija virsta šiluma arba medžiagos judėjimu, todėl mažiau energijos lieka judėjimo pavidalu.
Dažni klausimai
Ar gilesnis smėlis visada apsaugo kritimą nuo pavojų?
Paprastai taip, nes gilesnis smėlis suteikia daugiau judėjimo galimybių ir laiko sustoti, tačiau labai nelygus smėlis vis tiek gali sukelti raumenų pasisukimus ar čiurnos traumas.
Ar žolė tokia pat saugi kaip smėlis?
Žolė gali būti saugesnė už betoną, bet dažnai ne tokia gera kaip smėlis, nebent ji būtų gili ir minkšta; po ja gali būti kietas dirvožemis.
Ar kieti batai gali apsunkinti kritimą ant smėlio?
Kietpadžiai batai gali sutelkti jėgą mažuose plotuose ir sumažinti amortizacijos efektą, todėl minkštesni padai padeda.
Kodėl kai kurie žmonės vis dar susižeidžia ant smėlio?
Jei griūvate nepatogiai, atsitrenkiate į užkastą objektą arba važiuojate dideliu greičiu, net smėlis gali neapsaugoti nuo traumų.