Каска, пуля и арбуз… или… болт летит со скоростью стрелы

Каска, пуля и арбуз… или… болт летит со скоростью стрелы
03.04.2015 Дина

Как часто от бывалых наставников мы слышим: «Каска не спасет, а ещё в ней неудобно, да и ещё и денег стоит!»
В зависимости от того, как промышленные альпинисты относятся к ношению каски, их можно разделить на три типа:

  • те, кто надевает каску всегда;
  • те, кто надевает каску по настроению;
  • те кто, принципиально работает без каски.

В данной статье мы попытаемся высказать аргументы «за» применению каски при выполнении работ.
Эта статья не для тех, кто принципиально не носит каску и не собирается, а для тех, кто начинает работать и для тех, кто сомневается и задумывается: «А может быть нужно?».

Начнем с аксиомы:
Каска – важнейший элемент безопасности промышленного альпиниста.
Периодически при работе на голову падают разные предметы: штукатурка, плоскогубцы, молотки, отвертки, стройматериалы. А ещё во всяких узостях мы самостоятельно прикладываемся о балки, уголки, арматуру.
Так почему же мы не защищаем свою важнейшую часть тела – голову?
Всем понятно, что каска не спасет вашу голову, если на вас упадет бетонная плита весом в тонну.
Попробуем поспорить с фразой: «Ой, ну а что мне будет от куска штукатурки?».
Для того, чтобы понять, что будет, рассмотрим небольшой пример:
Падение мелких и легких предметов обычно также не представляет собой угрозу, но только в том случае, если этот предмет падает с малой высоты.
Если рассматривать не статическую нагрузку, а именно удар, то травмирующий эффект зависит от трех факторов: вес предмета, его скорость и как ни странно площадь удара.
Кинетическая энергия, а, следовательно, и максимальная энергия удара, прямо пропорциональна массе и квадратична скорости падающего предмета. То есть скорость падающего предмета является определяющим фактором при ударе.
В качестве примера можно рассмотреть принцип действия огнестрельного оружия: поражение достаточно легким предметом, 9-граммовой пулей, летящей с высокой скоростью.
При ударе в голову возможно три крайних варианта развития событий:

Ударяющий предмет проходит голову насквозь. В качестве аналогичного примера можно рассмотреть выстрел в арбуз или яблоко. Для реализации такого сценария необходима значительная скорость падающего предмета, маленькая площадь соприкосновения. Также предмет должен попасть в достаточно уязвимую точку головы. Результатом является смерть пострадавшего.

Ударяющий предмет попадает в голову на высокой скорости, однако не достаточной для того, чтобы пробить голову насквозь. В случае если предмет не рикошетит от черепа, его энергия тратится на деформацию головы. Следствием является тяжелое сотрясение мозга, черепно-мозговая травма или смерть.

Ударяющий предмет рикошетит от головы. Для этого оба соударяющихся предмета должны быть упругими (то есть не разрушаться в момент удара). Также необходимо значительное отличие массы ударяющего предмета от массы головы. Это наиболее безопасный вариант удара. При рикошете количество переданной энергии минимально – как следствие минимальна и сила удара.
Вернемся к будням промышленного альпинизма и для большей наглядности произведем небольшие расчеты.
Скорость предмета, приобретаемая при падении с определенной высоты, равна квадратному корню из удвоенного расстояния, умноженного на ускорение свободного падения:
V = v(2gh)
Ситуация №1:
Болт (скажем, грамм 40) выпадает из рук вашего напарника и летит вниз прямо на вас, находящегося ниже на 5 метров. Скорость болта после пролета этих 5 метров будет составлять 10 м/c. При желании несложно рассчитать импульс или кинетическую энергию, приходящуюся на нашу бедную голову в этот момент.
На практике же, если болт попадет в незащищенную каской голову – скорее всего образуется синяк.

Ситуация №2:
Та же самая, но высота падения– 15 метров. Болт приобретет скорость 17 м/c. (скорость хорошего броска). При попадании в незащищенную голову возможна поверхностная рана и легкое оглушение.

Ситуация №3:
Та же самая, но высота падения – 50 метров. При встрече с объектом скорость достигнет 31 м/c. При попадании в незащищенную голову торцом болт может пробить череп и войти в мозг.

Ситуация №4 (для абсолютной наглядности):
И, наконец, болт, пролетевший 100 метров, приобретает скорость около 45м/c.
Вывод:
Каска предназначена для защиты от небольших предметов, падающих с большой высоты. Эти предметы способны приобрести значительное ускорение и нанести значительные повреждения незащищенной голове.

О каске можно сказать, что она, благодаря жесткости и своей системе подвеса, заставляет падающий предмет взаимодействовать не с отдельным кусочком черепа, а со всей поверхностью скорлупы. Как следствие возрастает жесткость системы голова-каска и увеличивается вероятность рикошета.

И вообще, привычка – подходя к верёвке, надевать каску – очень хорошая и полезная.

Все результаты поиска