Время остановки падения. Импульс силы

Для абсолютно твердого тела, падающего на абсолютно твердую поверхность, то есть при абсолютном отсутствии эла­стичных элементов, время удара о поверхность стремится к 0, а его сила - к бесконечности.

В реальных условиях все несколько мягче.

Благодаря наличию эластичных элементов в страховочной цепи, и, прежде всего, веревки, остановка падения не происхо­дит мгновенно: для погашения энергии падения необходимо некоторое время. Сила удара (максимальная динамическая нагрузка), также не является беспредельной, а зависит, как мы уже говорили, от динамических качеств веревки и фактора па­дения.

Произведение величины силы на время ее действия называет­ся ИМПУЛЬСОМ СИЛЫ.

Если максимальная динамическая нагрузка (при заданном факторе падения) является постоян­ной и не зависит от абсолютной высоты падения (Н), импульс силы, напротив, зависит от высоты падения и нарастает с уве­личением скорости падающего тела.

Более длинная веревка остановит наше падение за большее время, по сравнению с короткой.

Например, если для падения с высоты H1 необходимое время остановки падения будет равно T1, а для Н2 - Т2, и отношение высот равно Н2 / H1 = R, то отношение времен торможения до полной остановки будет T2 / T1 = квадратный корень из R.

То есть если при падении с высоты Н1 = 1 м для остановки падения понадобится время T1 = 0, 2 сек, то время остановки падения Т2 на глубину Н2 = 9 м будет равно:

H2/H1 = R = 9/1 = 9

T2/T1 = корень квадратный из 9 = 3

Т2 = 3 T1 = 3 Х0, 2 сек = 0, 6 сек

То есть для остановки падения нужно в три раза более продолжительное время.

Следовательно, более высоким и продолжительным будет и импульс силы (Рис. 6).

Иллюстративно кривые на рисунке - это изменение величины тормозящей силы и в то же время ускорения-перегрузки, останавливающих падающего, а импульс силы в обоих случаях соответствует площади, ограниченной кривой нарастания и падения нагрузки-ускорения.

Время действия тормозящих ускорений и импульса силы не имеет значения для веревки, Но для человека вовсе нежелательно, чтобы нагрузка на него действовала более продолжительное время.

При малой величине произведения приложенной силы на время удара, то есть при кратком импульсе силы, человеческое тело легко вы­держивает большие нагрузки.

Эта же нагрузка, но при более продолжительном импульсе силы, то есть при большем значении произведения величины приложенной силы на время ее дейст­вия, может привести к много более тяжелым последствиям.

Вопрос влияния импульса силы, ускорений и перегрузок на организм человека достаточно хорошо изучен специалистами в области летательных аппаратов и сопутствующих сфер медицины.

В рамках этой работы не представляется возможным детально разбираться в тонкостях этих понятий.

Очевидно лишь то, что конструкция современных веревок ограничивает величину усилий, воздействующих на человека величиной максимальной динамической нагрузки, а время этого воздействия весьма мало, так как МДН возникает лишь в самом пике - в мертвой точке остановки падения, после чего быстро ослабевает.

Иными словами импульс силы, возникающей при срыве на веревке вполне переносим и достаточно безопасен.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ:

- При падении с большой высоты возникающая сила тор­можения действует на тело, удерживаемое веревкой, более про­должительное время.