Почему прыжки в воду с большой высоты смертельны?

Если я прыгну прямо с самолета прямо в океан, почему это то же самое, что прыгнуть прямо на землю?

Вода - это жидкость, в отличие от земли, поэтому я ожидал, что, нырнув прямо в воду, я войду в нее аэродинамически, а затем замедлится в воде.

Связанный: физика.stackexchange.com/q/106826/ 29216
Это будет не совсем то же самое, что и наземная катастрофа, но, тем не менее, фатальная; и я удивлен, что никто еще не использовал слово «импульс» в своих ответах!
Включение тега экспериментальной физики в этот вопрос кажется довольно болезненным.
Быть без сознания и тяжело раненым на суше — плохо. Однако быть без сознания и тяжело раненым в открытом океане действительно отстойно.
@Christian посмотрите на мой ответ для подробного объяснения, что ни тяжелое ранение, ни бессознательное состояние под водой не являются реальной проблемой в этом контексте. Дело в том, что это намного хуже. :)
@VolkerSiegel Ну, я не врач, но я считаю, что разрушение ваших костей может рассеять значительное количество энергии. Я имею в виду безумные падения, которые пережили люди: en.wikipedia.org/wiki/Vesna_Vulovi%C4%87 ветераны сегодня.com/2011/05/09/…
Взгляните на раздел «Отчет за 2009 год» на этой странице — похоже, это было больше похоже на «несколько сотен метров». Имеет больше смысла для меня.
Зарегистрировано как минимум несколько случаев падения людей с самолетов (на относительно небольшой высоте) и выживших, некоторые после удара о воду, а некоторые ударились о более или менее твердую землю. А 33 человека пережили прыжок с моста Золотые Ворота высотой около 245 футов.
@HotLicks Вам нужно около 450 м, чтобы достичь конечной скорости. Так что большинство самолетов должны подойти, но мост Золотые Ворота не очень.
@VolkerSiegel Хорошо, посмотрите раздел «См. также» статьи в Википедии и другую ссылку, которую я разместил.
Я посмотрел историю Клиффа Джадкинса по второй ссылке - если я правильно прочитал, его парашют не раскрылся, но он все еще был связан с парашютными стропами, основной парашют, который был в основном сложен, и парашют пилота, который используется для раскрытия основного парашюта. С точки зрения физики это действительно далеко от свободного падения.
Что нужно делать, когда вы падаете в воздухе без парашюта, так это как можно больше распластаться. Это замедляет тело примерно до 60 миль в час, по сравнению с 2-3-кратной скоростью при падении ногами вперед. Затем, конечно же, в последний момент перед входом в воду вы принимаете вертикальное положение. Простой!
(И если вы не находитесь прямо над водоемом, но он находится в пределах видимости, падающий человек (без «птичьего костюма») может достичь коэффициента планирования примерно 1: 1, поэтому вам следует стремиться к воде.)
почему это то же самое, что прыгать прямо на землю ? Что значит «это» быть «то же самое»?
Аэродинамический? Гидродинамический?

Ответы (6)

Когда вы войдете в воду, вам нужно «убрать воду с дороги». Допустим, вам нужно убрать с дороги 50 литров воды. За очень короткое время вам нужно переместить эту воду на несколько сантиметров. Это означает, что воду нужно сначала разогнать за это короткое время, а ускорение 50 кг материи собственным телом за это очень короткое время деформирует ваше тело, независимо от того, является ли материя твердой, жидкой или газообразной.

Самое интересное, что не имеет значения , как вы входите в воду — на самом деле не имеет значения (с точки зрения смертельного исхода), в каком положении вы входите в воду с высокой скоростью. И вы будете замедлять свою скорость в воде, но слишком быстро, чтобы ваше тело не успевало за силами, создаваемыми различными частями вашего тела, которые замедляются в разное время.

В основном я делаю очень грубую оценку, убьет ли это, только принимая во внимание один фактор, что воду нужно убрать. И заключаю, что он все равно будет убивать, так что я даже не пытаюсь найти все другие способы, которыми он мог бы убить.

Обновление - исправлено :

Одним из эффектов, не учитываемых при оценке, является поверхностное натяжение. Соответствующую часть сил
он вроде бы не вызывает - вклад есть, но пренебрежимо мал. Это зависит от размера объекта, который входит в воду - для маленького объекта он будет другим.

(см. ответы Сколько сил при входе в воду связано с поверхностным натяжением? )

Вы забыли про поверхностное натяжение. Это тоже имеет огромное значение. Поверхностное натяжение заставляет поверхность воды вести себя как твердое тело в очень короткие промежутки времени. Если перед вами что-то ударится о воду, чтобы разбить поверхность, это значительно ослабит удар. Но с самолета ты, наверное, все равно был бы мертв
Да, действительно, забыл об этом. Но я думаю, что это не так уж плохо, так как я забыл или проигнорировал почти все, кроме перемещения массы в сторону. На самом деле, даже не заботясь о том, жидкий ли он. Интересный момент, который я пытаюсь сделать, заключается в следующем: простое удаление 50 кг покоящейся массы за это «короткое время» в несколько миллисекунд убьет этого человека, независимо от того, какая материя [так в оригинале].
Что касается поверхностного натяжения - я предполагаю, что у газа нет поверхностного натяжения; Итак, давайте предположим, что кто-то прыгает в сжатый газ той же плотности, что и вода (игнорируя, что газ может разжиматься и т. д.). Если вышесказанное верно, оно все равно должно быть смертельным. Не совсем уверен, возможно поверхностное натяжение имеет значение.
Хм, я не могу это представить. Вы прыгаете в него из вакуума? Или из несжатого газа? Еще отмечу, что космический шаттл не разбивается при столкновении с атмосферой, хотя этот газ гораздо менее плотный. И он может отскакивать от атмосферы, если угол неправильный. Но, тем не менее, мы все можем согласиться, что это смертельно опасно. Я упомянул поверхностное натяжение только потому, что из-за него небольшие прыжки (например, шлепки на животе) так болезненны.
Упоминая об этом, я хотел бы отметить, что имеет значение, как вы входите в воду. Хайдайверы должны тренироваться правильно нырять, чтобы не навредить себе. Они должны научиться вырываться на поверхность и входить в воду. Если бы вы плюхнулись животом с вышки для прыжков в воду (или с тех действительно высоких мест, которые вы видите в шоу), вы, вероятно, шлепнулись бы на поверхность (я полагаю, что «шлепок» - это технический термин). Очевидно, то, как вы входите, имеет такое же значение, как и то, сколько воды вы ускоряете.
@ Джим, ты заставил меня задуматься о поверхностном натяжении - только что задал вопрос об этом: physics.stackexchange.com/questions/106826/…
Влияет ли на эффект тот факт, что вода не сжимается? Когда космический челнок возвращается, атмосфера перед ним сжимается, высвобождая много энергии в виде тепла.
Да, несжимаемость - это одна из многих вещей, которые я не принимаю во внимание, заключая, что «это все равно убьет из-за этого основного эффекта». Может быть, я смогу сделать этот подход более ясным.
Мне не важно, жидкость вы вводите или газ. Или, если быть более точным: плотность имеет значение. Чем выше плотность материала, в который вы прыгаете, тем быстрее замедление и тем сильнее сила, действующая на вас.
Вы уверены, что как бы вы ни приземлились, это всегда так же опасно? Кажется, что приземляться ногами вперед и стараться двигаться как можно меньше в воде намного безопаснее, чем шлепаться животом.
Интересный момент! Так что в данном случае корпус очень "обтекаемый". Это означает, что он может легче двигаться в жидкости. То есть как в газах, так и в жидкостях. Представьте, что человек падает ногами вперед на некоторое расстояние, прежде чем коснуться воды (после падения в необтекаемой позе до этого). Уменьшенное сопротивление воздуха значительно увеличило бы скорость при ударе, так как это происходит в области наиболее плотного воздуха. А потом [...]
[...] после удара обтекаемая поза заставляет человека замедляться медленнее, что помогает выжить. Но может быть слишком поздно: реальная опасность может быть вызвана не быстрым торможением после погружения в воду, а гораздо более быстрым торможением при прохождении через поверхность воды, испытывая эффект поверхностного натяжения. Но тогда ноги вперед — это лучшее, что он может сделать, чтобы справиться с поверхностным натяжением. (Я не делал расчетов, чтобы сравнить эффекты.)
Примечание: просматривая ответы на вопрос, какая часть сил при входе в воду связана с поверхностным натяжением? кажется, поверхностное натяжение здесь не имеет значения.
дв. 1) не описал конечную скорость 2) не упомянул импульс 3) не привел цифры подтверждающие "не имеет значения, как вы входите в воду"
Объяснение хорошее, но ему не хватает проверок. Я хотел бы, чтобы этот ответ включал некоторые цифры. Откуда мы знаем, что кто-то не может выдержать это смещение с минимально достижимой скоростью до удара?

Давайте посмотрим на это с другой стороны: вы просто переходите от одной жидкости к другой. Звучит безобидно, правда? Согласно спецификации задачи, мы находимся на предельной скорости, когда ударяемся о воду. Сила сопротивления (в обеих средах) примерно равна:

Ф Д знак равно 1 2 р в 2 С Д А знак равно р ( 1 2 в 2 С Д А )

Вы можете себе представить, что все, кроме члена плотности, такое же, как при первоначальном переходе от воздушной среды к воде. Это не совсем точно, потому что это очень разные числа Рейнольдса, но здесь этого достаточно.

Это означает, что сила (и, соответственно, ускорение) просто изменится во столько же раз, во сколько изменится плотность. Кроме того, мы знаем, что первоначальное ускорение из-за сопротивления составляло 1 g, чтобы идеально противодействовать гравитации, что является определением конечной скорости. Это приводит к простой оценке ускорения при ударе о воду. Я предполагаю, что мы на уровне моря.

а 2 а 1 знак равно а 2 1 грамм знак равно р ЧАС 20 р А я р знак равно 1000 1,3 а 2 ≈ 770 грамм

Максимальное ускорение, которое может выдержать человек, зависит от продолжительности ускорения , но есть верхний предел, который вы не потерпите (без смерти) ни на какое время. Вы можете видеть из литературы по этому вопросу, что графики НАСА даже не утруждают себя подняться выше 100 г.

Обратите внимание, что изящный вход ныряльщика вам не поможет — это потому, что аэродинамическая позиция также увеличивает скорость, с которой вы попадаете.

Даже «грациозный диувер», входящий вертикально носками вперед, будет страдать от следующего: носки начинают ускоряться с 770 грамм о 0,01 с перед входом головы; за 1 2 а т 2 они поднялись (относительно) на ≈ 37 с м затем и двигаться с ≈ 75 м / с по направлению к голове. Это не звучит здорово.
@HagenvonEitzen И ответчик. Грациозное погружение может помочь. Вы меняете аэродинамический профиль незадолго до удара о воду. Это означает, что вы еще не разогнались с 50 м/с до 150 м/с, когда столкнулись с водой, что означает, что сопротивление составляет менее 1 г в воздухе и, следовательно, менее 770 г в воде. Поскольку сопротивление пропорционально квадрату скорости, если вы сделаете это идеально, вы получите «всего» 86 г. Здесь переключение идеально означает переключение из положения с конечной скоростью 50 м / с в положение 150 м / с в случае, когда вы попали. вода.
@Taemyr Единственной недостающей информацией в этой ветке будет количество времени, в течение которого мы испытываем эти 86 г, и влияние на наше тело, чтобы сделать вывод, возможна ли «идеальная посадка» для выживания в воде.
Чтобы дать какую-то ссылку, согласно работе Джона Стэппа : «Стэпп продемонстрировал, что человек может выдержать по крайней мере 46,2 г (в переднем положении, с соответствующей подвеской). Это самое высокое известное ускорение, с которым добровольно сталкивается человек, установленный на 10 декабря 1954 года».

Подумайте о том, чтобы прыгнуть в бассейн. Сделайте бочку (извините, я имею в виду пушечное ядро, оно просто выскользнуло). Это весело, вы красиво входите в воду и создаете огромный всплеск, вероятно, замачивая свою сестру в процессе (это ее научит). Теперь сделайте наклон живота. Не так весело. Вы вытесняете точно такое же количество воды за то же время, но на этот раз боли намного больше, и вы уходите с красной кожей и, возможно, с синяками. Различия? Вы покрываете больше площади прыжком на животе, чем пушечным ядром.

При экстремальных скоростях ускорение массы воды вашего тела в любом случае убьет вас. Однако на самом деле вас убивает удар о поверхность. Окуните руку в воду... легко. Теперь шлепните по поверхности... это как удар по столу (почти). Давление, вызванное разрушением поверхности, заставляет воду действовать более твердо в более короткие промежутки времени, поэтому они говорят, что столкновение с водой на высокой скорости похоже на столкновение с бетоном; в те короткие времена, это на самом деле как бетон!

Поверхность океана не такая твердая, как земля, но если вы упадете с самолета, вы ударитесь об нее с такой большой скоростью, что давление, скорее всего, убьет вас или нанесет очень серьезные повреждения.

Учитывая сопротивление воздуха, конечная скорость человека непосредственно перед тем, как он достигнет воды, будет не более 150  РС .

Если вы весите 70  кг , что составит кинетическую энергию

1 2 м в 2 знак равно 0,5 × 70 × 150 2  Дж знак равно 787   500  Дж

А это МНОГО энергии, достаточной, чтобы раздавить многие части вашего тела, даже если вы приземлитесь на воду. Как упоминалось в храповой полосе, молекулы воды не могут двигаться в сторону, как они это сделали бы, если бы вы упали с меньшей высоты из-за высокой скорости. Таким образом, вы в основном ударяетесь о полутвердую поверхность, и вся эта энергия возвращается к вам в виде Реактивной (Нормальной) Силы .

Конечная скорость падающего тела намного меньше 464,3 м/с. Это намного больше скорости звука!
При падении человеческое тело достигает ~50 м/с. При вертикальном падении скорость 100-150 м/с.
«Океанское дно» обычно означает землю под океаном, а не поверхность океана. Если вы выпадете из самолета, вы, вероятно, не упадете на дно океана.
@ tpg2114 Людям здесь нужно провести исследование, прежде чем отрицать ответы. hypertextbook.com/facts/JianHuang.shtml Я игнорирую сопротивление воздуха, так что очевидно, что это не так быстро. Это не числовой вопрос, я просто пытался показать, как быстро может двигаться человек, падающий с самолета.
@JoshuaTaylor Ошибка на дне океана была глупой, я признаю, но просто жалко, что из-за этого вы понизили мой ответ.
@ParthVader Я согласен; это было бы плохой причиной для минуса. Обратите внимание, что здесь всего 101 представитель, этого недостаточно, чтобы понизить голос. Это не я минусовал.
Голосование против, скорее всего, было из-за смехотворно высокого значения, которое вы получили за конечную скорость. А сопротивление воздуха?
@ JMCF125 Я просто дал представление о том, какой может быть максимальная конечная скорость чего-либо, падающего с такой высоты. Я не говорил, что вы упадете с такой высоты, это было само собой разумеющимся, есть так много других факторов, которые нужно учитывать. Хотя tpg2114 ошибается, говоря, что человеческое тело не может достичь такой скорости, см. ссылку выше.
Я также считаю, что это невозможно, по крайней мере, не в тропосфере. Вы сами сказали: «Я игнорирую аэродинамическое сопротивление, так что очевидно, что оно не такое быстрое». «Я просто пытался показать, как быстро может двигаться человек, падающий с самолета»: вы только что сказали, что он не может двигаться так быстро из-за сопротивления воздуха! Я думаю, вы должны рассчитать только кинетическую энергию и предположить некоторую разумную скорость, подобную упомянутым выше.
Я все еще не вижу смысла в вычислении скорости, которая, как вы знаете, более чем неточна. Почему бы вам просто не принять разумную скорость ?
Но зачем вообще добавлять числа, если они неверны? Просто чтобы показать, что вы знаете уравнение потенциальной энергии к кинетической? У вас есть числа для разумных значений конечной скорости, так почему бы их не использовать? А цифры, близкие к тому, что у вас по ссылке, которую вы дали, помечены либо как недостоверные, либо прогнозируемые, и рассчитанные на падения с высоты более 11000 м.
Поскольку весь ваш аргумент заключается в том, что «Ваше тело должно поглощать огромное количество кинетической энергии», докажите свою точку зрения точным количеством кинетической энергии, а не тем, которое смехотворно велико. Вы обнаружите, что ваш ответ столь же верен, но его гораздо легче защищать, когда вы используете реальные числа.
Что ж, я понятия не имел, каким может быть разумное значение, поэтому я подумал о том, чтобы рассчитать его без сопротивления воздуха.
Однако расчеты с аэродинамическим сопротивлением также возможны. Но ответ получился бы очень длинным, а мне лень все это печатать, особенно в латексе.
«Если вы выпадете из самолета, вы, вероятно, не упадете на дно океана». Если только ты не утонешь, когда умрешь.
Если вы выпрыгнете из самолета и расправитесь, вы сможете снизить скорость примерно до 55 м/с: hypertextbook.com/facts/JianHuang.shtml .
Я думаю, что мы недооцениваем количество кинетической энергии. Давайте попробуем представить это в перспективе: энергии 787 500 Дж достаточно, чтобы поднять пикап F-150 на крышу 10-этажного здания. Это также означает, что если вы уроните этот пикап с 10-этажного здания в воду, пикап рассеет такое же количество энергии, как и человек. И @ user3058846 означает, что импульс силы будет одинаковым в этих двух ситуациях. (И я думаю, что пикап довольно сильно ударится о воду.)

Я не физик. Поэтому я очень осторожно пытаюсь ответить на вопрос здесь... :)

Физический пример, который может помочь объяснить это, — прыжки со скал. Когда вы пропускаете камень, он «отскакивает» от воды на высоких скоростях. В конце концов он замедляется достаточно, чтобы больше не подпрыгивать, а «погружаться» в воду.

Представьте, что ваше тело делает то же самое. Ваше тело не захочет тонуть в воде при движении с такой начальной высокой скоростью, поскольку ваше тело просто не может вытеснить эту воду достаточно быстро. Итак, есть сила, которая действует обратно на ваше тело.

Для камня не так уж и много. Для мешка с живым мясом, кровью и мозгами это будет выглядеть некрасиво.

Я думаю, что это не очень хорошая аналогия, потому что вертикальная составляющая скорости, когда (прыгающий) камень ударяется о воду, очень мала. Скиппинг предполагает бросание камней горизонтально так, чтобы они ударялись о поверхность воды почти по касательной.
@ user80551 аналогия предназначалась для того, чтобы больше сосредоточиться на силах, которые не позволяют камню просто утонуть. Да, если бы вас «пропустили» по воде, вы, вероятно, получили бы гораздо меньше повреждений, чем при «падении», но концепция та же.

Когда вы едете достаточно быстро, молекулы воды просто не могут уйти в сторону достаточно быстро, чтобы совершить мягкую посадку.

Почему прыжки в воду с большой высоты смертельны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v