Что ощущает человек при перегрузке
Что ощущает человек при перегрузке
У большинства наших граждан слово «спорт» ассоциируется с отличным здоровьем, прекрасной физической формой, повышенной силой и выносливостью.
Но, к сожалению, для некоторых погоня за красотой и здоровьем становится навязчивой привычкой. Такие люди ежедневно, по несколько часов в день проводят в спортивных и тренажерных залах, истязая свой организм чрезмерными физическими нагрузками. Последствием таких перегрузок является проблемы со здоровьем.
При постоянных чрезмерных физических нагрузках организм спортсмена не успевает восстановиться, могут быть проблемы с сердечно-сосудистой системой, опорно-двигательным аппаратом, нервной системой.
Как правило, человек далеко не сразу отдает себе отчет в том, что ему пора «сбавить обороты». Как правило, проходит не один месяц, прежде чем симптомы перетренированности становятся очевидными.
При чрезмерных занятиях спортом в первую очередь нарушается режим сна. Вы с трудом просыпаетесь по утрам, можете спать по 12-14 часов, а время от времени вас беспокоит бессонница. При этом на лицо эмоциональная неустойчивость, которая выражается в частой смене настроения, раздражительности и беспричинных приступах агрессии. Спустя некоторое время постепенно наступает потеря сил. Вам кажется, что привычные для вас спортивные снаряды (гантели, штанги) стали ощутимо тяжелее, а прежние дистанции во время пробежек даются вам с одышкой и сильной усталостью.
Вследствие падения защитных сил организма из-за чрезмерных физических нагрузок человек чаще заболевает острыми респираторными вирусными заболеваниями, а процесс выздоровления длится дольше обычного.
Явным признаком перетренированности является потеря веса, вплоть до полного истощения, постоянные боли в мышцах, суставах и связках. Возможна головная боль и судороги мышц.
Чтобы избежать чрезмерных физических нагрузок, необходимо придерживаться следующих правил:
Никогда не занимайтесь спортом через силу. Если в спортзале или при пробежке вы почувствовали недомогание, то это повод прекратить тренировку.
Перед тем, как начать заниматься спортом, проконсультируйтесь с врачом и тренером. Они смогут составить индивидуальный график тренировок и рассчитать допустимую физическую нагрузку согласно особенностям Вашего организма.
Для того, чтобы избежать переутомления, необходимо вести дневник тренировок. С его помощью будет удобно наращивать нагрузку постепенно.
Даже незначительное недомогание или обострение хронического заболевания должно стать причиной отмены тренировки.
Перегрузки на работе и их последствия для здоровья.
Переутомление возникает в результате чрезмерных регулярных нагрузок, это состояние можно назвать «трудовой невроз». Чаще всего встречается у мужчин 35-45 лет. Это состояние грозит вам, если работа занимает более 10 часов в день, если мысли о ней не покидают и за пределами офиса. В зоне риска люди, совмещающие несколько работ, имеющие ненормированный график, работающие поздно вечером, давно не бывшие в отпуске. Режим, при котором сутки деятельности чередуются с несколькими выходными, тоже не полезен для здоровья.
Систематические переработки, хроническая усталость способны привести к серьезным последствиям для здоровья. Переутомление влияет и на результаты деятельности: усталость понижает интерес к работе, все тяжелее дается решение производственных задач, возрастает недовольство условиями службы, появляется зацикленность на недоделках и недостатках. Начинают преобладать отрицательные эмоции: от повышенной раздражительности до безразличия, апатии.
Проявления переутомления могут быть разными: нарушения сна, головные и мышечные боли, сердцебиение, слабость, подавленность, плохая сопротивляемость инфекциям. Переутомление сначала затрагивает нервную систему, а следом начинают страдать и другие органы и системы организма, могут появиться проблемы в пищеварительной (гастриты, язвы) и сердечно-сосудистой (гипертония, инфаркты) системах.
Последние десятилетия инфаркт все чаще встречается у мужчин среднего и даже молодого возраста. Случаи инфарктов в 30-40 лет – уже не редкость, а довольно распространенное явление. И чаще всего это не врожденные нарушения, а приобретенные из-за недобросовестного отношения к своему здоровью.
Если не задумываться о своем здоровье, то карьера может оборваться на взлете по причинам, совсем не связанным с профессиональной деятельностью. Различного рода интоксикации чаще всего поражают людей, страдающих переутомлением. Протекают они у этих людей в более тяжелой форме и часто заканчиваются летальным исходом. Врачи считают сердечно-сосудистые заболевания «болезнями износа», развивающимися на фоне переутомлений и неврозов. Проблемы, связанные с хронической усталостью и перегрузкой, невозможно решить только визитами к врачам и приемом таблеток. Необходимо корректировать образ жизни, отношение к работе и к себе. Иногда для эффективного решения этих проблем необходима помощь не только невролога или терапевта, но и психотерапевта.
Не»Кароши»й человек
В Петербурге не ведется статистика заболеваний, связанных с переутомлением на работе. Можно только отследить общие тенденции: возрастает количество приобретенных заболеваний у трудоспособных мужчин и женщин связанных с нарушением режима труд-отдых. Чаще с хроническим переутомлением сталкиваются сотрудники, работа которых предполагает большую ответственность, невозможность уйти домой, пока работа не закончена, неполный отпуск, работу в выходные, частые командировки. Также опасна для здоровья работа, связанная с постоянным общением с людьми, с конфликтными ситуациями. Если вы думаете о работе вечером, перед сном, в выходные, во время отпуска, это первый «звоночек», что для сохранения психического и физического здоровья в жизни нужно что-то менять.
Как расслабиться
При легкой, но однообразной физической деятельности утомление возникает и развивается значительно быстрее, чем при разнообразном труде. К тому же, оно имеет, как правило, локальный характер. Устают в основном отдельные работающие органы, обычно руки, спина, зрение или слух. Самая лучшая поза для отдыха, как ни странно, не лежа на диване или сидя в кресле. Физиологи считают, что эффективнее всего мы отдыхаем, сидя на полу, поджав под себя ноги «по-турецки». Эта поза снимает напряжение (и нервное, и мышечное), что позволяет мозгу в это время функционировать без особых усилий. Кроме того, такая поза улучшает работу всех органов нижней половины тела.
Отдыхать от работы нужно регулярно: 5-10 минут несколько раз в течение дня, часовой обеденный перерыв, несколько часов полного переключения на другую деятельность вечером, полноценный сон. В течение рабочего дня нашей нервной системе нужно примерно 5 минут отдыха через каждый час. Длительность от часа до полутора – наиболее комфортный для человека интервал непрерывной работы. Если не отвлекаться от работы более полутора-двух часов, эффективность деятельности резко снижается. Во время этой пятиминутки нужно переключиться, встать из-за рабочего места, хорошо, если есть возможность выйти на улицу.
Ученые подсчитали: чтобы отдохнуть после часа напряженной работы, обычно достаточно 5-10 минут. Если напряженно работать три часа подряд без перерывов, то для восстановления сил понадобится уже целый час. От того, как прошла ночь, зависит, насколько отдохнет мозг, и какой будет работоспособность на следующий день, организму требуется не менее 8 часов сна. Затем – как минимум один выходной в неделю. И, разумеется, нельзя забывать про отпуск. Для здоровья важно, чтобы он продолжался не менее 3–4 недель в году. Можно использовать эти недели подряд, но лучше разбивать отпуск на две части и делать паузу в работе каждое полугодие.
При первых признаках переутомления важно:
Перегрузки и их действие на человека в разных условиях
В авиационной и космической медицине перегрузкой считается показатель величины ускорения, воздействующего на человека при его перемещении. Он представляет собой отношение равнодействующей перемещающих сил к массе тела человека.
Перегрузка измеряется в единицах, кратных весу тела в земных условиях. Для человека, находящегося на земной поверхности, перегрузка равна единице. К ней приспособлен человеческий организм, поэтому для людей она незаметна.
Если какому-либо телу внешняя сила сообщает ускорение 5 g, то перегрузка будет равна 5. Это значит, что вес тела в данных условиях увеличился в пять раз по сравнению с исходным.
При взлете обычного авиалайнера пассажиры в салоне испытывают перегрузку в 1,5 g. По международным нормам предельно допустимое значение перегрузок для гражданских самолетов составляет 2,5 g.
В момент раскрытия парашюта человек подвергается действию инерционных сил, вызывающих перегрузку, достигающую 4 g. При этом показатель перегрузки зависит от воздушной скорости. Для военных парашютистов он может составлять от 4,3 g при скорости 195 километров в час до 6,8 g при скорости 275 километров в час.
Реакция на перегрузки зависит от их величины, скорости нарастания и исходного состояния организма. Поэтому могут возникать как незначительные функциональные сдвиги (ощущение тяжести в теле, затруднение движений и т.п.), так и очень тяжелые состояния. К ним относятся полная потеря зрения, расстройство функций сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем, а также потеря сознания и возникновение выраженных морфологических изменений в тканях.
С целью повышения устойчивости организма летчиков к ускорениям в полете применяют противоперегрузочные и высотно-компенсирующие костюмы, которые при перегрузках создают давление на область брюшной стенки и нижние конечности, что приводит к задержке оттока крови в нижнюю половину тела и улучшает кровоснабжение головного мозга.
Для повышения устойчивости к ускорениям проводятся тренировки на центрифуге, закаливание организма, дыхание кислородом под повышенным давлением.
При катапультировании, грубой посадке самолета или приземлении на парашюте возникают значительные по величине перегрузки, которые могут также вызвать органические изменения во внутренних органах и позвоночнике. Для повышения устойчивости к ним используются специальные кресла, имеющие углубленные заголовники, и фиксирующие тело ремнями, ограничителями смещения конечностей.
Перегрузкой также является проявление силы тяжести на борту космического судна. Если в земных условиях характеристикой силы тяжести является ускорение свободного падения тел, то на борту космического корабля в число характеристик перегрузки также входит ускорение свободного падения, равное по величине реактивному ускорению по противоположному ему направлению. Отношение этой величины к величине называется «коэффициентом перегрузки» или «перегрузкой».
На участке разгона ракеты-носителя перегрузка определяется равнодействующей негравитационных сил — силы тяги и силы аэродинамического сопротивления, которая состоит из силы лобового сопротивления, направленной противоположно скорости, и перпендикулярной к ней подъемной силы. Эта равнодействующая создает негравитационное ускорение, которое определяет перегрузку.
Ее коэффициент на участке разгона составляет несколько единиц.
Если космическая ракета в условиях Земли будет двигаться с ускорением под действием двигателей или испытывая сопротивление среды, то произойдет увеличение давления на опору из-за чего возникнет перегрузка. Если движение будет происходить с выключенными двигателями в пустоте, то давление на опору исчезнет и наступит состояние невесомости.
При старте космического корабля на космонавта действует ускорение, величина которого изменяется от 1 до 7 g. По статистике, космонавты редко испытывают перегрузки, превышающие 4 g.
Способность переносить перегрузки зависит от температуры окружающей среды, содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, длительности пребывания космонавта в условиях невесомости до начала ускорения и т.д. Существуют и другие более сложные или менее уловимые факторы, влияние которых еще не до конца выяснено.
Под действием ускорения, превышающего 1 g, у космонавта могут появиться нарушения зрения. При ускорении 3 g в вертикальном направлении, которое длится более трех секунд, могут возникнуть серьезные нарушения периферического зрения. Поэтому в отсеках космического корабля необходимо увеличивать уровень освещенности.
При продольном ускорении у космонавта возникают зрительные иллюзии. Ему кажется, что предмет, на который он смотрит, смещается в направлении результирующего вектора ускорения и силы тяжести. При угловых ускорениях возникает кажущееся перемещение объекта зрения в плоскости вращения. Эта иллюзия называется окологиральной и является следствием воздействия перегрузок на органы внутреннего уха.
Многочисленные экспериментальные исследования, которые были начаты еще ученым Константином Циолковским, показали, что физиологическое воздействие перегрузки зависит не только от ее продолжительности, но и от положения тела. При вертикальном положении человека значительная часть крови смещается в нижнюю половину тела, что приводит к нарушению кровоснабжения головного мозга. Из-за увеличения своего веса внутренние органы смещаются вниз и вызывают сильное натяжение связок.
Чтобы ослабить действие высоких ускорений, космонавта помещают в космическом корабле таким образом, чтобы перегрузки были направлены по горизонтальной оси, от спины к груди. Такое положение обеспечивает эффективное кровоснабжение головного мозга космонавта при ускорениях до 10 g, а кратковременно даже до 25 g.
При возвращении космического корабля на Землю, когда он входит в плотные слои атмосферы, космонавт испытывает перегрузки торможения, то есть отрицательного ускорения. По интегральной величине торможение соответствует ускорению при старте.
Космический корабль, входящий в плотные слои атмосферы, ориентируют так, чтобы перегрузки торможения имели горизонтальное направление. Таким образом, их воздействие на космонавта сводится к минимуму, как и во время запуска корабля.
Какие нагрузки испытывает пилот и пассажир самолета
Принято считать, что перегрузка в 1g действует на человека, который спокойно стоит или движется прямо с постоянной скоростью. Но, если скорость движения меняется, то меняется вес тела, а с ним и перегрузка. Обычный человек ощущает такие изменения, когда пользуется лифтом или катается в парке на аттракционах. Перегрузку примерно в 1,5 g переносят пассажиры сверхзвукового лайнера при взлете. Принято различать следующие основные виды перегрузок:
· кратковременные (их испытывают, например, водитель и пассажиры автомобиля при аварии);
· положительные, проявляющиеся, когда человек быстро поднимается в лифте или мотоциклист разгоняется на шоссе;
· отрицательные действуют при резком торможении (особенно эффектно это наблюдается в поезде);
При положительных перегрузках кровь отливает от головы и приливает к ногам. Это состояние переносится легче, чем наоборот, при отрицательных перегрузках. Перегрузки могут быть направлены в любую сторону (вверх, вниз, вбок, по диагонали), но противоположную направлению ускорения.
Профессии, связанные с перегрузками
2. Космонавты в спускаемом аппарате переносят довольно длительные перегрузки в 3-4 “джи”. Выдержать такое испытание может далеко не каждый даже подготовленный космонавт, в космический отряд попадают только пилоты, прошедшие сложные испытания и жесткий отбор.
Еще дальше пошли дятлы. Средняя скорость нанесения ударов дятлом — 20-25 движений за секунду. Если бы по дереву с такой скоростью била любая другая птица, то уже через несколько ударов она бы умерла от перегрузок. Измерения показывают, что перегрузки, испытываемые дятлом, достигают 1000 — 1200g. Это гораздо больше, чем могут выдержать организмы других животных, включая человека.
Как пилоты готовятся к перегрузкам
Чтобы выдерживать огромные постоянные перегрузки, людям героических профессий приходится:
· ежедневно тренироваться по несколько часов в день по специально разработанным программам, уделяя особое внимание мышцам шеи и спины чтобы максимально защитить позвоночник;
· используя тренажеры, настойчиво тренировать и укреплять вестибулярный аппарат;
· очень внимательно следить за здоровьем, регулярно проходить тестирования;
· особое внимание уделять весу, не допуская его увеличения, поскольку при повышенных нагрузках он создает дополнительный риск для сердца.
Как подготовиться к перегрузке пассажиру самолета
Чтобы избежать последствий от перегрузок в виде головокружений, головных болей, закладывания ушей при перепадах давления, выполняйте простые правила:
2. при взлете и посадке используйте кислые леденцы или жвачку;
3. во время полета принимайте побольше жидкости и постарайтесь отвлечься от процесса полета с помощью книги, журнала, беседы. Можно с пользой провести время, работая на ноутбуке.
Что ощущает человек при перегрузке
Девочка раскачивает сама себя на качелях (рис. 1). Внешними силами данной системы являются сила тяжести и натяжения веревок. Каким образом действия указанных сил приводят к увеличению амплитуды колебаний, и каким образом увеличивается механическая энергия системы? Механической моделью данной системы является математический маятник (рис. 2). Маятник может (теоретически) совершать и незатухающие колебания, но увеличивать амплитуду колебаний маятник сам по себе не может. Человек, находящийся на качелях, может прилагать определенные усилия и взаимодействовать с качелями, но все это будут внутренние силы, которые не могут изменить движение центра масс системы [1].
Рис. 1. Девочка на качелях
Но, тем не менее, человек на качелях может раскачать сам себя и обеспечить амплитуду колебаний до 360°, особенно если использовать не веревку, а жесткий стержень. В основе этого лежит физическое явление, называемое параметрическим резонансом. Меняя свое положение относительно точки подвеса, человек меняет длину маятника. Если менять длину маятника по периодическому закону, то при определенном соотношении частот возникает параметрический резонанс и амплитуда колебаний увеличивается. Изобразим расчетную схему (рис. 2).
Рис. 2. Расчётная схема
Дифференциальное уравнение движения
Пусть длина маятника меняется по закону
Тогда уравнение принимает вид
Это уравнение нелинейное и зависимость угла j от времени в виде графика (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость изменения угла φ от времени
Из анализа графика следует, что амплитуда колебаний увеличивается с течением времени, причем система близка к резонансу. Изменим частоту колебаний длины маятника, увеличив ее в пять раз. Результаты представлены на рис. 4. Как видно из графика, нет резонанса и нет никакого увеличения амплитуды.
Рис. 4. Расчётная схема
Очевидно, что при увеличении амплитуды увеличивается и максимальная кинетическая энергия системы за счет работы внутренних сил, т.е. качели раскачиваются за счет внутренней энергии того человека, который качается на качелях.
Определим натяжения веревок и проанализируем полученные результаты (рис. 2). Считая груз, подвешенный на нити, материальной точкой, составим дифференциальное уравнение движения в проекции на нормаль к траектории:
Пусть амплитуда колебаний равна 90°. В этом случае в момент максимального отклонения маятника от положения равновесия второе слагаемое равно нулю. Применительно к качелям это означает состояние невесомости для качающегося человека. Наоборот, в момент прохождения качелями положения равновесия
В этом случае реакция опоры больше силы тяжести и на человека действует перегрузка. Таким образом, при качании на качелях невесомость и перегрузки поочередно сменяют друг друга.
Рис. 5. Сверхзвуковой самолёт
На пилота действуют сила тяжести mg и реакция опоры N. Заметим, что никакой центробежной силы на пилота не действует. Равнодействующая указанных сил сообщает ускорение пилоту. Дифференциальное уравнение движения в проекции на нормаль к траектории
Такая перегрузка является опасной. Большинство проблем ракетостроения направлено именно на то, чтобы уменьшить ускорение при старте и в то же время получить космическую скорость.
Определим время действия перегрузки на пилота. Будем считать, что восьмикратная перегрузка является опасной.
Уравнение движения в проекции на нормаль к траектории:
При восьмикратной перегрузке
После вычислений найдем угол j = 100°. Таким образом, при перегрузке не менее 8 самолет описывает дугу 200°, что соответствует дуге:
При скорости 400 м/с это занимает 17 с. Без специальной, предварительной подготовки, такую перегрузку выдержать трудно.
Список литературы
1. Тарасов В.К. Механика: учебн. пособие для вузов.- Тула: Изд-во ТулГУ, 2007.