Pilot în carlingăCe acceleraţii poate suporta o persoană fără să îşi piardă cunoştinţa? De la bungee-jumping, unde acceleraţia e limitată, vom ajunge la piloţii de formula 1 şi la piloţii militari, care suportă acceleraţii de până la 10 ori mai mari decât în cazul bunjee-jumpingului.

 

 

Vom compara aceste acceleraţii, în final, cu cele suportate de particule la acceleratoarele moderne, cum ar fi cel de la Geneva, Large Hadron Collider.


Introducere

Viteza în sine, atâta vreme cât rămâne constantă, nu are nici un efect evident asupra corpului uman. Chiar şi în momentul în care citiţi acest articol, călătorim cu o viteză foarte mare prin Univers, la bordul Terrei. Cu totul alta este situaţia în cazul în care avem de-a face cu acceleraţii, care generează schimbarea vitezei (în mărime şi/sau direcţie). În cazul acesta organismul resimte puternic această schimbare şi reacţionează în diverse moduri, în funcţie de dimensiunea acesteia. Putem să percepem acceleraţii de exemplu în cădere liberă, dar şi în mişcări în care au loc schimbări, mai mult sau mai puţin bruşte, de direcţie, cum ar fi curbele luate în formula 1 sau de către piloţii militari.


Ce se întâmplă atunci când ne lansăm cu coarda la bungee-jumping? Dar atunci când acceleraţia creşte până la valori de circa 10 ori mai mari, cum ar fi cazul piloţilor militari? Şi care sunt limitele şi procesele care au loc în organism?


Yo-yo-ul uman: bungee-jumpingul

Bungee-jumpingul a luat naştere în Marea Britanie, când un grup de studenţi temerari de la Oxford au dat naştere clubului sportiv Dangerous Sports Club (Clubul sporturilor periculoase). Acest club se inspira din ritualurile de iniţiere ale indigenilor din insulele Vanuatu care se lansau din vârful unor construcţii din lemn legaţi de picioare cu liane, care îi opreau din căderea liberă la câţiva centimetri de sol.

 

Bungee jumping
Bungee-jumping


Primul care s-a lansat cu o coardă de bungee-jumping a fost studentul american Bing Boston. În aprilie 1979, legat cu o coardă elastică, el s-a aruncat de pe podul de la Clifton, ce are o înălţime de circa 80 metri, situat la Bristol. Pentru a sublinia importanţa şi solemnitatea evenimentului, Bing Boston era îmbrăcat impecabil, cu un costum ceremonios.

Forţa de atracţie gravitaţională este cea care generează acceleraţia în cazul bungee-jumpingului. Această acceleraţie este de aproximativ 9.8 m/s2, cunoscută sub numele de „acceleraţia g”, ceea ce înseamnă că viteza creşte cu 9.8 m/s în fiecare secundă. De exemplu, în cazul unei căderi libere de aproximativ 10 secunde, viteza finală (pornind din repaus) va fi de 98 m/s sau de circa 350 km/oră!

Citiţi şi Cât de repede cade un corp spre Pământ?
pentru a afla care este viteza reală cu care se apropie de sol un paraşutist,
până la deschiderea paraşutei.


Care pot fi problemele ce apar când ne lansăm cu bungee-jumpingul? În cazul acesta acceleraţia în sine nu este o problemă, organismul putând să suporte fără probleme o acceleraţie g. Problemele apar în momentul frânării relativ bruşte, impuse de elasticul care opreşte căderea liberă. În acest caz deceleraţia, adică o acceleraţie contrară, care încetineşte căderea, o opreşte şi îi schimbă sensul (yoyo), duce la acumularea sângelui în cap, având efecte diferite asupra organismului relativ rigid şi asupra lichidelor, cum ar fi sângele, din organism.

Se riscă în acest fel hemoragii locale sau desprinderea retinei. Acest gen de efecte nu apar în cazul celor care se lansează cu paraşuta, pe de o parte pentru că deceleraţia la deschiderea paraşutei este mai mică  şi pe de altă parte pentru că au capul, spre deosebire de bungee-jumping, în sensul deceleraţiei.


Formula 1 şi piloţii de avioane militare

La piloţii de formula 1, vitezele mari pe care le înregistrează în curbe foarte strânse exercită asupra lor acceleraţii generate de schimbarea direcţiei, care pot ajunge până la 5-6 g (deci de 5-6 ori mai mari decât cea gravitaţională). Motiv pentru care piloţii din formula 1 fac un antrenament dedicat pentru întărirea organismului, în special a gâtului, pentru a putea suporta aceste acceleraţii mari.

Acceleraţii şi mai mari pot apărea în cazul piloţilor de avioane militare, caz în care o schimbare de direcţie poate genera acceleraţii de 8-10 g (se poate ajunge însă, pentru timp foarte scurt şi la o acceleraţie mai intensă). Din această cauza, unul dintre testele la care sunt supuşi candidaţii la postul de  pilot militar este cel de a ieşi cu bine dintr-un aparat în care sunt supuşi unei acceleraţii de 7.5 g timp de 16 secunde. În cazul catapultării (necesară în caz de defecţiune tehnică ori alt tip de pericol iminent) piloţii militari ajung să suporte acceleraţii de până la 25 g!

 

Pilot militar
Pilot militar


Acceleraţii asemănătoare se exercită şi asupra astronauţilor în momentul lansării. Astfel, John Glenn, în lansarea lui Mercury Friendship în 1962, a suportat 6g timp de 90 de secunde, ajungând, pentru scurt timp, până la 8g. Glenn era în poziţie orizontală, cu spatele spre Pământ, astfel încât să se evite efectele pericoloase ale acceleraţiilor îndreptate de la cap spre picioare. Printre cele mai mari acceleraţii suportate de astronauţi a fost cea de la lansarea Soyuzului din septembrie 1983. În acel caz, lansarea a fost amânată din cauza unui incendiu la doar 90 secunde de lansare; dispozitivul de salvare a lansat însă capsula cu astronauţii la circa 1 km de distanţă, aceştia ajungând să suporte acceleraţii de 17 g. Capsula a aterizat cu ajutorul unei paraşute şi, din fericire, toţi au supravieţuit acestei încercări. De menţionat că în avioanele civile, cele pentru transportul pasagerilor, acceleraţiile ajung până la circa 1.3 g.



Ce se întâmplă când creşte acceleraţia?

Vă prezentăm, pe scurt, efectele asupra organismului la diverse acceleraţii:
:: la 2g senzaţia este de dificultate în mişcare, ca şi cum am avea un corp îngreunat. Dacă stăm pe un scaun, ne este relativ greu să ne ridicăm;
:: la 3g este imposibil de stat în picioare;
:: la acceleraţii mai mari de 3g o cortină gri se închide din ce în ce mai mult dinspre extremitatea ochilor spre centru şi se pierde capacitatea de vedea în culori, începând din periferie;
:: la 4,5g se pierde complet capacitatea de a vedea, însă nu auzul şi capacitatea de a efectua operaţiuni logice;
:: la 8g este imposibil de a mişca braţul sau capul;
:: de obicei, la 12g se pierde cunoştinţa.


Acceleraţiile în lumea particulelor

Evident că în lumea particulelor situaţia este complet diferită. În cazul acesta cu cât reuşim să accelerăm mai puternic o particulă, cu atât acceleratoarele noastre pot fi mai scurte şi, deci, mai ieftine.

 

Large Hadron Collider

Imagine interiorul acceleratorul Large Hadron Collider (LCH), Geneva
credit: kotedre.deviantart.com


Tocmai capacitatea noastră de a accelera particulele ne limitează în ziua de astăzi în energie şi, deci, în procesele din fizică pe care le putem studia. Recordul în energie în prezent este deţinut de acceleratorul Large Hadron Collider de la CERN (Geneva), unde protonii sunt acceleraţi de un număr enorm de g-uri faţă de ce ar putea suporta şi cel mai rezistent om din lume.

La ora actuală, una dintre direcţiile de cercetare în domeniul tehnicilor de accelerare este cea care foloseşte plasma (Wakefield Plasma Accelerator) pentru a accelera şi mai intens particulele. Dacă acest lucru se va reuşi, în viitor am putea construi un accelerator la fel de puternic ca LHC Geneva pe o suprafaţa foarte mică (cam cât ocupă o masă de bucătărie, de exemplu). Ar fi un pas imens, dacă ne gândim că LHC are o circumferinţă de 27 de kilometri.


Care a fost cel mai frumos salt?

Una dintre cele mai spectaculoase lansări cu coarda de bungee-jumping este fără doar şi poate cea din filmul Golden Eye, în care James Bond, interpretat în acest salt de către Wayne Michaels, se lansează de la bordul digului Verzasca, căzând mai bine de 180 metri, în mai puţin de 6 secunde.

Sunt mulţi însă cei care susţin că cele mai faimoase salturi le-a efectuat A.J. Hackett din Noua Zeelandă, care s-a lansat din turnul Eiffel în iunie 1987; în 1990 şi-a dat drumul dintr-un elicopter pentru 300 metri, iar în 1998 s-a lansat de pe acoperişul unui zgârie nori din Auckland.

 

 

Autoarea mulţumeşte pentru colaborare  dnei Diana Sirghi.


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!