Промежуточно-итоговый пост
1.
СХЕМЫ http://taina.li/forum/index.php?topic=4322.msg253996#msg253996Ассимметричный удар твердым тупым предметом в передний отдел грудной клетки сопровождается образованием:
- локального (в месте удара) перелома на поврежденном ребре,
- локальных переломов на прилежащих ребрах (выше-ниже по той же линии),
- конструкционных ( на отдалении) переломов ребер на стороне удара — в боковых отделах (передне-, средне- либо заднеподмышечная линия),
- конструкционных переломов ребер на противоположной стороне на уровне удара по средне-ключичной линии,
- конструкционных(на отдалении) переломов грудины.
Переломы показаны приблизительно, так как:
- их может быть больше по линиям повреждения (выше и ниже)
- конструкционные (отдаленные) переломы показаны по срединно-подмышечной линии, но также могут быть и по передне- и задне-подмышечной.
-----------------------------------------------------------
СМИ Дубининой."Множественный двусторонний перелом ребер справа II, III, IУ, У по средне-ключичной и ??(=СР)еднеподмышечной линии, слева перелом II, III, IУ, У, УI, УII ребер по среднеключичной линии. В местах перелома ребер имеются разлитые кровоизлияния в межреберные мышцы. В области рукоятки грудины справа разлитое кровоизлияние."
На рисунке выглядит приблизительно так:
------------------------------------------------------------
СМИ Золотарева: "Перелом II, III, IУ, У, УI ребер справа по окологрудной и средне-подмышечной линии с кровоизлиянием в прилегающие межреберные мышцы."
На рисунке так:
------------------------------------------------------------
2.
РАСЧЕТЫhttp://taina.li/forum/index.php?topic=4322.msg254478#msg254478А. Удар маятником Шарпи (пуансон со сферой d=6,5см или с тупогранным предметом Lтп=16см в ударной части)
В нашем случае в джоулях меряется энергия удара (1Дж= 1 кг х м2/с2 = 1 Н х м)
В экспериментах удар по манекену наносился перпендикулярно вертикальной оси туловища биоманекена из двух положений маятника:
- пуансон отведен на 90град относительно вертикальной оси (горизонтально), энергия удара 622Дж
- пуансон отведен на 120град относительно вертикальной оси, энергия удара 933Дж
Для лучшего понимания 981Джоуль = падению чушки весом 100кг с высоты 1 метр.
Из этих данных можем кое-что вытянуть полезного для последующих размышлений:
1) Из равенства потенциальной энергии пуансона его кинетической энергии в точке удара (сопротивлением воздуха, потерями на трение в подшипниках и выделением тепла при ударе пренебрегаем, суммарная погрешность при этом меньше 1,5%) следует, что скорость пуансона в точке удара равна:
V = корень(2 х g x H) = 4,43 х корень(h)
Здесь:
g= 9,81м/сек2 - ускорение свободного падения
H - высота подъема пуансона (при его отводе маятника на 90град H = Lм - плечо маятника = R - радиус его вращения)
Исходя из имеющихся данных о диапазоне скоростей маятника Шарпи в точке удара, плечо маятника лежит в пределах 1-1,5метра. Для расчетов фиксируем плечо маятника в обоих условно-предельных вариантах Lм = H(1,2) = 1 и 1,5метра, соответственно.
Для нашего понимания физики эксперимента и соотнесения его с интересующими нас вопросами прикладного характера, длина плеча маятника значительного влияния не оказывает, т.к. энергия удара известна, то изменение длины плеча приводит только к изменению пропорций между массой пуансона и скоростью удара. Имеем:
V1 = 4,43м/с = 16км/ч
V2 = 5,42м/с = 19,5км/ч
2) Теперь вычисляем массу пуансона с "насадкой":
m x g x H = 622 Дж (угол отвода маятника 90град)
m1 = 63,4кг
m2 = 42,3кг
3) Посмотрим вторую позицию маятника - 120град.
При этом, высота положения пуансона увеличивается в полтора раза, т.к. :
sin(30град) = 1/2, т.е. вместо 1 и 1,5 метра имеем 1,5 и 2,25 метра и, соответственно, увеличивается энергия удара 622Дж х 1,5 = 933Дж.
При тех же, рассчитанных нами, вариантах массы пуансона (масса предмета не влияет на скорость его падения) имеем скорость удара:
V1* = 5,42м/с = 19,5км/ч
V2* = 6,645м/с = 24км/ч
Б. Вариант "кистень".Прикинем вариант "кистень" в наложении на условия известного нам эксперимента.
Берем тот же стальной шарик-сферу диаметром 6,5см.
Плотность металла принимаем p = ~ 7850кг/м3
Объем шарика = V = Пи х R3 = 0, 000107844983 м3
Масса шарика = p х V = 0, 846 кг
Вычисляем скорость шарика при ударе в 622Дж и 933Дж:
V1 = корень из 2х622/0,846 = 38 м/с = ~137 км/ч
V2 = корень из 2х933/0,846 = 47м/с = ~170 км/ч
Привязываем шарик к веревке длиной 1 метр, как и положено кистеню)) :
Получаем:
1 оборот = 6, 283м
Для двух вариантов скорости, получаем требуемую скорость вращения:
38м/с ~ 6,0 оборота в секунду или 360 об/мин
47м/с ~ 7,5 оборота в секунду или 450 об/мин.
Это половина от скорости вращения коленвала автомобиля на холостых оборотах (800-1000об/мин).
Крутовато для кистеня в руках человека!))) Если веревку брать 0,5м - то будет точно как коленвал...
В. Снег. 1) Толщина слоя снега (карниза, пещеры)
4-5метров это над настилом, вы немного спутали. Над телами заведомо меньше 2,5метра (саша КАН подробно исследовал этот вопрос). К тому же 2,5метра это длина щупа Аскинадзе, а бил он им под углом, когда попал в шею Дубининой.
С учетом того, что с февраля по май снег усаживает не более чем на 20% (сам проверял), то цифра в 30% должна всех устроить.
Имеем: Толщина слоя снега 2,5/0,7 =3,57метра. Округляем до 4,0 метра.
2) Качественный состав снега.
В зимние месяцы идет нарастание слоя снега за счет выпавшего и сметенного со склона ХЧ. О процессах его слеживания и подтаивания при средней температуре характеризуемой, скажем так, как "устойчивый минус" ( Приполярный Урал, знаете ли, не Москва) говорить рановато. Околонулевые перепады температуры если и были, то, очевидно, кратковременные и их результат - некая прослойка толщиной в несколько сантиметров, серьезного влияния на среднюю плотность снежной массы не оказывающая.
Поэтому если мы примем плотность снега в 300кг/м.куб., то сильно не ошибемся.
3) Имеем следующую величину удельного давления:
4х300/1 = 1200кг/кв.м. = 0,12кг/кв.см.
В экспериментах по сдавлению Клевно : 0,22кг/кв.см.
Выводы делайте сами.
4) Отрыв и падение карниза или завал пещеры.
В этом варианте, кстати, у меня возникла масса вопросов:
а) Если пещера, то в каком состоянии находился ручей? Замерзшем? Тогда с учетом "толщины" тел (20-25см) плюс расстояние над ними до потолка пещеры имеем "потерю" толщины слоя снега - около метра.
б) Карниз никак не мог быть в форме нависающего параллелепипеда, судя по фото Вэйса, значит идет опять значительное снижение толщины нависающего слоя снега (причем весьма значительная)
в) Размышляя над положением тел четверки в ручье - очень смущает их плотность и положение Дубининой. В варианте пещеры - такое ее расположение просто невозможно, т.к. форма пещеры получается уж очень загадочно-изысканной.
Но бог с ними. Считаем отрыв и падение массы снега с высоты 0,50 - 1,0 метра. Увеличивать высоту нельзя - теряем массу снега, уменьшать особо тоже, это нелогично и с точки зрения целевого использования пещеры и геометрии карниза.
Таким образом:
Уменьшаем толщину слоя снега на 0,7 метра (0,2-тела +0,5-"эксплуатационный запас") - 3,3х300 = 990кг
Энергия удара и скорость.
Падение с 0,5 метра : 4856Дж V = 3,13м/с = 11,27км,ч
Падение с 1,0 метра : 9712Дж V = 4,43м/с = 16 км/ч
Явный перебор. Воздействие соответствует экспериментам (по опубликованным материалам) с воздействием силы в 12 000Н.
Г. Падение с высоты человеческого роста.1. Оценка энергии удара
Центр тяжести принимаем на высоте в 1м, массу человека берем - 80кг, g = 9,81м/с2
Энергия удара при падении:
- из положения стоя (потенциальная) - 785Дж
- при движении (плюс кинетическая) со скоростью 1м/с (3,6км/ч) - 825Дж
Т.е. энергия лежит в пределах рассматриваемого в экспериментах диапазона 622-933Дж.
2. Видимые проблемы в сравнении с экспериментальными данными.
Если сравнивать с имеющимся у нас описанием эксперимента, то здесь все наоборот : человек это пуансон на маятнике Шарпи, а "камень" - это биоманекен.
Поэтому совершенно другая механика удара плюс необходимо просчитывать кинематику тела человека. Даже упрощенно (используя закон сохранения импульса) просчитать не получится, т.к. мы не знаем и не можем оценить ни время удара ни модуль упругости человеческого тела, например. Нужно произвести такой же объем экспериментов и работы по их анализу, как и в работах описанных в топике.
P.S. И еще. Если уж говорить о падении на камень, то камень этот обязательно должен выступать из земли на высоту сравнимую с параметром "глубины" человеческого тела. Иначе бОльшую часть энергии само тело и погасит при соприкосновении с землей. И про рефлекторное выбрасывание рук мы, как бы, вообще не вспоминаем.))
Не забываем о предмете обсуждения! Временно забываем о версиях!
Тема: Эксперименты с непреодолимой силой (Прочитано 112114 раз)