с какой высоты можно прыгать в воду и не разбиться
С какой высоты можно прыгнуть в воду и остаться в живых
Выживаемость человека при прыжке в воду с большой высоты определяется исключительно его конечной скоростью. И если тело человека успеет разогнаться до 109 км/ч, шансы на выживание начинают стремиться к нулю
Трудно точно определить эту высоту. В то время как некоторые люди умирают от падения в ванне, другие выживают после прыжков с невероятной высоты. Например, известен случай русского летчика Второй мировой войны лейтенанта И. М. Чиссова. Бомбардировщик Ил-4 Чиссова был сбит немецкими истребителями в январе 1942 года. Летчик упал с высоты 6705 метров, ударился о край заснеженного оврага и скатился на его дно. Несмотря на тяжелые ранения, военный выжил. Хотя это и не был прыжок с утеса в воду, такой случай показывает, что при падении с большой высоты можно выжить даже в самых тяжелых ситуациях.
В любой такой расчет максимальной высоты, с которой человек может упасть и выжить, входит параметр конечной скорости. Это максимальная скорость свободного падения человека в воздухе. Как только конечная скорость достигнута, независимо от того, с какой высоты вы падаете, ваши шансы на выживание останутся одними и теми же. Хотя есть некоторые споры по поводу этой цифры, конечная скорость человека при падении оценивается примерно в 325 км/ч.
При прыжке с 30-метровой скалы человек приобретает скорость всего в 90 км/ч. Это позволяет людям выживать. Во многом конечная скорость зависит от того, как человек ведет себя в воздух и прямо перед погружением. Нырок головой вперед немного увеличивает скорость, сокращая тем самым и шансы на выживание. Погружение ногами вниз позволяет немного уменьшить ущерб от падения, а если в воздухе принять максимально широкую позицию так, чтобы тело имело площадь как можно больше, то можно снизить и конечную скорость приземления.
Федеральное управление гражданской авиации США провело собственное исследование и показало, что определяющим фактором при падении с большой высоты все же является конечная скорость. Смертельными для человека становятся скорости порядка 109 и более километров в час. Не важно, с какой высоты прыгает человек — если он достигнет этой скорости, шансы выжить стремятся к нулю и строит только надеяться на чудо.
Заблуждение → Прыжки в воду безопаснее, чем прыжки на бетон или асфальт
Считается, что прыжки с большой высоты в воду совершенно безопасны и их нельзя сравнить с падением на асфальт, бетон или просто землю. Однако и практика, и теоретический расчет говорят о другом — падение с большой высоты на воду ничуть не лучше падения с такой же высоты на асфальт.
О том, что прыжки в воду могут приводить к травмам, знают профессиональные спортсмены и любители плавания. Упав даже с двухметровой высоты, можно получить значительные повреждения, а падение с пятиметрового трамплина может стать роковым. Остаться после прыжка целым и невредимым спортсмен может только при правильном выполнении этого самого прыжка.
Падение на твердую землю оказывается опасным потому, что торможение тела происходит за очень короткое время — доли секунды. Вследствие этого возникают перегрузки, как раз и отвечающие за большинство травм. Прыжок в воду в этом плане имеет кардинальные отличия — торможение тела до нулевой скорости происходит на относительно большом пути в несколько метров. Поэтому возникающие перегрузки минимальны и не могут нанести вред.
Для того чтобы не получить травм, спортсмен старается свести к минимуму поперечное сечение своего тела. Ведь, как известно, сопротивление движению в воде и воздухе тем больше, чем больше площадь поперечного сечения тела. Тем самым прыгун, особым образом группируясь, относительно свободно проникает в воду, которая своим сопротивлением постепенно снижает скорость человека. Больших ускорений не возникает, травм нет, спортсмен остается живым и здоровым.
Но если не принять мер, то и об воду можно разбиться так же сильно, как и о бетон. Наиболее опасно падение спиной, животом или в положении сидя: в этих случаях площадь поперечного сечения тела оказывается максимальной. При контакте с водой тело человека испытывает большое сопротивление, отчего оно резко тормозится, а значит, возникают перегрузки. Известны случаи, когда при падении даже с относительно небольших высот (менее 10 метров) люди получали тяжелые травмы (переломы, в том числе и позвоночника) или вовсе погибали.
Необходимо сказать, что при падении с больших высот (более нескольких десятков метров) даже у профессиональных спортсменов не остается никаких шансов выжить. Человек в этом случае падает с огромными скоростями (вплоть до 190 км/ч) и даже при группировке площадь поперечного сечения тела оказывается слишком большой — перегрузки при контакте с водой достигают критических значений.
Тогда почему оставались в живых смельчаки, прыгающие с огромных водопадов высотой более 50 и даже 100 метров? Сначала нужно напомнить, что далеко не все из этих смельчаков остались в живых. Остальным повезло из-за особого состояния воды под ниспадающим потоком. Дело в том, что под самым водопадом вода сильно вспенена, а это значит, что плотность ее меньше обычной воды: падать в такую воду менее опасно, чем в обычную.
Законы физики таковы, что у смельчаков, решивших прыгнуть в воду с большой высоты, почти нет шансов остаться живыми и здоровыми. Часто даже опыт и профессионализм не могут помочь, а тем, кто остался цел, просто очень крупно повезло. Ведь падение с больших высот в воду мало чем отличается от падения на твердую землю.
С какой высоты можно прыгнуть в воду и остаться в живых
Выживаемость человека при прыжке в воду с большой высоты определяется исключительно его конечной скоростью. И если тело человека успеет разогнаться до 109 км/ч, шансы на выживание начинают стремиться к нулю
Трудно точно определить эту высоту. В то время как некоторые люди умирают от падения в ванне, другие выживают после прыжков с невероятной высоты. Например, известен случай русского летчика Второй мировой войны лейтенанта И. М. Чиссова. Бомбардировщик Ил-4 Чиссова был сбит немецкими истребителями в январе 1942 года. Летчик упал с высоты 6705 метров, ударился о край заснеженного оврага и скатился на его дно. Несмотря на тяжелые ранения, военный выжил. Хотя это и не был прыжок с утеса в воду, такой случай показывает, что при падении с большой высоты можно выжить даже в самых тяжелых ситуациях.
В любой такой расчет максимальной высоты, с которой человек может упасть и выжить, входит параметр конечной скорости. Это максимальная скорость свободного падения человека в воздухе. Как только конечная скорость достигнута, независимо от того, с какой высоты вы падаете, ваши шансы на выживание останутся одними и теми же. Хотя есть некоторые споры по поводу этой цифры, конечная скорость человека при падении оценивается примерно в 325 км/ч.
При прыжке с 30-метровой скалы человек приобретает скорость всего в 90 км/ч. Это позволяет людям выживать. Во многом конечная скорость зависит от того, как человек ведет себя в воздух и прямо перед погружением. Нырок головой вперед немного увеличивает скорость, сокращая тем самым и шансы на выживание. Погружение ногами вниз позволяет немного уменьшить ущерб от падения, а если в воздухе принять максимально широкую позицию так, чтобы тело имело площадь как можно больше, то можно снизить и конечную скорость приземления.
Федеральное управление гражданской авиации США провело собственное исследование и показало, что определяющим фактором при падении с большой высоты все же является конечная скорость. Смертельными для человека становятся скорости порядка 109 и более километров в час. Не важно, с какой высоты прыгает человек — если он достигнет этой скорости, шансы выжить стремятся к нулю и строит только надеяться на чудо.
Заблуждение → Прыжки в воду безопаснее, чем прыжки на бетон или асфальт
Считается, что прыжки с большой высоты в воду совершенно безопасны и их нельзя сравнить с падением на асфальт, бетон или просто землю. Однако и практика, и теоретический расчет говорят о другом — падение с большой высоты на воду ничуть не лучше падения с такой же высоты на асфальт.
О том, что прыжки в воду могут приводить к травмам, знают профессиональные спортсмены и любители плавания. Упав даже с двухметровой высоты, можно получить значительные повреждения, а падение с пятиметрового трамплина может стать роковым. Остаться после прыжка целым и невредимым спортсмен может только при правильном выполнении этого самого прыжка.
Падение на твердую землю оказывается опасным потому, что торможение тела происходит за очень короткое время — доли секунды. Вследствие этого возникают перегрузки, как раз и отвечающие за большинство травм. Прыжок в воду в этом плане имеет кардинальные отличия — торможение тела до нулевой скорости происходит на относительно большом пути в несколько метров. Поэтому возникающие перегрузки минимальны и не могут нанести вред.
Для того чтобы не получить травм, спортсмен старается свести к минимуму поперечное сечение своего тела. Ведь, как известно, сопротивление движению в воде и воздухе тем больше, чем больше площадь поперечного сечения тела. Тем самым прыгун, особым образом группируясь, относительно свободно проникает в воду, которая своим сопротивлением постепенно снижает скорость человека. Больших ускорений не возникает, травм нет, спортсмен остается живым и здоровым.
Но если не принять мер, то и об воду можно разбиться так же сильно, как и о бетон. Наиболее опасно падение спиной, животом или в положении сидя: в этих случаях площадь поперечного сечения тела оказывается максимальной. При контакте с водой тело человека испытывает большое сопротивление, отчего оно резко тормозится, а значит, возникают перегрузки. Известны случаи, когда при падении даже с относительно небольших высот (менее 10 метров) люди получали тяжелые травмы (переломы, в том числе и позвоночника) или вовсе погибали.
Необходимо сказать, что при падении с больших высот (более нескольких десятков метров) даже у профессиональных спортсменов не остается никаких шансов выжить. Человек в этом случае падает с огромными скоростями (вплоть до 190 км/ч) и даже при группировке площадь поперечного сечения тела оказывается слишком большой — перегрузки при контакте с водой достигают критических значений.
Тогда почему оставались в живых смельчаки, прыгающие с огромных водопадов высотой более 50 и даже 100 метров? Сначала нужно напомнить, что далеко не все из этих смельчаков остались в живых. Остальным повезло из-за особого состояния воды под ниспадающим потоком. Дело в том, что под самым водопадом вода сильно вспенена, а это значит, что плотность ее меньше обычной воды: падать в такую воду менее опасно, чем в обычную.
Законы физики таковы, что у смельчаков, решивших прыгнуть в воду с большой высоты, почти нет шансов остаться живыми и здоровыми. Часто даже опыт и профессионализм не могут помочь, а тем, кто остался цел, просто очень крупно повезло. Ведь падение с больших высот в воду мало чем отличается от падения на твердую землю.
Прыжки в воду
Прыжки в воду – одно из увлекательнейших времяпрепровождений, которому подвержены и взрослые, и дети. История этого занятия имеет глубокие корни. Издревле у народов многих стран находились смельчаки, которые, потехи ради бросались в моря и реки со скал, мостов, корабельных мачт. Индусы, например, прыгали прямо в глубокий, наполненный водой колодец с вершины 20-метрового храма. Молодые швейцарские и румынские прыгуны еще почти полтысячелетия назад славились своим умением нырять с мостов. Поразительно, но именно из-за боязни быть разрезанным пополам они прыгали не ногами вниз – «солдатиком», а исключительно головой вниз. Французские циркачи умудрялись прыгать в реку даже на велосипедах и лошадях. Немало и у нас на Руси было такого рода прыгунов, которые не боялись прыгать с достаточно большой высоты. Видом спорта это увлечение было признано на II летних Олимпийских играх в Париже в 1900 году. При этом решившиеся выполнять сложные прыжки храбрецы одевали свитера или специальные стеганые куртки, так как прыжки в воду с большой высоты требуют серьёзной спортивной подготовки и несут не только самоудовлетворение, но и опасность. Давайте попробуем разобраться, что нужно знать, чтобы, прыгая в воду, уберечься от ушибов и травм.
Прыжки в воду осуществляются с некоторой высоты, как правило, с какой-то начальной скоростью. После начала прыжка и до входа в воду прыгун движется в воздухе под действием двух сил: силы тяжести 
и силы сопротивления воздуха 
. Последняя достаточно мала, и ей можно пренебречь в наших расчетах. С учетом этого рассчитаем, какую скорость будет иметь человек у поверхности воды, если он прыгал с высоты 
и имел начальную скорость 
, направленную под углом 
к горизонту. Определим также дальность прыжка 
– расстояние по горизонтали от начальной точки до точки входа в воду.
Скорость легко определяется, исходя из закона сохранения энергии:
где 
– ускорение свободного падения, 
– масса человека, 
– скорость входа в воду. После математических преобразований получаем:
Таким образом, если прыжок выполняется с высоты 5 м с начальной скоростью 4 м/с, то скорость входа в воду будет примерно 10,7 м/с или 39 км/ч. Это достаточно большая скорость, и при столкновении с водой может привести к ушибам и травмам. Самый безопасный вход в воду – ногами вниз («солдатиком») или головой с вытянутыми вперед руками для смягчения удара о воду («рыбкой»). Но последний вариант гораздо сложнее выполнить, так как во время полета очень трудно управлять вращением тела и возможно столкновение с водой животом или спиной, а при большой скорости – это небезопасно. Спортсмены, которые занимаются прыжками в воду, много тренируются, чтобы научиться управлять своим телом во время прыжка и осуществлять вход в воду практически без брызг. При этом, чем выше начальная точка прыжка, тем труднее его выполнить безопасно для себя. И нужно хорошо подумать прежде, чем рисковать. Тем более что длительность прыжка очень небольшая, например, прыжок с высоты 5 м длится около 1 с.
Рассчитаем теперь дальность прыжка. Для этого нужно воспользоваться кинематическими уравнениями для равноускоренного движения и составить систему:
.
Исключив длительность прыжка 
, находим максимальную дальность прыжка, которая получается, если угол равен 45 0 :
Таким образом, если прыжок выполняется с высоты 5 м с начальной скоростью 4 м/с, то максимальная дальность прыжка будет 3,8 м, а с начальной скоростью 2м/с – 1,6 м. Это нужно учитывать, чтобы управлять местом входа в воду. При осуществлении прыжка в воду также необходимо учитывать глубину водоема, чтобы не удариться о дно или другие небезопасные предметы, лежащие на нем и не видные сверху. В этом случае опасные места обозначаются специальными табличками, которые ни в коем случае нельзя игнорировать.
Давайте рассчитаем глубину погружения 
, если скорость входа в воду равна . При рассматриваемых скоростях и прыжке «рыбкой» можно считать, что сила гидродинамического сопротивления воды 
постоянна и равна примерно 1000 H. Кроме того, так как средняя плотность человека примерно равна плотности воды, то сила тяжести уравновешивается силой Архимеда. Тогда, используя закон сохранения и превращения энергии, получим:
Таким образом, если скорость входа в воду 10 м/с, которая получается при прыжке с высоты 5 м, без начальной скорости, а масса человека 50 кг, то глубина погружения будет 2,5 м. Для того чтобы ее уменьшить, необходимо или увеличить силу гидродинамического сопротивления воды за счет изменения формы тела при помощи рук или ног, или прыгать с меньшей высоты. Например, при прыжке с высоты 2 м без начальной скорости, скорость входа в воду будет примерно 6,3м/с, а глубина погружения – около 1м.
Некоторые животные так же, как и люди, любят нырять в воду. Например, собаки бесстрашно бросаются за мячиком, брошенным хозяином, и это, зачастую, выглядит довольно забавно, особенно под водой.
Предлагаем Вам по предложенному методу решить задачу:
Рассчитайте, с какой скоростью и на каком расстоянии от вышки прыгун массой 60 кг войдет в воду, на какую глубину он погрузится, если он прыгал с вышки высотой 10 м с начальной скоростью 5 м/с под углом 30 0 к горизонту. Сопротивлением воздуха пренебречь. Силу гидродинамического сопротивления воды считать постоянной и равной 1000 Н.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы