ГЛАВА 21. ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА
ОТ ФИЗИЧЕСКИХ ПЕРЕГРУЗОК
По происхождению выделяются два основных вида физических перегрузок: динамические и статические.
Динамические физические перегрузки связаны с проявлением действия второго закона Ньютона (F = m·a), и опасность физических перегрузок для человека возникает из-за силы F, которая действует на него в моменты резких ускорений или замедлений движения. Такие перегрузки являются следствием первого закона ньютоновской динамики – закона инерции, поэтому их еще называют и инерционными.
Появление машин и механизмов, движущихся с большими линейными и угловыми скоростями, резко увеличило опасность физических травм при взаимодействии человека с техническими системами. Одну из основных опасностей в случае динамических нагрузок представляют собой травмы костей скелета или внутренних органов. Внутренние органы также могут смещаться и травмироваться под действием физических перегрузок, что может приводить к внутренним кровотечениям, а также к скрытым или явным нарушениям их структуры. Ушибы головного мозга, смещение внутримозговых жидкостей при падениях и столкновениях могут повлечь за собой полную или частичную потерю сознания, а также заболевание мозга или его гибель в результате необратимых изменений.
Статические перегрузки определяются величиной давления, приходящегося на квадратную единицу площади тела человека. Действие стационарных (не зависящих от времени) повышенных или пониженных значений статического давления на физиологическое состояние человека может граничить с пределами его выносливости и жизнеспособности. При перепадах давления человеческий организм адаптируется к его изменению, но происходит это достаточно медленно и только в том случае, когда абсолютная величина перепада давления не слишком велика.
Давление в несжимаемой жидкой или газообразной среде (гидростатическое давление) P подчиняется закону Паскаля
P – P 0 = r · g · h,
где g – стандартное ускорение свободного падения;
r – плотность среды;
P о – нормальное (например, атмосферное) давление.
Величина гидростатического давления в силу закона Паскаля оказывается связанной с изменением глубины h погружения, и потому статическая перегрузка, измеряемая перепадом давления, тем больше, чем больше соответствующий перепад h глубины. Перепад давлений в атмосфере при подъеме на гору подчиняется тому же закону Паскаля и изменяется с высотой h этого подъема, но плотность r воздушной среды невелика и потому перепад давления становится заметным лишь при больших значениях высоты h.
С опасными и вредными факторами гидростатического давления человек сталкивается, например, при погружении в воду на большую глубину или при подъеме на высокую гору. Такого рода физические статические нагрузки называют декомпрессионными. Декомпрессионные статические перегрузки возникают у человека при быстром изменении давления окружающей среды и вызывают болезненные состояния, которые называют декомпрессионной болезнью.
УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПЕРЕГРУЗОК
И ИХ ДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА
Декомпрессионные перегрузки испытывают все, кому приходится сталкиваться с резким изменением давления окружающей среды. Физико-химический механизм действия декомпрессии состоит в том, что при быстром переходе из среды с более высоким давлением в среду с низким давлением азот, растворенный в тканях человеческого организма, переходит в газообразное состояние, выделяясь в виде пузырьков (вскипает). Эти пузырьки выделяются через слизистые оболочки носа, глаз и т.п., проникают в сосуды, закупоривают их и вызывают боли, действуя на нервные окончания.
Физическим перегрузкам подвергаются пилоты летательных аппаратов, водолазы, аквалангисты, моряки-подводники, альпинисты, строители высокогорных инженерных сооружений, рабочие горнодобывающих предприятий, участники дорожного движения, граждане, попавшие под завалы в результате чрезвычайных ситуаций.
Таким образом, человек подвергается действию статических и динамических перегрузок в бытовых условиях, в условиях производства, а также при выполнении научных исследований и научно-производственной деятельности.
Анализ статистических данных указывает, что смертность на автомобильных дорогах только в России ежегодно уносит несколько десятков тысяч жизней. При этом общее число пострадавших и травмированных достигает сотен тысяч человек, и число потерпевших возрастает год от года. Основная непосредственная причина травматизма на автомобильных дорогах – динамические физические перегрузки, действующие в моменты столкновений на водителей и пассажиров автотранспортных средств, а также на случайных прохожих.
Под действием статических физических перегрузок может оказаться человек в случае схода лавины, при завале в шахте, при обрушении зданий и сооружений. В таких случаях при обрушении на него первоначально действуют ударные динамические перегрузки. Но те, кто выжил, часто оказываются под действием статической перегрузки навалившихся масс. Фактор времени при этом является решающим. Сдавливание в результате значительных статических перегрузок приводит к травмам внутренних органов и их смещению. Если пережаты сосуды, кровь перестает поступать в какой-либо участок тела, наступает его омертвление с последующей интоксикацией организма в результате гангрены, возможен смертельный исход. При освобождении из завала могут развиваться явления декомпрессионного типа из-за резких изменений давления в момент снятия нагрузки.