Американские ученые определили безопасную высоту для неподготовленных ныряльщиков

В экспериментах использовались модели людей и животных, напечатанные на 3D-принтере и оснащенные датчиками нагрузки. Подопытных швыряли в воду с разных высот и в разных позах, чтобы определить максимальную высоту, в пределах которой даже неопытные любители побултыхаться не свернут шею и не получат сотрясение мозга. Спойлер: восемь метров.

Шутки шутками, а неудачные прыжки в воду с большой высоты действительно могут привести к серьезным травмам, а то и преждевременной кончине. Профессиональные спортсмены умеют кувыркаться в воздухе и входить в воду аккуратно, с минимумом сопротивления и брызг, но это результат упорных тренировок. Как быть всем остальным? Остальным лучше не рисковать и выбирать трамплины пониже и программу попроще.

Как указывают авторы исследования, научный интерес к этой теме возник еще во время Второй мировой войны, только тогда ученых интересовали не столько спортивные соревнования, сколько оптимальный дизайн поплавков гидросамолетов, а также форма боеприпасов. В общем, военная гидродинамика. Бывают и менее серьезные, но не менее интересные примеры: как, например, василискам удается бегать по воде, не становясь при этом персонажами религиозных книг? Иди отсюда, мальчик, не мешай, скажете вы?

Дратути. Извините, очень спешу

На самом деле все намного сложнее: способность ящериц удерживаться на поверхности объясняется кавитацией, плотностью воды, поверхностным натяжением и другими факторами. Если очень упрощенно, на стенки образующихся под ударами лапок полостей действует давление окружающей воды — достаточное, чтобы компенсировать давление отталкивающегося василиска. Главное — выдернуть лапку из ямки до того, как она схлопнется и затормозит ящерицу. Замешкаешься — утонешь.

Из этого следует, что от воды можно не только оттолкнуться. О воду можно удариться, и чем выше кинетическая энергия тела и сопротивление, тем сильнее будет удар. Профессиональные ныряльщики, не связанные со спортом, обычно ныряют ногами вперед, потому что ноги — это крепкие кости и мышцы. Любители же частенько стараются имитировать спортсменов (а те в свою очередь имитируют птиц) и ныряют головой вниз, не осознавая, что вытянутые вперед руки должны рассекать воду и тем самым помогать голове принимать удар не «в лоб», а по касательной. Руки и шею тоже нужно уметь держать правильно. Если чуть отклониться от позы, можно получить сотрясение, а заодно травмы шеи, локтей, запястий, и так далее по списку. Птичкам проще: болезненных ощущений помогают избегать острый клюв, оперение, длинная шея и почти полное отсутствие мозгов.

В общем, тема очень сложная, но к счастью, всю работу за нас уже проделала научная команда из Корнелльского университета. Ребята напечатали фигурки людей в разных позах на 3D-принтере Ultimaker 5, использовав полилактид (ПЛА). Первоначальную анатомическую модель отредактировали в Blender, получив разные позы, а во Fusion 360 добавили соединение с тензорезистором через полуметровый стержень. Мини-манекены бросали в емкость размером 85х85х100 см с высоты от двадцати сантиметров до одного метра. Весь процесс засняли камерой с частотой четыре тысячи кадров в секунду, затем данные пересчитали в реальный масштаб.

Результаты показали, что максимальная безопасная высота при вхождении в воду головой вперед — восемь метров, дальше уже возникает серьезная опасность повреждения позвоночника. При прыжках с высот более двенадцати метров с вытянутыми вперед руками возникает опасность повреждения ключицы. Если же плюхаться в воду ногами вперед, не стоит превышать высоту в пятнадцать метров, иначе можно получить травмы коленных суставов. В конечном счете все зависит от индивидуальной анатомии и техники прыжка, так что эти цифры должны служить лишь общим ориентиром для неопытных любителей. Хорошо подготовленные ныряльщики вполне могут безопасно сигать с 18-26 метров.

С докладом научной команды можно ознакомиться по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.