Heute habe ich in den brasilianischen Nachrichten gehört, dass ein Mann von einer Kreuzfahrt aus 50 m Höhe ins Meer gestürzt ist und beschlossen hat, zu sehen, ob er überlebt hätte. Ich habe sein Gewicht mit 80 kg angenommen.
Ich tat , das hat sich ergeben oder . Ebenfalls .
Wie kann man dies mit der Oberflächenspannung von Wasser in Beziehung setzen, um die tatsächliche Stärke des Aufpralls zu ermitteln? Angenommen, er stürzte im Stehen und der Kontaktbereich war , zwei Füße nebeneinander.
Auswirkungen auf Wasser sind ein sehr komplexes Thema.
Ihre einfache Berechnung berechnet nur die Geschwindigkeit eines frei fallenden Körpers nach einem Fall von 50 m. Das sagt Ihnen nur die anfängliche Relativgeschwindigkeit von Körper und Wasseroberfläche. Es sagt nicht viel über die Kraft beim Aufprall aus oder ob die Person überlebt hat.
Es gibt zwei Dinge, die beim Aufprall töten können: Hoher lokaler Druck auf der Körperoberfläche – dies kann Schnittwunden, Blutungen und Brüche verursachen; und eine Verlangsamung des Körpers, die dazu führt, dass sich innere Organe (das Gehirn oder die Nieren) lösen, was zu schweren inneren Blutungen und zum Tod führt.
Der Schlüssel zum Überleben liegt also darin, den lokalen Druck und die Verzögerung zu minimieren. Aus diesem Grund sieht man Stuntmänner so stromlinienförmig wie möglich tauchen – sie versuchen, die Fläche, mit der sie ins Wasser eintauchen, zu minimieren, was die Kraft auf den Körper begrenzt und somit die Zeit zum Abbremsen maximiert. Es hilft auch, in "weniger dichtes" Wasser zu fallen - das schäumende Wasser direkt hinter einem Kreuzfahrtschiff enthält beispielsweise viele Blasen, und dies erhöht die Distanz, die Sie zurücklegen, bevor Sie langsamer werden.
Es gibt eine zusätzliche Komplikation, die sich auf die Form des Kontaktbereichs bezieht - Sie kennen vielleicht den "Bauchklatscher", bei dem Sie flach auf das Wasser fallen und es sehr weh tut. Das liegt nicht nur daran, dass Sie schnell langsamer werden – es gibt einen kurzen Moment, in dem sich der Kontaktpunkt zwischen Ihrem Körper und dem Wasser schneller bewegt als die Schallgeschwindigkeit im Wasser, und dies kann zu einer „anhaftenden Stoßwelle“ führen dazu führen, dass der Druck des Wassers kurzzeitig sehr hoch wird (siehe zum Beispiel http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a259783.pdf - ein ziemlich langes Papier...).
Es scheint, dass der Weltrekord für einen Stuntman, der einen Sturz ins Wasser überlebt, bei knapp über 54 m liegt (Olivier Favre, https://www.youtube.com/watch?v=mLd529gWKJ4 ). Und das ist „stilles“ Wasser. Wie ich oben erwähnt habe, kann es in schäumendem Wasser möglich sein, einen höheren Tropfen zu überstehen.
Gleichzeitig töten sich Menschen häufig durch Sprünge von der Golden Gate Bridge - etwa 70 m Höhe.
Ich habe einen interessanten Link gefunden, in dem dies diskutiert wird - die letzte Antwort klingt in ihrer Analyse ziemlich glaubwürdig und unternimmt einen Versuch, die Kräfte während des Aufpralls zu quantifizieren. Ich stimme der gesamten Analyse nicht zu (insbesondere das "Mit halber Geschwindigkeit gegen einen stationären Körper schlagen" ist für meinen Geschmack eine zu große Annäherung), aber es macht einige gute Punkte: https://wat.lewiscollard.com /archive/www.newton.dep.anl.gov/askasci/gen01/gen01790.htm
Eine sehr grobe Schätzung unter Verwendung der Aufpralltiefenmethode : Die Dichte des menschlichen Körpers ist fast die gleiche wie die von Wasser, daher würden Sie erwarten, dass Sie den größten Teil Ihrer Geschwindigkeit verlieren, nachdem Sie eine Tiefe durchdrungen haben, die der Breite Ihres Körpers entspricht ( gemessen in der Richtung orthogonal zum Kontaktbereich, also wenn Sie mit dem Kopf voran gehen, ist es die Länge Ihres Körpers). Wenn die Breite 30 cm beträgt, müsste eine durchschnittliche Bremskraft von F so sein, dass F mal 30 cm gleich der kinetischen Energie ist, dies ergibt ungefähr 170 g für die durchschnittliche Verzögerung.
Wenn Sie nur die erlittene Verzögerung zählen, können Sie sich eine Vorstellung machen (die Dauer des Aufpralls hängt von der Viskosität der Flüssigkeit ab).
Unter Verwendung der gefundenen Geschwindigkeit ist der Impuls:
Abschätzen einer Dauer für den Aufprall mit dem Wasser von beispielsweise , die erlittene durchschnittliche Kraft ist:
Die erlittene Verzögerung beträgt:
Oder
Nicht genug, um einen Menschen zu töten, wenn der Aufprall in einer guten Position für die lebenswichtigen Organe ist.
Nun, was Sie tun müssen, ist:
Finden Sie zuerst die Kraft, die erforderlich ist, um den Körper anzuhalten, indem Sie die Anfangsgeschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit nehmen, wenn er auf das Wasser trifft. In diesem Fall werden die Berechnungen stark vereinfacht, indem die Abwärtsbeschleunigung mit Null angenommen wird.
Zweitens, finden Sie die Oberflächenspannung von Wasser (ich weiß es nicht aus dem Kopf, sorry), die angegeben ist Finden Sie also die Anzahl der Meter, die Sie brauchen, um anzuhalten.
Berechnen Sie schließlich die Zeit, die der Körper benötigt, um vollständig zur Ruhe zu kommen, und die Nettokraft, die während dieser Zeit auf den Körper ausgeübt wird, und somit den auf den Körper ausgeübten Druck.
Dann müssten Sie die Parameter für den Tod finden, die im Internet verfügbar sein sollten. Denken Sie jedoch daran, dass es viele Parameter gibt, die schwer zu berechnen sind. Sie sollten auch daran denken, dass Sie den Luftwiderstand ignorieren.
Volker Siegel