Warum kann ein Fallschirmspringer den Boden treffen und getötet werden? [Duplikat]

So einfach ist das nicht. Verletzungen entstehen durch eine Variation der Beschleunigung mit der Position über Körperteilen. Im Falle eines Sturzes, wenn der erste Teil von Ihnen den Boden berührt (z. B. Ihre Füße) und plötzlich stehen bleibt, gibt es nichts, was den Rest Ihres Körpers abbremst, außer der Kraft, die die Füße auf ihn übertragen können. Dadurch entstehen Druckspannungen, denen das Körpergewebe einfach nicht standhalten kann und das dadurch gequetscht wird.

Ich habe unten ein System skizziert, dessen mathematische Beschreibung Ihnen einen vollen Einblick in das Problem geben wird, wenn Sie die Bewegungsgleichungen für die diskreten Massen aufschreiben und lösen möchten. Hier modellieren wir den Körper als eine Anordnung von Massen$m_j$getrennt durch Federn (Bindegewebe) mit Federkonstanten$k_j$, und die Massen bewegen sich alle mit der gleichen Geschwindigkeit auf den Boden zu$\vec{v}$wenn die erste Feder an ihrem unteren Rand zu einem abrupten Halt gebracht wird. Sie finden unter anderem eine maximale Kraft (proportional zur Bindegewebsspannung) für jede Feder, bei der die untersten Federn die größte Spitzenspannung erfahren (entsprechend der Alltagsbeobachtung, dass Sie sich an der Oberfläche eines Aufpralls quetschen und die Verletzung abnimmt Tiefe dhEntfernung von der Prellung) und dass die Spitzenspannung in jeder Feder erheblich "konstruiert" werden kann, indem ein variierendes Federkonstantenprofil verwendet wird. So können Sie auch mit den Federkonstanten spielen und zum Beispiel eine Knautschzone für ein Auto entwerfen: Wählen Sie die Federkonstanten so, dass die ersten weniger die stärkere Belastung spüren (die "Opferzone"), während die am weitesten vom Aufprall entfernten viel weniger spüren und es gibt definitiv optimale Federkonstantenprofile für diese Art von Dingen.

Vergleichen Sie dies alles mit dem Fall, in dem Sie sich vorstellen, dass der gesamte Körper mit einer Ladungsdichte genau proportional zur Massendichte elektrisch geladen ist. Dann beschleunigt man den Körper mit einem gewaltigen elektrischen Feld. Dabei werden alle Körperteile immer exakt gleich schnell beschleunigt und es entsteht keine Spannung zwischen zwei Körperteilen. Sie könnten mit diesem Setup beliebig schnell beschleunigen und nichts Ungewöhnliches spüren. Ich habe irgendwo gelesen (oder eher von meiner Tochter erfahren), dass Kaiser Palpatines persönliches Schiff beschleunigen könnte$1 600\,g$. Mit einem elektrostatischen Antrieb wie dem obigen könnten menschliche Insassen dies tolerieren, kein Problem! (abgesehen davon müssen wir jetzt einen imperialen Ingenieur für elektrostatische Kraftantriebe finden ....)

Eine Community-Wiki-Antwort, um die hervorragendste Zusammenfassung eines anderen Benutzers, James Large, im Kommentar festzuhalten:

Zwei Schlüsselwörter, die Sie aus den folgenden Antworten mitnehmen sollten, sind Stress und Belastung. Gute Wörter zum Suchen, wenn Sie mehr erfahren möchten. Und denk daran: "Es ist nicht der Sturz, der dich umbringt, es ist die plötzliche innere Anspannung am Ende."

Dies ist eine ausgezeichnete Art, es auszudrücken und meine Antwort zusammenzufassen. Besonders der Fokus auf Belastung. Grundsätzlich testen wir auf eine kinematische Betrachtung: Wenn jeder Punkt die gleiche Bewegung erfährt, egal wie der Ruck, die Beschleunigung oder was auch immer ist, kann niemals eine Dehnung entstehen, weil die Menge der Punkte, aus denen der Körper besteht, eine Isometrie erfährt.

Starke Abweichungen von diesem Zustand führen zu großen Belastungen im Körper, und diese werden wie in meiner Nicht-Wiki-Antwort skizziert berechnet .

Wenn ich das anhand einiger "Umwege" erläutern darf. Ich bin Statiker (kein Arzt), aber ich habe ein gutes Gespür für Kräfte und Energiedissipation durch eine Struktur. In diesem Fall ist die Struktur der menschliche Körper.

Deine Frage betrifft nicht nur Fallschirmspringer, die tödlich verunglückt sind, sondern jede Verletzung im Zusammenhang mit einem Aufprall. Der einzige Unterschied ist der Vektor, auf dem sich das „Opfer“ bewegte, bevor es plötzlich zum Stehen kam. Ob sich eine Person horizontal mit 1 m/s fortbewegt (normalerweise zu Fuß), mit 17 m/s fährt (+- Autofahren in der Stadt) oder mit 54 m/s (+- Endgeschwindigkeit beim Fallschirmspringen) und plötzlich anhält (dt sehr klein), muss der menschliche Körper die kinetische Energie absorbieren, übertragen und sogar abbauen.

Unter der Annahme, dass der Fußgänger, der Beifahrer in einem Fahrzeug und der Fallschirmspringer identische Drillinge sind, die dieselbe Physiologie haben, können wir Masse, Reibungswiderstand (umweltbedingt und physiologisch (in den Körpern des Opfers) aufheben. Somit bleibt eine relative Energiegröße von übrig 1 gegen 17 gegen 54. Wenn sie alle mit riesigen, festen Massen kollidieren, die keine Energie absorbieren, müssen sie alle irgendwie zunehmende Energiemengen aufnehmen.

Unter der Annahme, dass der Fußgänger in die Ecke eines riesigen Schreibtisches geht, wird das Gewebe seines Quadrizeps die Hauptlast des Ereignisses tragen und muss daher einen Teil der Energie in Form einer Punktlast auf seinem Quadrizeps aufnehmen. Dies geschieht durch eine Verformung des Gewebes, wobei möglicherweise Muskelgewebe reißt und dabei ein kleines Hämatom entsteht. Die Energie, die nicht durch die Verformung absorbiert wird, würde dann auf den Femur übertragen, der sich unter Belastung leicht biegen würde und dann die Energie in das Knie und die Hüfte übertragen würde. Der Fußgänger knickt an der Hüfte ein, fällt leicht nach vorne, ... usw. Ich könnte hier näher darauf eingehen, aber ich denke, Sie verstehen, worauf es ankommt. Das einzige Opfer bei diesem Ereignis von 1 m/s bis 0 m/s ist der Quadrizeps, der einen blauen Fleck hat.

Wenn Sie dies auf die Person im Fahrzeug hochskalieren, die mit 17 m / s fährt, ergibt sich ein anderes Bild. Unter der Annahme, dass es sich um ein modernes Auto mit ausreichender Sicherheitsausstattung (Knautschzone, Airbag und Sicherheitsgurt) handelt, führt normalerweise ein Ereignis von 17 m/s bis 0 m/s dazu, dass das Auto die Hauptlast der kinetischen Energie absorbiert, um die Geschwindigkeit von Auto und Beifahrer zu verringern die Zeit, die benötigt wird, um von 17 m/s auf 0 m/s abzubremsen, und somit muss die Person im Auto weniger Aufprallkraft aufnehmen. Nehmen wir an, dass die Energie, die aufgrund von Sicherheitseinrichtungen dissipiert wird, proportional zur Geschwindigkeit ist, und wir gehen davon aus, dass sie die Energie, die der Körper des Passagiers aufnehmen muss, effektiv reduziert hat. Dadurch bewegt sich der Körper mit (sagen wir) 10 m / s, bevor der Airbag ausgelöst und die Sicherheitsgurte gespannt werden. Dabei bewegt sich der Körper gegen die Sicherheitsgurte und den Airbag. Der Sicherheitsgurt verteilt die Last auf Brust und Schlüsselbein und verursacht Blutergüsse. Effektiv hat der vorgespannte Sicherheitsgurt, während der Airbag die Bewegung des Kopfes reduziert, wodurch die Belastung des Nackens des Passagiers verringert wird. Trotzdem bewegt sich das Gehirn des Passagiers immer noch mit 10 m/s und drückt bei t = 0 von innen gegen den Schädel und wird dadurch leicht deformiert und möglicherweise gequetscht, was zu einer Gehirnerschütterung führt.

Nun zu unserem Fallschirmspringer, der sich mit 54 m/s bewegt und keine Möglichkeit hat, dt zu erhöhen. Sein Körper muss die gesamte Energie in kürzester Zeit aufnehmen. Erfahrung vorausgesetzt, wird er versuchen, seine Beinmuskeln als Federn einzusetzen und so dt zu verlängern und einen Teil der Energie zu absorbieren. Es ist unwahrscheinlich, dass der Quadrizeps und die Gesäßmuskeln des menschlichen Skeletts stark genug sind, um so viel zu absorbieren, und deshalb wird er nicht auf seinen Füßen landen. Höchstwahrscheinlich landet er auf seinem Gesäß, das komprimiert wird, bevor die (Reaktions-)Kraft durch das Muskelgewebe in die Beckenknochen, in das SI-Gelenk, die Wirbelsäule hinauf übertragen wird. Daher erfährt sein Rücken eine übermäßige Kompression auf die Bandscheiben und Knochen. Die inneren Organe (Weichgewebe) würden sich im Vergleich zu anderen starreren Organen immer noch mit einer höheren Geschwindigkeit bewegen. Außerdem verformen sie sich leicht, wodurch andere Weichteile mehr zurückgelegt werden können. Im Wesentlichen haben Sie Weichteile in der Brusthöhle und im Bauchbereich, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zueinander bewegen, was zu Belastungen und möglicherweise zu Rissen zwischen ihnen führt. In einer Nussschale wird die Knochen- und Muskelstruktur bis an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit beansprucht und kann somit das Weichgewebe (Darm und Gehirn) nicht schützen. Diese sind immensen Kräften ausgesetzt, die sie niemals aufnehmen und zerbrechen sollten. Innere Blutungen sind die Folge und die Person verblutet innerlich. Natürlich können (und tun) auch sekundäre Schäden an Knochenfragmenten, durchbohrenden Organen usw. auftreten. was zu Spannungen und möglicherweise zu Rissen zwischen ihnen führt. In einer Nussschale wird die Knochen- und Muskelstruktur bis an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit beansprucht und kann somit das Weichgewebe (Darm und Gehirn) nicht schützen. Diese sind immensen Kräften ausgesetzt, die sie niemals aufnehmen und zerbrechen sollten. Innere Blutungen sind die Folge und die Person verblutet innerlich. Natürlich können (und tun) auch sekundäre Schäden an Knochenfragmenten, durchbohrenden Organen usw. auftreten. was zu Spannungen und möglicherweise zu Rissen zwischen ihnen führt. In einer Nussschale wird die Knochen- und Muskelstruktur bis an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit beansprucht und kann somit das Weichgewebe (Darm und Gehirn) nicht schützen. Diese sind immensen Kräften ausgesetzt, die sie niemals aufnehmen und zerbrechen sollten. Innere Blutungen sind die Folge und die Person verblutet innerlich. Natürlich können (und tun) auch sekundäre Schäden an Knochenfragmenten, durchbohrenden Organen usw. auftreten.

Ich hoffe, das beantwortet Ihre Frage auf triviale Weise.