Ускорения.
Влияние ускорений и перегрузок на организм человека

Физическое определение ускорения:

Ускорение — это сообщение телу дополнительной скорости в единицу времени. Величину ускорения выражают в м/с или в единицах ускорения силы тяжести g=9,81 м/с.

Виды ускорений:

Когда тело движется по прямой, на него действуют линейные ускорения.

При движении тела по окружности скорость постоянна, меняется лишь направление движения, такое ускорение называется центростремительным.

При движении тела по окружности с разной скоростью возникают угловые ускорения.

При движении тела по окружности и приближении или удалении от центра действуют ускорения Кориолиса.

В биологическом аспекте воздействия различных видов ускорений неоднозначны.

Перегрузка:

С точки зрения механики явления, происходящие в теле человека при действии ускорений, проявляются возникновением деформаций и упругих напряжений. Физические процессы, происходящие в ускоряемом теле (напряжения, деформации), обычно обозначают термином «перегрузка». Если площадь соприкосновения тела с ускоряющими предметами мала, упругие напряжения в месте их приложения оказываются резко повышены. Тогда в месте превышения механической прочности структур могут возникать необратимые деформации. Тогда локальные перегрузки будут оказывать на организм большее влияние, чем общая перегрузка.

Влияние ускорений и перегрузок на организм человека:

Ускорения являются единственным фактором авиационных полетов, влияние которого на организм человека не может быть устранено никакими техническими приспособлениями. При посадке космического корабля на Землю в зависимости от угла вхождения в плотные слои атмосферы, пиковые величины ускорений могут достигать 8—20 g при общей продолжительности воздействиядо 3 мин. Естественно, что такие сильные перегрузки далеко не безразличны для организма, влияют они на функции кровообращения, дыхания, центральной нервной системы.

В общей картине влияния ускорений на организм одно из центральных мест занимают изменения гемодинамики. Так как кровь практически не имеет механических связей между своими отдельными элементами и стенками сосудов, а сосуды, в свою очередь, весьма эластичны и расположены часто вдоль основной оси ускорения, происходит значительное перераспределение массы крови. Сопротивление такому перераспределению оказывается работающими мышцами, а также жестким ограничением закрытых полостей черепа и грудной клетки.

Перераспределение крови сказывается на величине артериального давления. Так, при перегрузках направления «голова—таз» давление крови в сосудах верхней части тела снижается, а нижней части — повышается. По мере нарастания величины ускорения нарастает как перераспределение массы крови, так и изменение величины артериального давления. Компенсаторные реакции организма, препятствующие таким сдвигам, в зависимости от направления ускорения различны. В частности, при направлении «таз—голова» они существенно меньше, чем при обратном направлении «голова—таз».

Значительные изменения возникают под влиянием перегрузок в венозном отделе большого круга кровообращения. Резкое повышение венозного давления в сосудах нижних конечностей при перегрузках «голова—таз» приводит к развитию застойных явлений, здесь скапливается до 30% объема циркулирующей крови. Повышение капиллярного давления отрицательно сказывается на стенках сосудов: повышается их проницаемость, возникают диапедезные кровоизлияния и даже разрывы сосудов. Значительные изменения претерпевает нервный аппарат сосудистых стенок. Развитию кровоизлияний способствует также повышение антикоагулянтных свойств крови, приводящее к патологическому фибринолизу. Именно с этими изменениями связывают возникновение кровоизлияний в легких, мозгу и других органах.

Несмотря на компенсаторное учащение сердечной деятельности, существенно снижается минутный объем сердца. Частота пульса возрастает при 3 g на 36—48 ударов, при 5 g — на 54—60 ударов, при 9 g — на 74—90 ударов в минуту. На увеличении частоты пульса сказываются как рефлекторные влияния, так и увеличение выделения в кровь адреналина, что изменяет метаболизм в сердечной мышце, вызывает истощение энергетических ресурсов.

Особого внимания заслуживает рассмотрение вопроса о влиянии перегрузок на мозговое кровообращение. Относительная автономность регуляции, направленная на поддержание постоянства кровотока, при продолжительных воздействиях не сохраняется.

При перегрузках меняется внешнее дыхание, газообмен в легких, транспорт газов кровью, обмен газов между кровью и тканями. Перегрузки направления «голова—таз» величиной 4 g вызывают учащение дыхания до 40 в минуту, а при 6 g дыхание может остановиться. Нормализация дыхания обычно происходит не ранее как через б—10 мин после окончания воздействия ускорения.

Наиболее выраженные расстройства внешнего дыхания возникают при перегрузках направления «таз—голова»: смещение органов брюшной полости кверху и поднятие ребер резко затрудняют осуществление вдоха. При величине ускорения 3 g уже возможна остановка дыхания. Длительные повторные воздействия перегрузок нарушают центральную регуляцию дыхания, образуется «порочный круг», усугубляющий явления кислородного голодания организма.

Одним из ярких проявлений нарушений деятельности ЦНС при ускорениях являются расстройства функций зрительного анализатора. Они условно разделяются на 4 группы, каждая из них обозначается термином, отражающим ведущий субъективный симптом этого нарушения: дымка, серая пелена, черная пелена, красная пелена. Такие явления отмечаются в период воздействия нагрузки, период их полного развития от 2 до 5 с. При действии перегрузок в направлении «голова—таз» выделяются следующие средние значения ускорений: для потери периферического зрения — перегрузка 4,1 g; для черной пелены — перегрузка 4,7 g; для потери сознания — перегрузка 5,4 g. Снижению порога зрительных расстройств способствуют утомление, прием алкоголя, гипергликемия, кислородное голодание. Механизм развития этих расстройств заключается в возникновении анемии сетчатки и нарушении функций мозговых отделов анализатора.