Физика падений: почему лучше упасть не с третьего, а с четвертого этажа
Траектория полета падающего человека, длина пройденного пути и место приземления зависят от множества условий. Судмедэксперты по характеру травмы могут определить эти начальные условия и таким образом пролить свет на обстоятельства произошедшего. Знания о том, как человеческое тело ведет себя в полете, могут не только помочь раскрыть преступление, но и уменьшить степень тяжести травм при возникновении чрезвычайных обстоятельств.
Падения могут быть активными и пассивными. В первом случае человеку передается ускорение некой посторонней силой - например, его толкнули. Однако ускорение может придать себе и сам пострадавший, совершив прыжок или отталкиваясь от подоконника. Второй случай подразумевает падение без придания дополнительного ускорения, к примеру, при срыве с края крыши.
При любом виде падения человек, начавший свое движение в одном положении, в процессе полета может изменить его, а также отклониться от перпендикуляра, связывающего точку первоначального положения и место на земле. Это происходит за счет взаимного перемещения отдельных частей тела, имеющих разную массу и объем, а также вследствие вращения туловища в различных плоскостях вокруг центра тяжести или точки соударения с препятствиями. Данный фактор зависит от телосложения человека - его роста, массы, индивидуальных особенностей, а также от стартового положения, высоты падения, вида траектории, наличия и точки приложения ускоряющей силы.
Толчок, придающий телу начальное ускорение, не всегда увеличивает расстояние "отлета". Чем ближе к центру тяжести тела (он находится в районе пупка) приложена ускоряющая сила, тем дальше оно отлетает от перпендикуляра. И наоборот: удар намного выше или ниже центра тяжести обычно сопровождается движением вниз по прямой линии, и тело находится в точке пересечения перпендикуляра падения с плоскостью соударения или даже перед ней (если начальной точкой была выступающая часть здания).
В то же время падение из вертикального положения тела даже без дополнительного ускорения происходит по параболе, и место соударения с поверхностью при этом всегда находится дальше перпендикуляра падения. Величина "отклонения" в таких случаях зависит от высоты.
Исследователи выяснили, что в процессе падения манекен вращается вокруг центра тяжести во фронтальной плоскости. Количество оборотов зависит от высоты. При падении с высоты 7-8 метров (3-й этаж) происходит оборот на 180° и следует удар головой о грунт; полет с высоты 10-11 метров (4-й этаж) приводит к обороту в 270°, после чего человек приземляется на спину.
Сила удара, развивающаяся в момент соударения падающего человека с поверхностью приземления, обусловлена массой тела и скоростью его движения. Следует помнить, что сама скорость от массы никак не зависит. Разная быстрота падения для тел с разной массой связана с сопротивлением воздуха, которое, конечно, будет больше для перышка, чем для гири. Если до полета тело человека находится в покое, то стремительность его движения будет зависеть от высоты и ускорения свободного падения. Последняя величина зависит от уровня, на котором изначально расположен объект, но столь незначительно, что этим изменением обычно пренебрегают. Практически быстрота полета тела определяется высотой.
Степень полученных травм напрямую зависит именно от скорости падения, а не от высоты. В полете человек инстинктивно пытается зацепиться за разные предметы (ветки, балконы), чтобы "затормозить" себя. Конечно, это может привести к получению дополнительных увечий, однако таким образом снижается степень повреждения при последнем ударе о землю.
Также большая скорость может быть приобретена не только при падении с высоты, но и с быстро движущегося предмета. Дело в том, что когда мы падаем с велосипеда или прыгаем из машины, то наше тело, отделившись от средства передвижения, обладает скоростью последнего, стремясь двигаться вперед. Так работает инерция - свойство тела оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие внешних воздействий. К таковым можно отнести сопротивление воздуха или силу трения. В силу инерции мы "летим" вперед, когда наше средство передвижения резко останавливается.
В случае вынужденного прыжка можно выбрать направление, в котором прыгать. Физика говорит, что "правильнее" прыгать назад, чтобы уменьшить скорость, приобретенную от движущегося предмета. Но в любом случае для живого существа есть угроза упасть, так как верхняя часть туловища будет еще двигаться, когда ноги уже остановятся, коснувшись земли. Поэтому для человека падать по направлению хода поезда безопаснее, чем назад, - в первом случае он выставляет ноги вперед (или пробегает несколько шагов), тем самым предупреждая падение. При прыжке назад этого спасительного движения ног не будет, и вероятность получить травму становится выше. Кроме того, при прыжке вперед человек выставляет перед собой руки, ослабляя силу удара. Однако если требуется выбросить из поезда багаж, лучше делать это против движения поезда.
Процесс формирования повреждений при падении зависит как от законов физики, так и от строения человеческого тела. Так как ткани человеческого организма эластичны, имеют разную упругость, сопротивляемость, а некоторые части тела обладают способностью перемещаться, - это значительно снижает силу удара. Но, конечно, его можно ослабить также за счет упругого сгибания конечностей в суставах и одновременного приземления на несколько точек тела.
