Скільки може витримати тіло людини. Завдання з фізики з елементами астрономії Який удар струмом ми можемо витримати

За ступенем впливу кліматогеографічних факторів на людину існуюча класифікація поділяє (умовно) гірські рівні на:

Низькогір'я – до 1000 м.Тут людина не відчуває (порівняно з місцевістю, розташованою на рівні моря) негативного впливу нестачі кисню навіть за напруженої роботи;

Середньогір'я – в межах від 1000 до 3000 м.Тут в умовах спокою та помірної діяльності в організмі здорової людини не настає скільки-небудь істотних змін, оскільки організм легко компенсує нестачу кисню;

Високогір'я – понад 3000 м.Для цих висот характерним є те, що вже в умовах спокою в організмі здорової людини виявляється комплекс змін, викликаних кисневою недостатністю.

Якщо на середніх висотах на організм людини впливає весь комплекс кліматогеографічних факторів, то на високогір'ї вирішальне значення набуває нестача кисню в тканинах організму – так звана гіпоксія.

Високогір'я у свою чергу може бути умовно розбите (рис. 1) на наступні зони (за Е. Гіппенрейтером):

а) Зона повної акліматизації-до 5200-5300 м.У цій зоні завдяки мобілізації всіх пристосувальних реакцій організм успішно справляється з кисневою недостатністю та проявом інших негативних факторів дії висоти. Тому тут ще можна розташовувати тривалі пости, станції тощо, тобто жити і працювати постійно.

б) Зона неповної акліматизації – до 6000 м.Тут, незважаючи на введення в дію всіх компенсаторно-пристосувальних реакцій, організм людини не може повною мірою протидіяти впливу висоти. При тривалому (протягом кількох місяців) перебування у цій зоні розвивається втома, людина слабшає, втрачає у вазі, спостерігається атрофія м'язових тканин, різко знижується активність, розвивається так звана висотна детеріорація – прогресуюче погіршення загального стану людини за тривалого перебування на висотах.

в) Зона адаптації – до 7000 м.Пристосування організму до висоти тут має нетривалий, тимчасовий характер. Вже при відносно короткому (близько двох-трьох тижнів) перебування на таких висотах настає виснаження адаптаційних реакцій. У зв'язку з цим у організмі виявляються чіткі ознаки гіпоксії.

г) Зона часткової адаптації – до 8000 м.При перебування в цій зоні протягом 6-7 днів організм не може забезпечити необхідною кількістю кисню навіть найважливіші органи та системи. Тому їхня діяльність частково порушується. Так, знижена працездатність систем та органів, відповідальних за заповнення енергетичних витрат, не забезпечує відновлення сил, і діяльність людини значною мірою відбувається за рахунок резервів. На таких висотах відбувається сильне зневоднення організму, що також погіршує його стан.

д) Гранична (летальна) зона - понад 8000 м.Поступово втрачаючи опірність до дії висоти, людина може перебувати цих висотах з допомогою внутрішніх резервів лише вкрай обмежений час, порядку 2 - 3 днів.

Наведені величини висотних меж зон мають, очевидно, середні значення. Індивідуальна переносимість, а також ряд факторів, викладених нижче, можуть змінювати зазначені величини кожного горосходника на 500 - 1000 м.

Пристосування організму до висоті залежить від віку, статі, фізичного та психічного стану, ступеня тренованості, ступеня та тривалості кисневого голодування, інтенсивності м'язових зусиль, наявності висотного досвіду. Велику роль відіграє індивідуальна стійкість організму до кисневого голодування. Попередили захворювання, неповноцінне харчування, недостатній відпочинок, відсутність акліматизації значно знижують стійкість організму до гірської хвороби - особливого стану організму, що настає при вдиханні розрідженого повітря. Велике значення має швидкість набору висоти. Переліченими умовами пояснюється те, що одні люди відчувають деякі ознаки захворювання на гірську хворобу вже на відносно невеликих висотах - 2100 - 2400 м,інші бувають стійкі до них до 4200 – 4500 м,але при підйомі на висоти 5800 – 6000 мознаки гірської хвороби, виражені різною мірою, виявляються майже в усіх людей.

На розвиток гірської хвороби впливають також деякі кліматогеографічні фактори: посилена сонячна радіація, низька вологість повітря, тривалі низькі температури та різкий перепад між ніччю і днем, сильні вітри, ступінь електризації атмосфери. Оскільки ці фактори залежать, у свою чергу, від широти місцевості, віддаленості від водних просторів і тому подібних причин, то та сама висота в різних гірських районах країни надає на одну й ту саму людину різний вплив. Наприклад, на Кавказі ознаки захворювання на гірську хворобу можуть проявлятися вже на висотах 3000-3500. м,на Алтаї, Фанських горах та Паміро-Алаї – 3700 – 4000 м,Тянь-Шане - 3800-4200 мта Памірі - 4500-5000 м.

Ознаки та характер впливу гірської хвороби

Гірська хвороба може виявлятися раптово, особливо у випадках, коли людина за короткий проміжок часу значно перевищила межі своєї індивідуальної переносимості, зазнала надмірної перенапруги в умовах кисневого голодування. Проте найчастіше гірська хвороба розвивається поступово. Першими її ознаками є загальна втома, яка залежить від обсягу виконаної роботи, апатія, м'язова слабкість, сонливість, нездужання, запаморочення. Якщо людина продовжує залишатися на висоті, то симптоми хвороби наростають: порушується травлення, можлива часта нудота і блювання, з'являється розлад ритму дихання, озноб і лихоманка. Процес одужання протікає досить повільно.

На перших етапах розвитку хвороби не потрібно спеціальних заходів лікування. Найчастіше після активної роботи та повноцінного відпочинку симптоми хвороби зникають – це свідчить про настання акліматизації. Іноді хвороба продовжує прогресувати, переходячи у другу стадію – хронічну. Симптоми її такі ж, але виражені значно сильнішою мірою: головний біль може бути вкрай гострий, сильніше проявляється сонливість, судини кистей рук переповнені кров'ю, можливо носова кровотеча, різко виражена задишка, грудна клітина стає широкою, бочкоподібною, спостерігається підвищена дратівливість, можлива втрата свідомості.Ці ознаки говорять про серйозне захворювання та необхідність термінового транспортування хворого вниз. Іноді переліченим проявам хвороби передує стадія збудження (ейфорії), що дуже нагадує алкогольне сп'яніння.

Механізм розвитку гірської хвороби пов'язаний із недостатнім насиченням крові киснем, що позначається на функціях багатьох внутрішніх органів та систем. З усіх тканин організму нервова найбільш чутлива до кисневої недостатності. У людини, яка потрапила на висоту 4000 - 4500 мі схильного до захворювання на гірську хворобу, внаслідок гіпоксії спочатку виникає збудження, що виражається в появі почуття самовдоволення та власної сили. Він стає веселим, балакущим, але при цьому втрачає контроль над своїми діями, не може реально оцінити обстановку. Через деякий час настає період депресії. Веселість змінюється похмурістю, сварливістю, навіть забіякою, а то ще більш небезпечними нападами дратівливості. Багато хто з таких людей уві сні не відпочиває: сон неспокійний, супроводжується фантастичними сновидіннями, що мають характер поганих передчуттів.

На високих висотах гіпоксія робить більш серйозний вплив на функціональний стан вищих нервових центрів, викликаючи притуплення чутливості, порушення правильності судження, втрату самокритичності, інтересу та ініціативи, іноді втрату пам'яті. Помітно зменшується швидкість і точність реакції, внаслідок ослаблення процесів внутрішнього гальмування засмучується координація руху. З'являється психічна та фізична депресія, що виражається у сповільненості мислення та дій, помітній втраті інтуїції та здатності до логічного мислення, зміні умовних рефлексів. Однак при цьому людина вважає, що її свідомість не тільки ясно, а й надзвичайно гостро. Він продовжує робити те, чим займався до серйозного на нього гіпоксії, незважаючи на часом небезпечні наслідки своїх вчинків.

У хворого може з'явитися нав'язлива ідея, почуття абсолютної правильності своїх вчинків, нетерпимості до критичних зауважень, а це, якщо в такому стані виявиться керівник групи-людина, яка відповідає за життя інших людей, стає особливо небезпечною. Помічено, що під впливом гіпоксії люди часто не роблять жодних спроб вийти із явно небезпечної ситуації.

Важливо знати, які найпоширеніші зміни у поведінці людини відбуваються на висоті під впливом гіпоксії. За частотою виникнення ці зміни розташовуються в наступній послідовності:

Неспівмірно великі зусилля під час виконання завдання;

Більш критичне ставлення до інших учасників подорожі;

небажання виконувати розумову роботу;

Підвищена дратівливість органів чуття;

Вразливість;

Дратівливість при зауваженнях по роботі;

Труднощі у концентрації уваги;

Уповільнення мислення;

Часте, нав'язливе повернення до однієї і тієї ж теми;

Проблема запам'ятовування.

В результаті гіпоксії може порушитися і терморегуляція, через що в окремих випадках за низької температури знижується вироблення організмом тепла, і в той же час підвищуються його втрати через шкіру. У цих умовах людина, яка захворіла на гірську хворобу, більш схильна до охолодження, ніж інші учасники подорожі. В інших випадках можлива поява ознобу та підвищення температури тіла на 1-1,5°С.

Гіпоксія впливає і на інші органи і системи організму.

Органи дихання.

Якщо у стані спокою людина на висоті не відчуває задишки, нестачі повітря або утруднення дихання, то при фізичному навантаженні у висотних умовах усі ці явища починають помітно відчуватися. Наприклад, один із учасників сходження на Еверест на кожен крок на висоті 8200 метрів робив 7-10 повних вдихів та видихів. Але навіть і за такого повільного темпу пересування він відпочивав до двох хвилин через кожні 20-25 метрів шляху. Інший учасник сходження за одну годину руху при знаходженні на висоті 8500 метрів піднявся досить легкою ділянкою на висоту лише близько 30 метрів.

Працездатність.

Загальновідомо, що будь-яка м'язова діяльність, і особливо інтенсивна, супроводжується підвищенням кровопостачання м'язів, що працюють. Однак, якщо в умовах рівнини необхідну кількість кисню організм може забезпечити порівняно легко, то з підйомом на велику висоту, навіть за максимального використання всіх пристосувальних реакцій, постачання м'язів киснем здійснюється непропорційно до ступеня м'язової активності. Внаслідок такої невідповідності розвивається кисневе голодування, а недоокислені продукти обміну речовин накопичуються в організмі у надлишкових кількостях. Тому працездатність людини із збільшенням висоти різко знижується. Так (за Е. Гіппенрейтером) на висоті 3000 мвона становить 90%, на висоті 4000 м. -80%, 5500 м- 50%, 6200 м- 33% та 8000 м- 15-16% від максимального рівня роботи, виконаної на висоті рівня моря.

Навіть після закінчення роботи, незважаючи на припинення м'язової діяльності, організм продовжує перебувати в напрузі, споживаючи деякий час підвищену кількість кисню для того, щоб ліквідувати кисневу заборгованість. Слід зазначити, що час, протягом якого ліквідується ця заборгованість, залежить не тільки від інтенсивності та тривалості м'язової роботи, а й від ступеня тренованості людини.

Другий, хоч і менш важливою причиною зниження працездатності організму є перевантаження системи дихання. Саме дихальна система за рахунок посилення своєї діяльності до певної пори може компенсувати кисневий запит організму, що різко зростає, в умовах розрідженого повітряного середовища.

Таблиця 1

Однак можливості легеневої вентиляції мають свою межу, яку організм досягає раніше, ніж виникає гранична працездатність серця, чим знижується до мінімуму необхідна кількість споживаного кисню. Такі обмеження пояснюються тим, що зниження парціального тиску кисню призводить до посилення легеневої вентиляції, а отже, і до посиленого "вимивання" з організму CO2. Але зменшення парціального тиску 2 знижує активність діяльності дихального центру і тим самим обмежує обсяг легеневої вентиляції.

На висоті легенева вентиляція досягає граничних величин при виконанні середньої для нормальних умов навантаження. Тому максимальна кількість інтенсивної роботи за певний час, яку турист може виконати в умовах високогір'я, менша, а відновлювальний період після роботи в горах довший, ніж на рівні моря. Однак при тривалому перебування на одній і тій же висоті (до 5000-5300 м)з допомогою акліматизації організму рівень працездатності підвищується.

Система травлення.

На висоті значно змінюється апетит, зменшується всмоктування води та поживних речовин, виділення шлункового соку, змінюються функції травних залоз, що призводить до порушення процесів травлення та засвоєння їжі, особливо жирів. В результаті людина різко втрачає вагу. Так, у період однієї з експедицій на Еверест альпіністи, що прожили на висоті понад 6000 мпротягом 6-7 тижнів, втратили у вазі від 13,6 до 22,7 кг.На висоті людина може відчути уявне почуття повноти шлунка, розпирання в надчеревній ділянці, нудоту, проноси, що не піддаються медикаментозному лікуванню.

Зір.

На висотах близько 4500 мнормальна гострота зору можлива лише за яскравості в 2,5 рази більше звичайної для рівнинних умов. На цих висотах відбувається звуження периферичного поля зору і помітне затуманювання зору в цілому. На висотах знижується також точність фіксації погляду і правильність визначення відстані. Навіть за умов середньогір'я зір вночі слабшає, а термін адаптації до темряви подовжується.

Больова чутливість

у міру наростання гіпоксії знижується аж до повної втрати.

Зневоднення організму.

Виділення води з організму, як відомо, здійснюється переважно нирками (1,5 л води на добу), шкірою (1 л), легкими (близько 0,4 л)та кишечником (0,2-0,3 л).Встановлено, що загальна витрата води в організмі навіть у стані повного спокою становить 50-60 гв годину. За середнього фізичного навантаження в нормальних кліматичних умовах на висоті рівня моря витрата води зростає до 40-50 грамів на добу на кожний кілограм ваги людини. Всього в середньому у звичайних умовах на добу виділяється близько 3 лводи. За посиленої м'язової діяльності, особливо в умовах спеки, різко зростає виділення води через шкіру (іноді до 4-5 л). Але напружена м'язова робота, що здійснюється в умовах високогір'я, у зв'язку з нестачею кисню та сухістю повітря, різко посилює легеневу вентиляцію і тим самим збільшує кількість води, що виділяється через легені. Все це призводять до того, що загальна втрата води в учасників складних високогірних подорожей може досягти 7-10 лна добу.

Статистика свідчить, що в умовах високогір'я більш ніж удвічі збільшується захворюваність органів дихання. Запалення легенів часто набуває крупозної форми, протікає значно важче, а розсмоктування запальних вогнищ - набагато повільніше, ніж за умов рівнини.

Запалення легенів починається після фізичної перевтоми та переохолодження. На початковій стадії відзначається погане самопочуття, деяка задишка, прискорений пульс, кашель. Але вже приблизно через 10 годин стан хворого різко погіршується: частота дихання – понад 50, пульс – 120 за хвилину. Незважаючи на прийом сульфаніламідів, вже через 18-20 годин розвивається набряк легень, що становить в умовах високогір'я велику небезпеку. Перші ознаки гострого набряку легень: сухий кашель, скарги на стискання трохи нижче грудини, задишка, слабкість при фізичному навантаженні. У серйозних випадках має місце кровохаркання, ядуха, тяжкий розлад свідомості, після чого настає смерть. Перебіг хвороби часто не перевищує й однієї доби.

В основі утворення набряку легенів на висоті лежить, як правило, явище підвищення проникності стінок легеневих капілярів та альвеол, внаслідок чого в альвеоли легень проникають сторонні речовини (білкові маси, елементи крові та мікроби). Тому корисна ємність легень протягом короткого часу різко скорочується. Гемоглобін артеріальної крові, що омиває зовнішню поверхню альвеол, заповнених не повітрям, а білковими масами та елементами крові, не може належним чином насититися киснем. В результаті від недостатнього (нижче за допустиму норму) постачання киснем тканин організму людина швидко гине.

Тому, навіть у разі найменшої підозри захворювання органів дихання, група негайно має вжити заходів до якнайшвидшому спуску хворого вниз, бажано до висот близько 2000-2500, метрів.

Механізм розвитку гірської хвороби

Сухе атмосферне повітря містить: азоту 78,08%, кисню-20,94%, вуглекислоти-0,03%, аргону-0,94% та інших газів-0,01%. При підйомі на висоту це відсоткове співвідношення не змінюється, але змінюється щільність повітря, отже, і величини парціального тиску цих газів.

За законом дифузії гази переходять із середовища з більш високим парціальним тиском у середовище з нижчим тиском. Газообмін, як у легенях, і у крові людини здійснюється завдяки наявної різниці цих тисків.

При нормальному атмосферному тиску 760 ммp т. ст.парціальний тиск кисню становить:

760х0, 2094 = 159 мм рт. ст.,де 0,2094 – процентний вміст кисню в атмосфері, що дорівнює 20,94%.

У цих умовах парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі (вдихається з повітрям і потрапляє в альвеоли легень) становить близько 100 мм рт. ст.Кисень погано розчинний у крові, але він зв'язується білком гемоглобіну, що у червоних кров'яних кульках - еритроцитах. За звичайних умов завдяки високому парціальному тиску кисню в легенях гемоглобін в артеріальній крові насичується киснем до 95%.

При проходженні через капіляри тканин гемоглобін крові втрачає близько 25% кисню. Тому венозна кров несе в собі до 70% кисню, парціальний тиск якого, як неважко переконатися з графіка (Рис. 2),складає

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Парціальний тиск кисню мм.pm.cm.

Рис. 2.

у момент протікання венозної крові до легень після закінчення циклу кровообігу всього 40 мм рт. ст.Таким чином, між венозною та артеріальною кров'ю існує значний перепад тиску, що дорівнює 100-40=60 мм рт. ст.

Між вуглекислотою, що вдихається з повітрям (парціальний тиск 40 мм рт. ст.),і вуглекислотою, що притікає з венозною кров'ю до легень після закінчення циклу кровообігу (парціальний тиск 47-50 мм рт.ст.),перепад тиску становить 7-10 мм рт. ст.

В результаті існуючого перепаду тиску кисень переходить з легеневих альвеол в кров, а безпосередньо в тканинах організму цей кисень з крові дифундує в клітини (в середу з ще нижчим парціальним тиском). Вуглекислота, навпаки, спочатку з тканин переходить у кров, а потім, при підході венозної крові до легень, - з крові в альвеоли легені, звідки вона і видихається в навколишнє повітря (Рис. 3).

Рис. 3.

З сходженням на висоту парціальний тиск газів зменшується. Так, на висоті 5550 м(що відповідає атмосферному тиску 380 мм рт. ст.)для кисню воно одно:

380х0, 2094 = 80 мм рт. ст.,

тобто знижується вдвічі. При цьому, природно, зменшується парціальний тиск кисню і в артеріальній крові, внаслідок чого зменшується не тільки насичення гемоглобіну крові киснем, а й за рахунок різкого скорочення різниці тиску між артеріальною та венозною кров'ю значно погіршується перехід кисню з крові в тканини. Так виникає киснева недостатність-гіпоксія, яка може призвести до захворювання людини на гірську хворобу.

Природно, що у людини виникає ряд захисних компенсаторно-пристосувальних реакцій. Так, насамперед, нестача кисню призводить до збудження хеморецепторів - нервових клітин, дуже чутливих до зниження парціального тиску кисню. Їхнє збудження служить сигналом для поглиблення, а потім і почастішання дихання. Розширення легенів, що відбувається при цьому, збільшує їх альвеолярну поверхню і сприяє тим самим більш швидкому насичення гемоглобіну киснем. Завдяки цій, а також низці інших реакцій в організм надходить велика кількість кисню.

Проте з посиленням дихання збільшується вентиляція легень, коли відбувається посилене виведення («вимивання») вуглекислоти з організму. Це особливо посилюється при інтенсифікації роботи за умов високогір'я. Так, якщо на рівнині в стані спокою протягом однієї хвилини з організму видаляється приблизно 0,2 лСО 2 а при напруженій роботі-1,5-1,7 л,то в умовах високогір'я в середньому за хвилину організм втрачає близько 0,3-0.35 лСО 2 у стані спокою і до 2,5 лпри напруженій м'язовій роботі. В результаті в організмі виникає нестача 2 - так звана гіпокапнія, що характеризується зниженням парціального тиску вуглекислого газу в артеріальній крові. Але ж вуглекислий газ відіграє важливу роль у регулюванні процесів дихання, кровообігу та окиснення. Серйозний недолік СО 2 може призвести до паралічу дихального центру, різкого падіння артеріального тиску, погіршення роботи серця, порушення нервової діяльності. Так, зниження артеріального тиску 2 на величину від 45 до 26 мм. р. т. ст.знижує кровообіг мозку майже наполовину. Ось чому балони, призначені для дихання на великих висотах, заповнюють не чистий кисень, а його суміш з 3-4% вуглекислого газу.

Зниження вмісту СО 2 в організмі порушує кислотно-лужну рівновагу у бік надлишку лугів. Намагаючись відновити цю рівновагу, нирки протягом декількох днів посилено видаляють з організму разом із сечею цей надлишок лугів. Тим самим досягається кислотно-лужна рівновага на новому, нижчому рівні, яка і є однією з основних ознак завершення періоду адаптації (часткової акліматизації). Але при цьому порушується (зменшується) величина лужного резерву організму. При захворюванні на гірську хворобу зменшення цього резерву сприяє подальшому її розвитку. Це пояснюється тим, що досить різке зменшення кількості лугів знижує здатність крові зв'язувати кислоти (у тому числі молочну кислоту), що утворюються при напруженій роботі. Це в короткий термін змінює кислотно-лужне співвідношення у бік надлишку кислот, яке порушує роботу ряду ферментів, призводить до дезорганізації процесу обміну речовин і, найголовніше, у тяжкохворого виникає гальмування дихального центру. В результаті дихання стає поверхневим, вуглекислий газ не повністю виводиться з легенів, накопичується в них та перешкоджає доступу кисню до гемоглобіну. При цьому швидко настає ядуха.

З усього сказаного випливає, що хоч основною причиною виникнення гірської хвороби є нестача кисню в тканинах організму (гіпоксія), але досить велику роль тут грає і нестача вуглекислоти (гіпокапнія).

Акліматизація

За тривалого перебування на висоті в організмі настає ряд змін, суть яких зводиться до збереження нормальної життєдіяльності людини. Цей процес називається акліматизацією. Акліматизація - сума пристосувально-компенсаторних реакцій організму, у яких підтримується добрий загальний стан, зберігається сталість ваги, нормальна працездатність і нормальне перебіг психологічних процесів. Розрізняють повну та неповну, або часткову, акліматизацію.

У зв'язку з відносно невеликим терміном перебування в горах для гірських туристів та альпіністів характерні часткова акліматизація та адаптація-короткочасне(на відміну від остаточного або тривалого) пристосування організму до нових кліматичних умов.

У процесі пристосування до нестачі кисню в організмі відбуваються такі зміни:

Оскільки кора мозку відрізняється надзвичайно високої чутливістю до кисневої недостатності, організм за умов високогір'я насамперед прагне утримати належне кисневе постачання центральної нервової системи з допомогою зменшення постачання киснем інших, менш важливих органів;

Значною мірою чутлива до нестачі кисню та система дихання. Дихальні органи реагують на нестачу кисню спочатку глибшим диханням (збільшенням його обсягу):

Таблиця 2

а потім уже і наростання частоти дихання:

В результаті деяких реакцій, зумовлених кисневою недостатністю, у крові збільшується не тільки кількість еритроцитів (червоних кров'яних тілець, що містять гемоглобін), але і кількість самого гемоглобіну (Рис. 4).

Все це викликає збільшення кисневої ємності крові, тобто зростає здатність крові переносити кисень до тканин і таким чином постачати тканини необхідною кількістю. Слід зазначити, що збільшення кількості еритроцитів та відсоткового вмісту гемоглобіну буває більш вираженим, якщо сходження супроводжується інтенсивним м'язовим навантаженням, тобто якщо процес адаптації має активний характер. Ступінь і темпи зростання кількості еритроцитів і вмісту гемоглобіну залежать також від географічних особливостей тих чи інших гірських районів.

Збільшується в горах та загальна кількість циркулюючої крові. Однак навантаження на серце при цьому не зростає, тому що одночасно відбувається розширення капілярів, збільшується їх кількість та довжина.

У перші дні перебування людини в умовах високогір'я (особливо у малотренованих людей) збільшується хвилинний об'єм серця, зростає пульс. Так, у фізично слабо підготовлених горосходів на висоті 4500мпульс зростає в середньому на 15, а на висоті 5500 м -на 20 ударів за хвилину.

Після закінчення процесу акліматизації на висотах до 5500 мвсі ці параметри знижуються до нормальних величин, притаманних звичайної діяльності на низьких висотах. Відновлюється і нормальна працездатність шлунково-кишкового тракту. Однак на великих висотах (більше 6000 м)пульс, дихання, робота серцево-судинної системи так і не знижуються до нормального значення, бо тут деякі органи та системи людини постійно перебувають в умовах певної напруги. Так, навіть у період сну на висотах 6500-6800 мчастота пульсу становить близько 100 ударів за хвилину.

Цілком очевидно, що для кожної людини період неповної (часткової) акліматизації має різну тривалість. Значно швидше та з меншими функціональними відхиленнями вона настає у фізично здорових людей віком від 24 до 40 років. Але в будь-якому разі 14-денний термін перебування в горах в умовах активної акліматизації є достатнім для пристосування нормального організму до нових кліматичних умов.

Для виключення ймовірності серйозного захворювання на гірську хворобу, а також для скорочення термінів акліматизації можна рекомендувати наступний комплекс заходів, що проводяться як до виїзду в гори, так і в період подорожі.

Перед тривалою високогірною подорожжю, що включає в трасу свого маршруту перевали вище 5000 м,всі кандидати мають бути піддані спеціальному лікарсько-фізіологічному обстеженню. Особи, що погано переносять кисневу недостатність, фізично недостатньо підготовлені, а також запалення легенів, ангіну або серйозний грип, що перенесли в період передпохідної підготовки, до участі в таких походах не повинні допускатися.

Період часткової акліматизації можна скоротити, якщо учасники майбутньої подорожі заздалегідь, за кілька місяців до виходу в гори, розпочнуть регулярні заняття з загальнофізичної підготовки, особливо підвищення витривалості організму: біг на довгі дистанції, плавання, підводний спорт, ковзани і лижі. При таких тренуваннях в організмі виникає тимчасовий недолік кисню, який тим вищий, чим більша інтенсивність і тривалість навантаження. Оскільки організм тут працює в умовах, кілька подібних за кисневою недостатністю із перебуванням на висоті, у людини виробляється підвищена стійкість організму до нестачі кисню при виконанні м'язової роботи. Надалі за умов гір це полегшить пристосування до висоти, прискорить процес адаптації, зробить його менш болючим.

Слід знати, що у фізично непідготовлених до високогірної подорожі туристів життєва ємність легень на початку походу навіть дещо зменшується, максимальна працездатність серця (у порівнянні з тренованими учасниками) також стає меншою на 8-10%, а реакція збільшення гемоглобіну та еритроцитів при кисневій недостатності .

Безпосередньо в період походу проводяться наступні заходи: активна акліматизація, психотерапія, психопрофілактика, організація відповідного харчування, застосування вітамінів та адаптогенів (засобів, що підвищують працездатність організму), повна відмова від куріння та алкоголю, систематична контроль за станомздоров'я, застосування деяких ліків.

Активна акліматизація для альпіністських сходжень і високогірних туристських походів має різницю у методах її проведення. Ця відмінність пояснюється, насамперед, суттєвою різницею висот об'єктів сходження. Так, якщо для альпіністів ця висота може становити 8842 м,то для найбільш підготовлених туристських груп вона не перевищуватиме 6000-6500 м(кілька перевалів у районі хребтів Висока Стіна, Заалайського та деяких інших на Памірі). Різниця полягає і в тому, що сходження на вершини по технічно складних маршрутах відбувається протягом декількох днів, а по складних траверсах - навіть тижнів (без значної втрати висоти на окремих проміжних етапах), у той час як у високогірних туристичних походах, що мають, як правило, більшу протяжність, на подолання перевалів витрачають менше часу.

Найменші висоти, менший термін перебування на цих W -сотах і швидший спуск зі значною втратою висоти більшою мірою полегшують процес акліматизації для туристів, а досить багаторазовечергування підйомів і спусків пом'якшує, або навіть взагалі припиняє розвиток гірської хвороби.

Тому альпіністи при висотних сходженнях змушені на початку експедиції виділяти до двох тижнів для тренувальних (акліматизаційних) сходження на нижчі вершини, що відрізняються від основного об'єкта сходження на висоту близько 1000 метрів. Для туристичних груп, маршрути яких проходять через перевали заввишки 3000-5000 м,спеціальних акліматизаційних виходів не потрібно. Для цієї мети, як правило, достатньо вибору такої траси маршруту, при якій протягом першого тижня - 10 днів висота перевалів, що проходять групою, наростала б поступово.

Оскільки найбільше нездужання, викликане загальною втомою туриста, що ще не втягнувся в похідне життя, відчувається зазвичай у перші дні походу, то навіть при організації дневки в цей час рекомендується провести заняття з техніки руху, з будівництва снігових хатин або печер, а також розвідувальні або тренувальні виходи на висоту. Зазначені практичні заняття та виходи повинні проводитися в хорошому темпі, що змушує організм швидше реагувати на розрідженість повітря, активніше пристосовуватися до змін кліматичних умов. Цікаві в цьому відношенні рекомендації Н.Тенцінга: на висоті навіть на біваку потрібно бути фізично активним - гріти снігову воду, стежити за станом наметів, перевіряти спорядження, більше рухатися, наприклад, після встановлення наметів брати участь у будівництві сніжної кухні, допомагати розносити готову їжу за наметами.

Істотне значення у профілактиці гірської хвороби має правильна організація харчування. На висоті понад 5000 мраціон добового харчування повинен мати не менше ніж 5000 великих калорій. Вміст вуглеводів у раціоні має бути збільшено на 5-10% проти звичайним харчуванням. На ділянках, пов'язаних з інтенсивною м'язовою діяльністю, насамперед слід вживати легкозасвоюваний вуглевод - глюкозу. Збільшене споживання вуглеводів сприяє утворенню більшої кількості вуглекислоти, в якій організм відчуває нестачу. Кількість рідини, що споживається в умовах високогір'я і, особливо, при виконанні інтенсивної роботи, пов'язаної з рухом по складних ділянках маршруту, повинна бути не менше 4-5 лна добу. Це найважливіша міра боротьби з зневодненням організму. Крім того, збільшення обсягу споживаної рідини сприяє виведенню з організму через нирки недоокислених продуктів обміну.

Організм людини, яка здійснює тривалу інтенсивнуроботу в умовах високогір'я, що вимагає підвищеної (у 2-3 рази) кількості вітамінів, особливо тих, що входять до складу ферментів, що беруть участь у регуляції окиснювально-відновних процесів та тісно пов'язаних з обміном речовин. Це вітаміни групи В , де найбільш важливі B 12 та B 15 , а також B 1 , B 2 та B 6 . Так, вітамін B 15 крім сказаного, сприяє підвищенню працездатності організму на висоті, істотно полегшуючи виконання великих і інтенсивних навантажень, підвищує ефективність використання кисню, активізує кисневий обмін в клітинах тканин, підвищує висотну стійкість. Цей вітамін посилює механізм активної адаптації до нестачі кисню, а також окиснення жирів на висоті.

Крім них, важливу роль відіграють і вітаміни С, РР та фолієва кислота у поєднанні з гліцерофосфатом заліза та метацилом. Такий комплекс впливає збільшення кількості еритроцитів і гемоглобіну, тобто збільшення кисневої ємності крові.

На прискорення процесів адаптації впливають і так звані адаптогени-женьшень, елеутерокок і акліматизин (суміш елеутерококу, лимонника та жовтого цукру). Е.Гіппенрейтер рекомендує наступний комплекс препаратів, що підвищують пристосованість організму до гіпоксії та полегшують перебіг гірської хвороби: елеутерокок, діабазол, вітаміни А, B 1 , В 2 , B 6 , B 12 , С, РР, пантотенат кальцію, метін гліцерофосфат кальцію та хлористий калій. Ефективна та суміш, запропонована Н.Сіротініним: 0,05 г аскорбінової кислоти, 0,5 р.лимонної кислоти та 50 г глюкози на один прийом. Можна рекомендувати і сухий чорномородиновий напій (в брикетах по 20 г),містить лимонну та глютамінову кислоти, глюкозу, хлористий і фосфорнокислий натрій.

Як довго після повернення на рівнину організм зберігає ті зміни, що відбулися в ньому в процесі акліматизації?

По закінченні подорожі в горах залежно від висоти маршруту, набуті в процесі акліматизації зміни з боку дихальної системи, кровообігу та складу крові проходять досить швидко. Так, підвищений вміст гемоглобіну знижується до норми за 2-2,5 місяці. За такий самий період знижується і підвищена здатність крові до перенесення кисню. Тобто акліматизація організму до висоти зберігається лише до трьох місяців.

Щоправда, після багаторазових виїздів у гори в організмі виробляється своєрідна пам'ять на пристосувальні реакції до висоти. Тому при черговому виїзді в гори його органи і системи вже по «протореним доріжкам» швидше знаходять правильний шлях для пристосування організму до нестачі кисню.

Надання допомоги при гірській хворобі

Якщо, незважаючи на вжиті заходи, у когось із учасників високогірного походу виявляються симптоми гірської хвороби, необхідно:

При головному болі приймати цитрамон, пірамідон (не більше 1,5 г на добу) анальгін (не більше 1 гна разовий прийом та 3 г на добу) або їх комбінації (трійчатка, п'ятірка);

При нудоті та блюванні - аероні, кислі фрукти або їх соки;

При безсонні – ноксирон, коли людина погано засинає, або нембутал, коли сон недостатньо глибокий.

При застосуванні ліків за умов високогір'я слід виявляти особливу обережність. Насамперед це відноситься до біологічно активних речовин (фенамін, фенатин, первітин), що стимулюють діяльність нервових клітин. Слід пам'ятати, що це речовини створюють лише короткочасний ефект. Тому їх краще застосовувати тільки за крайньої необхідності, та й то вже при спуску, коли тривалість майбутнього руху не велика. Передозування цих засобів призводить до виснаження нервової системи, різкого зниження працездатності. Особливо небезпечне передозування цих засобів в умовах тривалої кисневої недостатності.

Якщо група прийняла рішення про терміновий спуск вниз хворого учасника, то при спуску необхідно не тільки систематично спостерігати за станом хворого, але й регулярно робити ін'єкції антибіотиків та засобів, що стимулюють серцеву та дихальну діяльність людини (лобелії, кардіамін, коразол чи норадреналін).

ВПЛИВ СОНЦЯ

Сонячні опіки.

Від тривалого впливу сонця на організм людини на шкірі утворюються сонячні опіки, які можуть спричинити хворобливий стан туриста.

Сонячна радіація - потік променів видимого та невидимого спектру, що мають різну біологічну активність. При опроміненні сонцем має місце одночасний вплив:

Прямий сонячної радіації;

Розсіяної (що надійшла за рахунок розсіювання частини потоку прямої сонячної радіації в атмосфері або відбиття від хмар);

Відбитої (внаслідок відбиття променів від навколишніх предметів).

Величина потоку сонячної енергії, що припадає на ту чи іншу певну ділянку земної поверхні, залежить від висоти стояння сонця, яке, у свою чергу, визначається географічною широтою даної ділянки, часом року та доби.

Якщо сонце знаходиться в зеніті, його промені проходять найкоротший шлях через атмосферу. При висоті стояння сонця 30 ° цей шлях збільшується вдвічі, а при заході сонця - в 35,4 рази більше, ніж при прямовисному падінні променів. Проходячи через атмосферу, особливо через нижні її шари, що містять у зваженому стані частинки пилу, диму та водяної пари, сонячні промені певною мірою поглинаються та розсіюються. Тому, що більше шлях цих променів через атмосферу, що більше вона забруднена, то меншу інтенсивність сонячної радіації вони мають.

З підйомом на висоту товщина атмосфери, через яку проходять сонячні промені, зменшується, причому виключаються найбільш щільні, зволожені та запилені її нижні шари. У зв'язку із збільшенням прозорості атмосфери інтенсивність прямої сонячної радіації зростає. Характер зміни інтенсивності показаний на графіку (Рис. 5).

Тут інтенсивність потоку лише на рівні моря прийнято за 100%. З графіка видно, що величина прямої сонячної радіації у горах значно зростає: на 1-2% із підйомом на кожні 100 метрів.

Загальна інтенсивність потоку прямої сонячної радіації навіть за однакової висоті стояння сонця змінює свою величину залежно від сезону. Так, влітку у зв'язку з підвищенням температури збільшується вологість і запиленість настільки знижують прозорість атмосфери, що величина потоку при висоті сонця 30° на 20% менше, ніж взимку.

Однак не всі складові спектру сонячних променів змінюють свою інтенсивність однаковою мірою. Особливо різко збільшується інтенсивність ультрафіолетовихпроменів-найактивніших у фізіологічному відношенні: вона має яскраво виражений максимум при високому становищі сонця (полудні). Інтенсивність цих променів цей період в однакових погодних умовах - час, необхідний для

почервоніння шкіри, на висоті 2200 му 2,5 рази, а на висоті 5000 му 6 разів менше, ніж на висоті 500 вітрів (рис. 6). Зі зменшенням висоти стояння сонця ця інтенсивність різко падає. Так, для висоти 1200 мця залежність виражається наступною таблицею (інтенсивність ультрафіолетових променів при висоті стояння сонця 65 ° прийнята за 100%):

Таблиця4

Якщо хмари верхнього ярусу послаблюють інтенсивність прямої сонячної радіації зазвичай лише в незначних межах, то щільніші хмари середнього і особливо нижнього ярусів можуть знизити її до нуля .

У загальній величині сонячної радіації, що приходить, істотну роль грає розсіяна радіація. Розсіяна радіація висвітлює місця, що знаходяться в тіні, а при закритті сонця над якоюсь місцевістю щільними хмарами вона створює загальну денну освітленість.

Характер, інтенсивність та спектральний склад розсіяної радіації пов'язані з висотою стояння сонця, прозорістю повітря та відбивною здатністю хмар.

Розсіяна радіація при ясному небі без хмар, викликана переважно молекулами газів атмосфери, за своїм спектральним складом різко відрізняється від інших видів радіації, і від розсіяної при хмарному небі. Максимум енергії у її спектрі зміщений у область більш коротких хвиль. І хоча інтенсивність розсіяної радіації при безхмарному небі становить лише 8-12% від інтенсивності прямої сонячної радіації, велика кількість у спектральному складі ультрафіолетових променів (до 40-50% усієї кількості розсіяних променів) говорить про значну її фізіологічну активність. Достатком променів короткохвильового діапазону пояснюється і яскраво-блакитний колір піднебіння, синьова якого тим інтенсивніше, чим чистіше повітря.

У нижніх шарах повітря при розсіюванні сонячних променів від великих зважених частинок пилу, диму та водяної пари максимум інтенсивності зміщується в область довших хвиль, внаслідок чого колір неба стає білим. При білуватому небі або за наявності слабкого туману загальна інтенсивність розсіяної радіації зростає в 1,5-2 рази.

З появою хмар інтенсивність розсіяної радіації зростає ще сильніше. Її величина тісно пов'язана з кількістю, формою та розташуванням хмар. Так, якщо при високому стоянні сонця небо закрите хмарами на 50-60%, інтенсивність розсіяної сонячної радіації досягає величин, рівних потоку прямої сонячної радіації. При подальшому збільшенні хмарності та особливо при її ущільненні інтенсивність знижується. При купово-дощових хмарах вона може бути навіть нижчою, ніж при безхмарному небі.

Слід враховувати, що й потік розсіяної радіації тим вище, що нижча прозорість повітря, то інтенсивність ультрафіолетових променів у вигляді радіації прямо пропорційна прозорості повітря. У добовому ході зміни освітленості найбільше значення розсіяної ультрафіолетової радіації посідає середину дня, а річному - на зиму.

На величину загального потоку розсіяної радіації впливає і енергія променів, відбитих від земної поверхні. Так, за наявності чистого снігового покрову розсіяна радіація збільшується в 1,5-2 рази.

Інтенсивність відбитої сонячної радіації залежить від фізичних властивостей поверхні та від кута падіння сонячних променів. Вологий чорнозем відбиває всього 5% падаючих нею променів. Це тим, що відбивна здатність значно знижується зі збільшенням вологості і шорсткості грунту. Натомість альпійські луки відбивають 26%, забруднені льодовики-30%, чисті льодовики та снігові поверхні - 60-70%, а сніг, що випав,-80-90% падаючих променів. Таким чином, при русі у високогір'ї засніженими льодовиками на людину впливає відбитий потік, практично рівний прямої сонячної радіації.

Відбивна здатність окремих променів, що входять до спектру сонячного світла, не однакова і залежить від властивостей поверхні землі. Так, вода практично не відображає ультрафіолетових променів. Відображення останніх від трави становить лише 2-4%. У той же час для свіжого снігу максимум відображення зміщений в область короткохвильового діапазону (ультрафіолетових променів). Слід знати, що кількість ультрафіолетових променів, відбитих від земної поверхні, тим більша, ніж світліша ця поверхня. Цікаво відзначити, що відбивна здатність шкіри людини для ультрафіолетового проміння дорівнює в середньому 1-3%, тобто 97-99% цих променів, що падають на шкіру, поглинається нею.

У звичайних умовах людина стикається не з одним із перелічених видів радіації (прямої, розсіяної чи відбитої), і з їх сумарним впливом. На рівнині цей сумарний вплив за певних умов може більш ніж удвічі перевищити інтенсивність опромінення прямим сонячним промінням. При подорожі в горах на середніх висотах інтенсивність опромінення загалом може у 3,5-4 разу, але в висоті 5000-6000 му 5-5,5 рази перевищити звичайні рівнинні умови.

Як було показано, з підйомом на висоту особливо зростає сумарний потік ультрафіолетових променів. На висотах їх інтенсивність може досягати величин, перевищують інтенсивність ультрафіолетового опромінення при прямий сонячної радіації за умов рівнини в 8-10 раз!

Впливаючи на відкриті ділянки тіла людини, ультрафіолетові промені проникають у шкіру людини на глибину лише від 0,05 до 0,5. мм,викликаючи при помірних дозах опромінення почервоніння, та був і потемніння (загар) шкіри. У горах відкриті ділянки тіла схильні до впливу сонячної радіації протягом усього світлого часу дня. Тому, якщо заздалегідь не вжито необхідних заходів щодо захисту цих ділянок, легко може виникнути опік тіла.

Зовні перші ознаки опіків, пов'язаних із сонячною радіацією, не відповідають ступеню поразки. Цей ступінь виявляється дещо пізніше. За характером поразки опіки загалом діляться чотирма ступеня. Для аналізованих сонячних опіків, у яких поразки схильні лише верхні шари шкіри, притаманні лише перші два (найлегші) ступеня.

I - найлегший ступінь опіку, що характеризується почервонінням шкіри в області опіку, набряклістю, печінням, болем та деяким розвитком запалення шкіри. Запальні явища проходять швидко (через 3-5 днів). В області опіку залишається пігментація, іноді спостерігається лущення шкіри.

II ступінь характеризується більш різко вираженою запальною реакцією: інтенсивне почервоніння шкіри і відшарування епідермісу з утворенням бульбашок, наповнених прозорою або злегка мутнуватою рідиною. Повне відновлення всіх шарів шкіри настає через 8-12 днів.

Опіки I ступеня лікують шляхом дублення шкіри: обпалені ділянки змочують спиртом, розчином марганцевокислого калію. При лікуванні опіків ІІ ступеня виробляють первинну обробку місця опіку: протирання бензином або 0,5%-ним. розчином нашатирного спирту, зрошення обпаленої ділянки розчинами антибіотиків. Враховуючи можливість внесення інфекції у похідних умовах, ділянку опіку краще закрити асептичною пов'язкою. Рідкісна зміна пов'язки сприяє якнайшвидшому відновленню уражених клітин, тому що при цьому не травмується шар ніжної молодої шкіри.

У період гірської або гірськолижної подорожі від впливу прямих сонячних променів найбільше страждають шия, мочки вух, обличчя та шкіра зовнішньої сторони кистей рук. Внаслідок впливу розсіяних, а під час руху снігом і відбитих променів, опікам піддаються підборіддя, нижня частина носа, губи, шкіра під колінами. Таким чином, практично будь-яка відкрита ділянка тіла людини схильна до опіку. У теплі весняні дні під час руху у високогір'ї, особливо у період, коли тіло ще має засмаги, у жодному разі не можна допускати тривалого (понад 30 хвилин) перебування на сонці без сорочки. Ніжні шкірні покриви живота, попереку та бічних поверхонь грудної клітки найбільш чутливі до ультрафіолетових променів. Потрібно прагнути до того, щоб у сонячну погоду, особливо в середині дня, всі ділянки тіла були захищені від впливу всіх видів сонячних променів. Надалі, при повторних багаторазових впливах ультрафіолетового опромінення, шкіра набуває, стає менш чутливоюдо цих променів.

Шкіра рук і обличчя менш сприйнятлива до впливу ультрафіолетових променів.

Рис. 7

Але у зв'язку з тим, що саме обличчя і руки найбільш відкриті ділянки тіла, вони найбільше страждають від опіків сонячними променями. Тому в сонячні дні, обличчя слід захищати марлевою пов'язкою. Для того щоб марля не лізла в рот при глибокому диханні, доцільно як вантаж для відтяжки марлі використовувати шматок дроту (довжина 20-25) см,діаметр 3 мм),пропущеної через нижню частину пов'язки та вигнутої по дузі (Рис. 7).

За відсутності маски частини обличчя, найбільш схильні до опіку, можна покривати захисним кремом типу «Промінь» або «Нивея», а губи – безбарвною губною помадою. Для захисту шиї до головного убору з боку потилиці рекомендується підшити складену марлю вдвічі. Особливо слід берегти плечі та кисті рук. Якщо при опіку

плечей постраждалий учасник неспроможна нести рюкзак і його вантаж додатковою вагою лягає інших товаришів, то при опіці кистей постраждалий зможе забезпечити надійної страховки. Тому в сонячні дні носіння сорочки з довгими рукавами є обов'язковим. Тильні сторони кистей рук (під час руху без рукавичок) необхідно покривати шаром захисного крему.

Снігова сліпота

(Опік очей) виникає при порівняно недовгому (протягом 1-2 годин) русі по снігу в сонячний день без захисних окулярів внаслідок значної інтенсивності ультрафіолетових променів у горах. Ці промені впливають на рогівку та кон'юктиву очей, викликаючи їх опік. Вже за кілька годин в очах з'являється різь («пісок») та сльозотеча. Постраждалий не може дивитися на світло, навіть на запалений сірник (світлобоязнь). Спостерігається деяке припухання слизової оболонки, надалі може настати сліпота, яка при своєчасному вжитті заходів безслідно проходить через 4-7 днів.

Для захисту очей від опіків необхідно застосовувати захисні окуляри, темні шибки яких (помаранчевого, темно-фіолетового, темно-зеленого або коричневого кольору) значною мірою поглинають ультрафіолетові промені та знижують загальну освітленість місцевості, перешкоджаючи втомлюваності очей. Корисно знати, що помаранчевий колір покращує почуття рельєфу в умовах снігопаду чи невеликого туману, створює ілюзію сонячного освітлення. Зелений колір прикрашає контрасти між яскраво освітленими та тіньовими ділянками місцевості. Оскільки яскраве сонячне світло, відбите від білої снігової поверхні, має через очі сильну збуджуючу дію на нервову систему, то носіння захисних окулярів із зеленим склом має заспокійливу дію.

Застосування захисних окулярів з органічного скла у високогірних і гірськолижних подорожах не рекомендується, так як спектр поглинається ультрафіолетових променів у такого скла значно вже, і частина цих променів, що мають найбільш коротку довжину хвилі і надають найбільше фізіологічне вплив, все-таки надходить до. Тривалий вплив такої, навіть зменшеної кількості ультрафіолетових променів, може призвести до опіку очей.

Також не рекомендується брати в похід окуляри-консерви, що щільно прилягають до обличчя. Не тільки скло, а й шкіра закритої ними ділянки обличчя сильно запотіє, викликаючи неприємне відчуття. Значно найкращим є застосування звичайних окулярів з боковинками, виконаними з широкого лейкопластиру. (Рис. 8).

Рис. 8.

Учасники тривалих походів у горах повинні обов'язково мати запасні окуляри із розрахунку одна пара на три особи. За відсутності запасних окулярів можна тимчасово скористатися пов'язкою на очі з марлі або накласти на очі картонну стрічку, зробивши в ній попередньо вузькі прорізи, щоб бачити лише обмежену ділянку місцевості.

Перша допомога при сніговій сліпоті: спокій для очей (темна пов'язка), промивання очей 2%-ним розчином борної кислоти, холодні примочки з чайного відвару.

сонячний удар

Тяжкий хворобливий стан, що раптово виникає при тривалих переходах в результаті багатогодинного впливу інфрачервоних променів прямого сонячного потоку на непокриту голову. При цьому в умовах походу найбільшої дії променів піддається потилиця. Відтік артеріальної крові, що відбувається при цьому, і різкий застій венозної крові у венах мозку ведуть до його набряку і втрати свідомості.

Симптоми цього захворювання, а також дії групи при першій допомозі такі ж, як і при тепловому ударі.

Головний убір, що захищає голову від впливу сонячних променів і, крім того, зберігає можливість теплообміну з навколишнім повітрям (вентиляції) завдяки сітці або ряду отворів - обов'язкова приналежність учасника гірської подорожі.

1. Якою траєкторією рухаються планети навколо Сонця?

2. Відомо, що перша, друга та третя космічні швидкості відповідно дорівнюють 7,9; 11,2 та 16,5км/с. Виразити ці швидкості у м/с та км/год.

3. Чому дорівнює швидкість МКС (Міжнародної космічної станції) та транспортного космічного корабля «Союз-ТМ-31» після стикування відносно один одного?

4. Космонавти орбітальної космічної станції "Салют-6" спостерігали наближення транспортного корабля "Прогрес". "Швидкість корабля 4 м/с", - сказав Юрій Романенко. Щодо якого тіла мав на увазі космонавт швидкість корабля – щодо Землі чи станції «Салют»?

5. Уявимо, що з космодрому, розташованого на екваторі, запущені чотири однакові супутники Землі на однакову висоту: на північ, південь, захід і схід. При цьому кожен наступний супутник запускали через 1 хв. після попереднього. Чи зіткнутися у польоті супутники? Який із них було легше запускати? Орбіти вважати круговими. (Відповідь:супутники, запущені вздовж екватора, зіткнуться, а ті, що запускають на північ і південь, зіткнутися не можуть, тому що вони будуть звертатися в різних площинах, кут між якими дорівнює куту повороту Землі за 1 хв. У бік обертання Землі, тобто на схід, супутник запустити легше, тому що при цьому використовується швидкість обертання Землі, що доповнює швидкість, що повідомляється ракетою-носієм. Найважче запускати супутник на захід ).

6. Відстань між зірками прийнято виражати у світлових роках. За світловий рік приймається відстань, що проходить світлом у вакуумі протягом одного року. Виразити світловий рік за кілометри. (Відповідь:9,5 * 10 12 км).

7. Туманність Андромеди видно неозброєним оком, але віддалена від Землі з відривом 900 тис. св. років. Виразити цю відстань за кілометри. (Відповідь:8,5*10 18 км ) .

8. Швидкість штучного супутника Землі 8 км/сек, а кулі гвинтівки 800 м/сек. Яке з цих тіл рухається швидше і скільки разів?

9. За який час світло проходить відстань від Сонця до Землі? (Відповідь:8 хв 20 с ).

10. Найближча до нас зірка знаходиться у сузір'ї Центавра. Світло від неї йде до Землі 4,3 роки. Визначити відстань до цієї зірки. (Відповідь:270 000 а. ).

11. Радянський космічний корабель «Схід-5» із Валерієм Биковським на борту 81 раз облетів навколо Землі. Підрахувати відстань (в а.е.), пройдене кораблем, вважаючи орбіту круговою та віддаленою від Землі на 200 км. (Відповідь:0,022 а.о .) .

12. Експедиція Магеллана здійснила кругосвітню подорож за 3 роки, а Гагарін облетів земну кулю за 89 хвилин. Шляхи, які вони пройшли, приблизно рівні. Скільки разів середня швидкість польоту Гагаріна перевищувала середню швидкість плавання Магеллана? (Відповідь: 20 000) .

13. Зірка Вега, у напрямку якої зі швидкістю 20 км/с рухається наша Сонячна система, знаходиться на відстані 2,5*10 14 км. Через скільки часу ми опинилися б поблизу цієї зірки, якби вона сама не переміщалася у світовому просторі? (Відповідь:через 400 000 років).

14. Яку відстань проходить Земля під час руху навколо Сонця за секунду? за добу? за рік? (Відповідь:30 км; 2,6 млн км; 940 млн. км).

15. Знайти середню швидкість руху Місяця навколо Землі, вважаючи орбіту Місяця круговою. Середня відстань від Землі до Місяця 384 000 км, а 16. період обігу дорівнює доби. (Відповідь:1 км/с ) .

16. За який час ракета набуде першої космічної швидкості 7,9 км/с, якщо вона рухатиметься з прискоренням 40 м/с 2 ? (Відповідь:3,3 хв ) .

17. Який час знадобився б космічному кораблю, який розганяє фотонна ракета з постійним прискоренням 9,8 м/с 2 , щоб досягти швидкості, що дорівнює 9/10 швидкості світла? (Відповідь:320 діб ) .

18. Космічна ракета розганяється зі стану спокою та, пройшовши відстань 200 км, досягає швидкості 11 км/с. З яким прискоренням вона рухалася? Який час розгону? (Відповідь:300 м/с 2; 37с ) .

19. Радянський космічний корабель-супутник «Схід-3» із космонавтом Андріяном Ніколаєвим на борту здійснив 64 обороти навколо Землі за 95 годин. Визначити середню швидкість польоту (км/с). Орбіту корабля вважати круговою та віддаленою на 230 км від поверхні Землі. (Відповідь:7,3 км/с).

20. На якій відстані від Землі повинен знаходитись космічний корабель, щоб радіосигнал, посланий із Землі та відбитий кораблем, повернувся на Землю через 1,8 с після його відправлення. (Відповідь:270 000 км).

21. Астероїд Ікар звертається навколо Сонця за 1,02 роки, перебуваючи в середньому на відстані 1,08 а. від нього. Визначити середню швидкість руху астероїду. (Відповідь:31,63 км/с ) .

22. Астероїд Гідальго звертається навколо Сонця за 14,04 роки, перебуваючи в середньому на відстані 5,82 а. від нього. Визначити середню швидкість руху астероїду. (Відповідь:12,38 км/с ) .

23. Комета Швассмана-Вахмана рухається орбітою, близькою до кругової з періодом 15,3 року з відривом 6,09 а.о. від сонця. Обчислити швидкість її руху. (Відповідь:11,89 км/с ).

24. За який час ракета набуде першої космічної швидкості 7,9 км/с, якщо вона рухатиметься з прискоренням 40 м/с 2 ? (Відповідь : 3,3с).

25. Супутник, рухаючись поблизу земної поверхні еліптичною орбітою, гальмується атмосферою. Як це змінить траєкторію польоту? ( Відповідь: Зменшення швидкості переводить еліптичну траєкторію у кругову. Подальше безперервне зменшення швидкості переводить кругову орбіту на спіраль. Цим і пояснюється, що перші ШСЗ існували обмежений час. Потрапляючи в щільні шари атмосфери, вони нагрівалися до величезної температури та випаровувалися.

26. Чи можна створити супутник, який рухатиметься навколо землі скільки завгодно довго? ( Відповідь:Майже можна. На висоті близько тисячі кілометрів опір повітря майже не впливає на політ супутника. Крім того, на супутнику можна встановити невеликі ракети, які, при необхідності, вирівнюватимуть швидкість супутника до необхідної).

27. Людський організм порівняно довго може переносити чотириразове збільшення своєї ваги. Яке максимальне прискорення можна надати кораблю, щоб не перевищити це навантаження на організм космонавтів, якщо вони не мають засобів послаблення навантаження? Розібрати випадки вертикального зльоту з поверхні Землі, вертикального спуску, руху по горизонталі та політ поза полем тяжіння. (Відповідь:За другим законом Ньютона знаходимо, що з прямовисному старті із Землі допустиме прискорення 3g 0 , при прямовисному спуску 5g 0 , під час руху навколо Землі біля її поверхні – g 0 , поза полем тяжіння –4g 0 ).

Кожен організм, що живе на нашій планеті, має межі своїх можливостей. А що може витримати людина?

Як довго ми проживемо у космосі без скафандра?

На цю тему існує безліч помилок. Насправді, ми зможемо там прожити кілька хвилин.
Прокоментуємо кілька міфів, у які деякі люди вірять і досі:

Людина розірветься через нульовий тиск.
Наша шкіра надто еластична, щоб розірватись. Натомість наше тіло лише злегка роздмухується.
У людини закипить кров.
У вакуумі температура кипіння рідин дійсно нижче, ніж Землі, але кров буде всередині організму, де тиск як і збережеться.
Людина замерзне через низькі температури.
У відкритому космосі практично нічого немає, тому нам буде просто нічого віддавати своє тепло. Але прохолоду ми відчуватимемо все одно, оскільки зі шкіри випаровуватиметься вся волога.

А ось нестача кисню може вбити людину насамперед. Навіть якщо ми спробуємо затримати подих, повітря все одно буде вириватися з наших легенів із величезною силою та швидкістю. У результаті через 10-20 секунд людина втратить свідомість. Потім протягом однієї-двох хвилин його ще можна буде врятувати, вчасно підібравши і надавши необхідну медичну допомогу, але вже ні.

Який удар струмом ми можемо витримати?

Електричний струм, проходячи через тіло людини, може викликати два види поразок – електричний удар та електричну травму.

Більш небезпечний електричний удар, оскільки за нього уражається весь організм. Смерть настає від паралічу серця чи дихання, інколи ж від того й іншого одночасно.

Електричними травмами називають ураження струмом зовнішніх частин тіла; це опіки, металізація шкіри та ін Поразки струмом носять, як правило, змішаний характер і залежать від величини і роду струму, що протікає через тіло людини, тривалості його впливу, шляхів, якими проходить струм, а також від фізичного і психічного стану людини в момент ураження.

Змінний струм промислової частоти людина починає відчувати при 0,6 – 15 мА. Струм 12 - 15 мА викликає сильні болі в пальцях та кистях. Людина витримує такий стан 5-10 с та може самостійно відірвати руки від електродів. Струм 20 - 25 мА викликає дуже сильний біль, руки паралізуються, утруднюється дихання, людина не може самостійно звільнитися від електродів. При струмі 50 - 80 мА настає параліч дихання, а при 90-100 мА - параліч серця та смерть.

Як багато ми можемо з'їсти?

Наш шлунок може вміщати 3-4 літрів їжі та пиття. Але якщо спробувати з'їсти більше? Фактично це нереально, тому що в цьому випадку все почне виходити назовні.

Проте померти від переїдання цілком реально.
Для цього необхідно наповнити себе продуктами, які можуть вступати один з одним у хімічні реакції, і утворений газ зможе привести до розриву шлунка.

Як довго ми можемо спати?

Відомо, що льотчики ВПС після трьох-чотирьох днів неспання впадали в такий некерований стан, що розбивали свої літаки (засинаючи за штурвалом). Навіть одна ніч без сну впливає на можливості водія так само, як і сп'яніння. Абсолютна межа добровільного опору сну становить 264 години (близько 11 днів). Цей рекорд встановив 17-річний Ренді Гарднер для ярмарку наукових проектів учнів старших класів у 1965 році. Перед тим, як він заснув в 11-й день, він фактично є рослиною з відкритими очима.

У червні цього року 26-річний китаєць помер через 11 днів, проведених без сну, намагаючись переглянути всі ігри Європейського Чемпіонату. При цьому він споживав алкоголь і курив, що ускладнює встановити причину смерті. Але тільки через брак сну, безумовно, не померла жодна людина. І з очевидних етичних причин вчені не можуть визначити цей термін у лабораторних умовах.
Але вони змогли зробити це на щурах. У 1999 році дослідники сну з Університету Чикаго помістили щурів на диск, що обертається, розташований над басейном з водою. Вони безперервно записували поведінку щурів за допомогою комп'ютерної програми, здатної розпізнати настання сну. Коли щур починав засинати, диск несподівано повертався, пробуджуючи його, відкидаючи його до стінки та погрожуючи скинути його у воду. Щури, як правило, помирали за два тижні такого звернення. Перед смертю гризуни демонстрували симптоми гіперметаболізму, стану, у якому швидкість метаболізму організму у стані спокою збільшується настільки, що спалюються всі зайві калорії, навіть за повної нерухомості тіла.
Гіперметаболізм асоціюється з нестачею сну.

Як багато радіації ми здатні витримати?

Радіація є довгостроковою небезпекою, оскільки вона викликає мутації ДНК, змінюючи генетичний код в такий спосіб, що це призводить до ракового зростання клітин. Але яка доза радіації вас уб'є негайно? За словами Пітера Каракаппа, інженера-ядерника та спеціаліста з радіаційної безпеки в Політехнічному Інституті Ренслера, доза в 5-6 зівертів (Sv) протягом кількох хвилин зруйнує занадто багато клітин, щоб організм зміг із цим впоратися. "Чим довший період накопичення дози, тим вищі шанси на виживання, тому що організм у цей час намагається провести самовідновлення", - пояснив Каракаппа.

Для порівняння, деякі робітники на японській атомній електростанції Фукусіма отримали від 0.4 до 1,5 зівертів радіації протягом години під час протистояння аварії у березні минулого року. Хоча вони й вижили, ризик захворювання на рак у них значно підвищений, кажуть вчені.

Навіть якщо вдасться уникнути аварій на АЕС та вибухів наднових, природне радіаційне тло на Землі (від таких джерел, як уран у ґрунті, космічні промені та медичні пристрої) збільшують наші шанси захворіти на рак у будь-який рік на 0.025 відсотка, каже Каракаппа. Це встановлює дещо дивну межу тривалості життя людини.

"Середня людина... отримуючи середню дозу фонової радіації щороку протягом 4000 років, без інших факторів, неминуче отримає рак, викликаний радіацією", - говорить Каракаппа. Іншими словами, навіть якщо ми зможемо перемогти всі хвороби, та відключити генетичні команди, які керують процесом старіння, ми все одно не житимемо більше 4000 років.

Яке прискорення ми можемо витримати?

Грудна клітка захищає наше серце від сильних ударів, але вона не є надійним захистом від ривків, які стали сьогодні можливими завдяки розвитку технології. Яке прискорення може витримати цей наш орган?

НАСА та військові дослідники провели низку випробувань у спробі відповісти на це питання. Метою цих випробувань була безпека конструкцій космічних та повітряних літальних апаратів. (Ми ж не хочемо, щоб астронавти втрачали свідомість при зльоті ракети.) Горизонтальне прискорення - ривок у бік - негативно впливає на наші нутрощі, через асиметричність сил, що впливають. Згідно з нещодавно опублікованою в журналі "Popular Science" статтею, горизонтальне прискорення величиною в 14 g здатне відірвати наші органи один від одного. Прискорення вздовж тіла у напрямку голови може змістити всю кров до ніг. Таке вертикальне прискорення завбільшки від 4 до 8 g позбавить вас свідомості. (1 g - це та сила тяжіння, яку ми відчуваємо на земній поверхні, в 14 g - ця сила тяжіння на планеті, в 14 разів масивніша за нашу.)

Прискорення, спрямоване вперед або назад, є найбільш сприятливим для тіла, оскільки при цьому голова і серце прискорюються однаково. Проведені військовими у 1940-х та у 1950-х роках експерименти з "гальмування людини" (у які, по суті, використовувалися ракетні санки, що рухаються по всій базі ВПС "Edwards" у Каліфорнії), показали, що ми можемо гальмувати з прискоренням 45 g, і при цьому залишитися живим, щоб розповісти про це. При такому гальмуванні, рухаючись зі швидкістю понад 1000 км/год, ви можете зупинитися за частки секунди, проїхавши кілька сотень футів. При гальмуванні в 50 g ми, за оцінками фахівців, ми, ймовірно, перетворимося на мішок з окремими органами.

Як довго ми можемо жити без кисню?

Звичайна людина може бути без повітря максимум 5 хвилин, тренована - до 9 хвилин. Потім у людини починаються конвульсії, настає смерть. Основна небезпека, яка підстерігає людину при тривалій відсутності надходження повітря - кисневе голодування головного мозку, що дуже швидко призводить до втрати свідомості та летального результату.

Фрідайвери – це любителі занурення на глибину без жодного спорядження. Вони використовують різні техніки, які дозволяють натренувати свій організм та обходитися без повітря тривалий час без згубних наслідків. Від таких тренувань в організмі відбуваються зміни, що адаптують людину до кисневого голодування, - уповільнення серцевого ритму, підвищення рівня гемоглобіну, відтік крові від кінцівок до життєво важливих органів. На глибині понад 50 м альвеоли заповнюються плазмою, це підтримує потрібний обсяг легень, оберігають їх від стиснення і руйнування. Подібні зміни в організмі дослідники виявили у перлових ловців, які здатні пірнати на великі глибини і знаходитися там від 2 до 6 хв.

3 червня 2012 року у прямому ефірі німецький дайвер Том Сітас провів під водою понад два десятки хвилин на очах у здивованого натовпу. Рекорд складає 22 хв 22 сек.

* Альвеола - кінцева частина дихального апарату в легкому, що має форму пляшечки, відкритого в просвіт альвеолярного ходу. Альвеоли беруть участь в акті дихання, здійснюючи газообмін із легеневими капілярами.

Яка летальна доза яблук?

Близько 1,5 мг ціаністого водню на кілограм тіла людини.

Ми всі знаємо, що яблука корисні та смачні. Однак їх насіння містить невелику кількість сполуки, яка перетворюється на небезпечний токсин ціаністий водень або синильну кислоту при перетравленні.

За оцінками, в яблуку міститься близько 700 мг ціаністого водню на кілограм сухої ваги, а близько 1,5 мг ціаніду на кілограм тіла людини може вбити. Це означає, що для цього потрібно прожувати і проковтнути півчашки насіння від яблук за один раз.

Симптоми легкого отруєння ціанідом включають: сплутаність свідомості, запаморочення, головний біль і блювання. Великі дози можуть призвести до проблем із диханням, ниркової недостатності та в поодиноких випадках до смерті.

Але нічого цього не станеться, якщо не прожовувати і не перемелювати насіння яблук, а ковтати їх цілком. Так вони пройдуть через систему травлення, не завдавши шкоди.

Порівняно з іншими ссавцями, ми дорослішаємо дуже повільно. За медичними критеріями пубертатний віку людини починається 12-13 років, підлітковий період триває до 17-18 років. Після цього дівчата зазвичай вже не додають у зростанні, а юнаки можуть зростати приблизно до 26 років. Тобто на зростання та розвиток нам відпущена істотна частина життя.

Дрібні тварини ростуть швидше, великі - повільніше. Але навіть якщо порівнювати нас не з мишами, що швидко зростають і плодяться, а з ссавцями більш солідних розмірів, різниця очевидна. Кішки та собаки живуть 15-20 років, але в середньому вже на рік досягають розміру дорослої тварини, а статеве дозрівання настає ще раніше. Кінь живе до 25-30 років, а повного розвитку сягає 4-5 років. У слона, який за тривалістю життя можна порівняти з людиною (60-70 років), статева зрілість настає у 8-12 років. Нарешті наші найближчі родичі, шимпанзе, досягають статевої зрілості в 6-8 років.

А за швидкістю набору зростання в дитинстві людина, як відзначають автори статті, більше схожа не на ссавців, а на рептилій, які ростуть все життя, але дуже повільно. Хлопчики і дівчатка починають стрімко витягуватися в пубертаті (з 12-13 років), а до цього збільшення значно менш помітна.

Загадку повільного зростання людини намагалися розгадати антропологи із Північно-Західного університету, про результати вони написали в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences .

Виявилося, що повільним зростанням людина розплачується за свій великий мозок, який пожирає левову частку енергії.

Вперше вчені детально досліджували розвиток людини від народження до дорослості, використовуючи різні методи сканування мозку – ПЕТ (позитронно-емісійну томографію) та МРТ (магнітно-резонансну томографію). Цими методами вони вимірювали обсяг мозку та споживання глюкози, тобто енергетичні витрати. А потім порівняли ці показники мозку із зростанням тіла.

До цього часу вважалося, що мозок поглинає найбільше енергії у новонародженого немовляти, оскільки ставлення розміру мозку до тіла у цей момент максимально. Але тепер дослідники підрахували, що

Максимальна кількість глюкози мозок поглинає у віці 4-5 років. У цей період енергетичні витрати мозку становлять 66% енергії метаболізму у спокої.

Це набагато більше, ніж витрачають на розвиток мозку наші найближчі родичі — людиноподібні мавпи.

І з'ясувалося, що у цей період зростання тіла дуже сповільнюється. Виходить, що мозок просто «об'їдає» весь інший організм, для зростання не вистачає енергії.

«Після якогось віку стає важко визначити вік дитини щодо його зростання, — зауважує Крістофер Кузава, перший автор дослідження. — Ми швидше можемо судити про вік за його промовою та поведінкою. Наша робота показала чому так відбувається. Коли мозок розвивається найбурхливіше, зростання тіла майже зупиняється, тому що мозок забирає всі ресурси».

Як пояснюють дослідники,

на піку енергетичних витрат у мозку максимально збільшується кількість синапсів – контактів між нервовими клітинами.

Така мережа контактів дає можливість дитині в цьому віці вчитися багатьом речам, які будуть йому потрібні надалі.

Великий мозок взагалі дорого обходиться людині, і перша незручність, яку він відчуває, - це важкі пологи, тому що у новонародженого велика голова. А щоб придбати найскладнішу систему контактів між нейронами, мозку людини потрібно багато енергії (калорійна їжа) та тривалий період розвитку. Протягом довгого дитинства дитина навчається масі різних речей, які роблять людину людиною, насамперед, звичайно, опановує мову. Довге дитинство диктує й особливості людських сімейних стосунків: батьки довго дбають про дитину і при цьому не лише вирощують її, а й виховують та навчають.

Ще одна деталь життя людини та людиноподібних мавп привернула увагу вчених та породила гіпотезу. На відміну від переважної більшості ссавців жінки та самки вищих приматів досить довго живуть після закінчення репродуктивного періоду, тобто після настання менопаузи. З погляду біології життя після репродукції марна, оскільки ресурси витрачаються, а розмноження не відбувається.

Для пояснення цього феномену в людини та інших вищих приматів.

Жіночі особи, що вийшли з репродуктивного віку, починають «працювати бабусями» та допомагають своїм дочкам ростити дітей. Тим самим вони підвищують виживання цих дітей, збільшуючи шанси на збереження та передачу своїх генів.

А діти з батьківською та бабусиною турботою можуть досить довго залишатися маленькими та безпорадними, що дає їм можливість вирощувати великий мозок та розвивати інтелект. Коло замкнулося, можна читати спочатку.

ВСТУП

1. Навести приклади космічних фізичних тел.
2. Коли було запущено перший штучний супутник Землі?
3. Хто став першим космонавтом Землі?
4. Коли відбувся перший політ людини до космосу?
5. Про які досягнення сучасної космонавтики ви знаєте?

МЕХАНІЧНИЙ РУХ

1. Якою траєкторією рухаються планети навколо Сонця?

2. Відомо, що перша, друга та третя космічні швидкості відповідно дорівнюють 7,9; 11,2 та 16,5км/с. Виразити ці швидкості у м/с та км/год.

3. Чому дорівнює швидкість МКС (Міжнародної космічної станції) та транспортного космічного корабля «Союз-ТМ-31» після стикування відносно один одного?

4. Космонавти орбітальної космічної станції "Салют-6" спостерігали наближення транспортного корабля "Прогрес". "Швидкість корабля 4 м/с", - сказав Юрій Романенко. Щодо якого тіла мав на увазі космонавт швидкість корабля – щодо Землі чи станції «Салют»?

5. Уявимо, що з космодрому, розташованого на екваторі, запущені чотири однакові супутники Землі на однакову висоту: на північ, південь, захід і схід. При цьому кожен наступний супутник запускали через 1 хв. після попереднього. Чи зіткнутися у польоті супутники? Який із них було легше запускати? Орбіти вважати круговими. (Відповідь:супутники, запущені вздовж екватора, зіткнуться, а ті, що запускають на північ і південь, зіткнутися не можуть, тому що вони будуть звертатися в різних площинах, кут між якими дорівнює куту повороту Землі за 1 хв. У бік обертання Землі, тобто на схід, супутник запустити легше, тому що при цьому використовується швидкість обертання Землі, що доповнює швидкість, що повідомляється ракетою-носієм. Найважче запускати супутник на захід ).

6. Відстань між зірками прийнято виражати у світлових роках. За світловий рік приймається відстань, що проходить світлом у вакуумі протягом одного року. Виразити світловий рік за кілометри. (Відповідь:9,5 * 10 12 км).

7. Туманність Андромеди видно неозброєним оком, але віддалена від Землі з відривом 900 тис. св. років. Виразити цю відстань за кілометри. (Відповідь:8,5*10 18 км ) .

8. Швидкість штучного супутника Землі 8 км/сек, а кулі гвинтівки 800 м/сек. Яке з цих тіл рухається швидше і скільки разів?

9. За який час світло проходить відстань від Сонця до Землі? (Відповідь:8 хв 20 с ).

10. Найближча до нас зірка знаходиться у сузір'ї Центавра. Світло від неї йде до Землі 4,3 роки. Визначити відстань до цієї зірки. (Відповідь:270 000 а. ).

11. Радянський космічний корабель «Схід-5» із Валерієм Биковським на борту 81 раз облетів навколо Землі. Підрахувати відстань (в а.е.), пройдене кораблем, вважаючи орбіту круговою та віддаленою від Землі на 200 км. (Відповідь:0,022 а.о .) .

12. Експедиція Магеллана здійснила кругосвітню подорож за 3 роки, а Гагарін облетів земну кулю за 89 хвилин. Шляхи, які вони пройшли, приблизно рівні. Скільки разів середня швидкість польоту Гагаріна перевищувала середню швидкість плавання Магеллана? (Відповідь: 20 000) .

13. Зірка Вега, у напрямку якої зі швидкістю 20 км/с рухається наша Сонячна система, знаходиться на відстані 2,5*10 14 км. Через скільки часу ми опинилися б поблизу цієї зірки, якби вона сама не переміщалася у світовому просторі? (Відповідь:через 400 000 років).

14. Яку відстань проходить Земля під час руху навколо Сонця за секунду? за добу? за рік? (Відповідь:30 км; 2,6 млн км; 940 млн. км).

15. Знайти середню швидкість руху Місяця навколо Землі, вважаючи орбіту Місяця круговою. Середня відстань від Землі до Місяця 384 000 км, а 16. період обігу дорівнює доби. (Відповідь:1 км/с ) .

16. За який час ракета набуде першої космічної швидкості 7,9 км/с, якщо вона рухатиметься з прискоренням 40 м/с 2 ? (Відповідь:3,3 хв ) .

17. Який час знадобився б космічному кораблю, який розганяє фотонна ракета з постійним прискоренням 9,8 м/с 2 , щоб досягти швидкості, що дорівнює 9/10 швидкості світла? (Відповідь:320 діб ) .

18. Космічна ракета розганяється зі стану спокою та, пройшовши відстань 200 км, досягає швидкості 11 км/с. З яким прискоренням вона рухалася? Який час розгону? (Відповідь:300 м/с 2; 37с ) .

19. Радянський космічний корабель-супутник «Схід-3» із космонавтом Андріяном Ніколаєвим на борту здійснив 64 обороти навколо Землі за 95 годин. Визначити середню швидкість польоту (км/с). Орбіту корабля вважати круговою та віддаленою на 230 км від поверхні Землі. (Відповідь:7,3 км/с).

20. На якій відстані від Землі повинен знаходитись космічний корабель, щоб радіосигнал, посланий із Землі та відбитий кораблем, повернувся на Землю через 1,8 с після його відправлення. (Відповідь:270 000 км).

21. Астероїд Ікар звертається навколо Сонця за 1,02 роки, перебуваючи в середньому на відстані 1,08 а. від нього. Визначити середню швидкість руху астероїду. (Відповідь:31,63 км/с ) .

22. Астероїд Гідальго звертається навколо Сонця за 14,04 роки, перебуваючи в середньому на відстані 5,82 а. від нього. Визначити середню швидкість руху астероїду. (Відповідь:12,38 км/с ) .

23. Комета Швассмана-Вахмана рухається орбітою, близькою до кругової з періодом 15,3 року з відривом 6,09 а.о. від сонця. Обчислити швидкість її руху. (Відповідь:11,89 км/с ).

24. За який час ракета набуде першої космічної швидкості 7,9 км/с, якщо вона рухатиметься з прискоренням 40 м/с 2 ? (Відповідь : 3,3с).

25. Супутник, рухаючись поблизу земної поверхні еліптичною орбітою, гальмується атмосферою. Як це змінить траєкторію польоту? ( Відповідь: Зменшення швидкості переводить еліптичну траєкторію у кругову. Подальше безперервне зменшення швидкості переводить кругову орбіту на спіраль. Цим і пояснюється, що перші ШСЗ існували обмежений час. Потрапляючи в щільні шари атмосфери, вони нагрівалися до величезної температури та випаровувалися.

26. Чи можна створити супутник, який рухатиметься навколо землі скільки завгодно довго? ( Відповідь:Майже можна. На висоті близько тисячі кілометрів опір повітря майже не впливає на політ супутника. Крім того, на супутнику можна встановити невеликі ракети, які, при необхідності, вирівнюватимуть швидкість супутника до необхідної).

27. Людський організм порівняно довго може переносити чотириразове збільшення своєї ваги. Яке максимальне прискорення можна надати кораблю, щоб не перевищити це навантаження на організм космонавтів, якщо вони не мають засобів послаблення навантаження? Розібрати випадки вертикального зльоту з поверхні Землі, вертикального спуску, руху по горизонталі та політ поза полем тяжіння. (Відповідь:За другим законом Ньютона знаходимо, що з прямовисному старті із Землі допустиме прискорення 3g 0 , при прямовисному спуску 5g 0 , під час руху навколо Землі біля її поверхні – g 0 , поза полем тяжіння –4g 0 ).

МАСА ТІЛ. ГУСТИНА

1. Порівняти масу Землі з масою Сонця.

2. Знайти відношення маси Сонця до сумарної маси восьми великих планет Сонячної системи. (Відповідь:близько740 ) .

3. Маса третього радянського штучного супутника Землі становила 1327 кг, а перші чотири американські супутники мали такі маси: «Експлорер-1» -13,9 кг, «Авангард-1» - 1,5 кг, «Експлорер-3» - 14 ,1 кг ("Експлорер-2" не вийшов на орбіту), "Експлорер-4" - 17,3 кг. Підрахувати ставлення маси третього штучного супутника до сумарної маси чотирьох американських супутників. (Відповідь: 28).

4. Яке тіло Сонячної системи має найбільшу масу?

5. Космонавт, що у відкритому космосі, тягне за трос, інший кінець якого прикріплений до космічного корабля. Чому корабель не набуває якоїсь значної швидкості у напрямку до космонавта? ( Відповідь:маса космічного апарату в багато разів перевищує масу космонавта, тому корабель додатково набуває мізерно малу швидкість ).

6. Щільність земної кори становить 2700кг/м3, а середня щільність усієї планети 5500кг/м3. Чим це можна пояснити? Який висновок можна зробити про густину речовини в центрі Землі, виходячи з цих даних?

СИЛА ВСЕМИРНОЇ ТЯГИ. СИЛА ТЯЖІННЯ. НЕВІСОМІСТЬ

1. Під дією якої сили змінюється напрямок руху ШСЗ, запущених у навколопланетний простір?

2. Сила тяги ракетних двигунів космічного корабля, що стартує вертикально догори, 350кН, а сила тяжкості корабля 100кН. Намалюйте ці сили графічно. Масштаб: 1см - 100кН.

3. Навколо Землі обертається автоматична станція. Чи однакова сила тяжіння, що діє на станцію у випадках, коли вона знаходилася на стартовому майданчику та на орбіті?

4. Маса самохідного апарату-місяцехода 840кг. Яка сила тяжіння діяла на місяцехід, коли він знаходився на Землі та на Місяці? ( Відповідь: 8200 Н Землі; 1370 Н на Місяці ) .

5. Відомо, що на Місяці на тіло масою 1 кг діє сила тяжкості, що дорівнює 1,62 Н. визначити яким буде на Місяці вага космонавта, маса якого 70 кг.

6. Найбільший нашій країні телескоп-рефлектор з діаметром дзеркала 6м встановлено у Ставропольському краї горі Пастухова, його вага становить 8500кН. Визначити її масу.

7. Космонавти вирішили визначити масу планети, яку їх доставив ракетоплан. Для цієї мети вони використовували пружинні ваги та кілограмову гирю. Як вони виконали свій намір, якщо радіус планети їм був відомий заздалегідь з астрономічних вимірів? (Відповідь:скориставшись пружинними вагами, слід виміряти вагу гирі на цій планеті. Потім скористатися законом всесвітнього тяжіння, з якого отримуємо:(Відповідь: ) .

8. На якій відстані від центру Землі знаходиться баріцентр (центр тяжіння) системи Земля-Місяць? (Відповідь:За законом всесвітнього тяжіння ; ) .

9. Обчислити силу, що притискає космонавта масою 80 кг до сидіння кабіни: а) перед початком підйому корабля; б) при вертикальному підйомі дільниці, де ракета рухається з прискоренням 60м/с 2 ; в) під час польоту по орбіті. (Відповідь:800Н; 5600Н; 0 ) .

10. Радіус планети Марс становить 0,53 радіусу Землі, а маса – 0,11 маси Землі. У скільки разів сила тяжіння на Марсі менша від сили тяжіння того ж тіла на Землі? ( Відповідь: 2,55) .

11. Радіус планети Юпітер становить 11,2 радіусу Землі, а маса – 318 мас Землі. У скільки разів сила тяжіння на Юпітері більша від сили тяжіння того ж тіла на Землі? ( Відповідь: 2,5) .

12. Радіус планети Венера становить 0,95 радіусу Землі, а маса – 0,82 маси Землі. У скільки разів сила тяжіння на Венері менша від сили тяжіння того ж тіла на Землі? (Відповідь: 1,1) .

13. Радіус планети Сатурн становить 9,5 радіусу Землі, а маса – 95,1 маси Землі. Скільки разів сила тяжіння на Сатурні відрізняється від сили тяжіння того ж тіла на Землі? (Відповідь:1,05) .

14. Маса Місяця у 81 разів менша за масу Землі. Знайти на лінії, що з'єднує центри Землі та Місяця, точку, в якій рівні один одному сили тяжіння Землі та Місяця, що діють на вміщене в цій точці тіло. ( (Відповідь:Шукана точка знаходиться від центру - Місяця на відстані 0,1S, деS – відстань між центрами Землі та Місяця ) .

15. Знайти на якій відстані від центру Землі період звернення ШСЗ дорівнюватиме 24 годин, так що супутник зможе займати щодо Землі, що обертається, незмінне становище. (Відповідь:Пробіг: 42 200км).

16. Радіус одного з астероїдів r = 5км. Припустимо, що щільність астероїда дорівнює =5,5кг/м 3 знайти прискорення сили тяжіння на його поверхні. (Відповідь: 0,008м/с 2 ).

17. Підрахувати прискорення вільного падіння лежить на поверхні Сонця, якщо відомі: радіус земної орбіти R = 1,5*10 8 км, радіус Сонця r = 7*10 5 км і час звернення Землі навколо Сонця Т = 1 рік. (Відповідь:265м/с 2 ).

18. Герої роману Жуль Верна «З гармати на Місяць» летіли у снаряді. Гармата «Колумбіада» мала довжину ствола 300м. Враховуючи, що для польоту на Місяць снаряд при пострілі зі стовбура повинен був би мати швидкість не менше 11,1 км/с, підрахувати скільки разів «зростала вага» пасажирів усередині стовбура. Рух усередині ствола вважати рівноприскореним. ( Відповідь: більш ніж у 20 000 разів ) .

19. За законом всесвітнього тяжіння Місяць притягується і до Землі, і до Сонця. Навіщо сильніше й у скільки разів? ( Відповідь:До Сонця в два з лишком рази сильніше).

20. Як пояснити протиріччя між результатами, отриманими при вирішенні попереднього завдання, і тим фактом, що Місяць залишається супутником Землі, а не Сонця? ( Відповідь:Земля та Місяць притягуються до Сонця не нарізно, а як одне тіло. Точніше, до Сонця притягується загальний центр тяжкості системи Земля-Місяць, званий баріцентром. Він і звертається навколо Сонця еліптичною орбітою. Земля та Місяць звертаються навколо барицентру, здійснюючи повний обіг за місяць. За дотепним висловом чудового популяризатора точних наук Я.І.Перельмана, Сонце «не втручається у внутрішні відносини Землі та Місяця, «точніше – майже не втручається».

21. Уявимо, що на Місяці в точках, найбільш і найменш віддалених від Землі, знаходяться два космонавти. Який з них важитиме більше в той момент, коли Місяць опиниться на відрізку, що сполучає центри Землі та Сонця? ( Відповідь:Діаметр Місяця порівняно з його відстанню до Сонця малий. Тому Сонце мало змінить місячну вагу космонавта. Земля ж, перебуваючи ближче до Місяця, істотно вплине. Тому космонавт, що знаходиться в точці, розташованій ближче до Землі, важитиме менше).

22. На якій висоті над поверхнею Землі вага тіла буде втричі меншою, ніж на її поверхні? ( Відповідь:H =R Землі ( - 1) .

23. У 1935 р. у сузір'ї Кассіопеї була відкрита зірка, названа білим карликом Кейпера. Радіус її дорівнює 3300км, а маса 2,8 перевищує масу Сонця. Радіус Сонця - 3,48 * 10 5 км, а маса - 2 * 10 30 кг.
а) Якою є щільність речовини зірки?
б) Яке прискорення вільного падіння її поверхні?
в) Скільки б важив 1см 3 земного повітря (щільність 0,0013 г/см 3) на поверхні зірки? Вплив атмосфери зірки не враховувати.
г) Якщо речовина зірки однорідна, скільки важить 1см 3 цієї речовини на самій зірці? ( Відповідь: 36т/см 3; 35 000км/с 2; 45т; 130 млн. т ) .

24. Чи однаково розтягне пружину динамометра те саме на Землі і на Місяці?

25. Уявіть собі, що в землі проритий наскрізний колодязь, що проходить через її центр. Яким був би рух каменя, кинутого в таку криницю? Доведіть, що камінь через якийсь час зупинився б, якби не згорів. Де сталася б зупинка? Якби у колодязі створити вакуум, то рух каменю тривало б нескінченно довго. Однак тоді цю систему не можна було б вважати вічним двигуном. Чому? (Відповідь: коливальним; У центрі Землі швидкість каменю була б максимальною. Внаслідок сили опору повітря коливання каменю були б загасаючими. Камінь зупинився б у центрі Землі. Слід розрізняти вічний рух і вічний двигун, що існує в природі. Під вічним двигуном розуміється машина, яка здійснює роботу без зменшення запасів повідомленої їй енергії. Якщо аналізований камінь змусити виконувати роботу, то кінетична енергія каменю буде зменшуватися. Отже, він не є вічний двигун. Вічний двигун принципово неможливий, і винаходити його марно ).

26. Чому ШСЗ не падають на Землю під впливом сили тяжіння? (Відповідь:вони падають, але не встигають впасти Швидкість їхнього руху така, що, «упавши» на якусь відстань ВС по вертикалі, супутник встигає переміститися на відстань АВ по горизонталі. В результаті він виявляється на такій самій відстані від поверхні Землі, що й раніше ).

27. Чому тіла всередині космічного корабля, що летить із вимкненими двигунами, невагомі?

28. У чому помилка наступного твердження: «Оскільки маса Сонця в 300 000 разів більша за масу Землі, то Сонце має сильніше притягати Землю?»

29. Які явища переконують нас у існуванні всесвітнього тяжіння?

30. Відомо, що дитячу іграшку ванька-встаньку неможливо змусити лежати. Перевірте, чи зберігатиме ванка-встанька горизонтальне (лежаче) положення при вільному падінні. (При виконанні цього досвіду необхідно, щоб іграшка падала на щось м'яке, інакше вона може розбитися).

31. Чи можна на космічному кораблі-супутнику, що рухається круговою орбітою навколо Землі, зважувати на пружинних або важелів? (Відповідь:Ні).

32. Чи можуть космонавти у разі потреби користуватися на кораблі-супутнику Землі звичайним медичним термометром? (Відповідь:Так ).

33. Щоб заповнити втрати повітря для життєзабезпечення на орбітальній станції "Салют", транспортний корабель "Прогрес" доставив балони з повітрям. Чи чинить повітря тиск на стінки балона в умовах невагомості? Чи повинен бути балон для зберігання газу на борту станції таким же міцним, як і на Землі? (Відповідь:Виробляє, безладний рух молекул існує і в стані невагомості. Повинен ).

34. Якщо посудина частково заповнена рідиною, помістити всередині космічного корабля, що станеться з рідиною після вимкнення двигунів корабля? Розібрати два випадки: для змочує та несмачивающей рідини. ( Відповідь:несмачивающая рідина набуде форми кулі (якщо у посудині достатньо простору). Змочує рідина розтечеться по всій поверхні судини, і форма, прийнята рідиною, залежатиме від форми судини та ступеня її наповнення ).

35. Чи однакова сила тертя діє на космонавта на Місяці та на Землі?

36. Як би почав рухатися Місяць, якби зникло тяжіння між Місяцем і Землею? Якби припинився рух Місяця орбітою?

37. Чи може космонавт визначити вертикальність або горизонтальність приладів за допомогою схилу або рівня під час польоту в ШСЗ? (Відповідь:неспроможна, т.к. тіла у космічних кораблях перебувають у стані невагомості ) .

38. Вага тіла на Місяці у 6 разів менша, ніж на Землі. Чи однакове зусилля знадобиться, щоб повідомити швидкість місяцеходу по горизонтальній рівній поверхні на Місяці та на Землі? Час, протягом якого апарат отримує швидкість, та інші умови вважати однаковими. Тертям знехтувати. (Відповідь:однаково. Зусилля, необхідне для зміни швидкості тіла за інших рівних умов, залежить тільки від маси тіла, яка та сама як на Землі, так і на Місяці ).

39. Яким годинником можна вимірювати час у штучних супутниках: пісочними, ходиками чи пружинними? (Відповідь:пружинними ) .

40. Чи тонутиме у воді сталевий ключ в умовах невагомості, наприклад, на борту орбітальної космічної станції, всередині якої підтримується нормальний атмосферний тиск повітря? (Відповідь: ключ може бути в будь-якій точці рідини, оскільки в умовах невагомості на ключ не діють ні сила тяжіння, ні архімедова сила ) .

41. Щільність пінистої сталі (стали з бульбашками газу) майже така сама, як у бальзи. Така сталь виходить, коли при затвердінні у розплавленому стані вона містить бульбашки газу. Чому пінисту сталь вдається отримувати лише у стані невагомості, а чи не в земних умовах? (Відповідь: у земних умовах бульбашки газу під дією архімедової сили встигають виділитися зі сталі до її затвердіння ).

42. На склі знаходиться велика крапля ртуті. Яку форму вона набуде, якщо її разом з склом помістити в космічний корабель, що летить з вимкненими двигунами? (Відповідь:сферичну, т.к. у космічному кораблі, що летить із вимкненими двигунами, спостерігається стан невагомості).

43. Придумайте пристрій, що дозволяє космонавту крокувати в умовах невагомості, наприклад, по підлозі або стіні орбітальної станції. (Відповідь:наприклад, черевики з магнітними підошвами, якщо підлога (стінки) станції або корабля зроблені з магнітних матеріалів ) .

44. Дайте відповідь на наступні питання: а) Як в умовах невагомості перелити воду з однієї судини в іншу? б) як нагріти воду? в) Як позначиться невагомість у процесі кип'ятіння води? г) Як повернути ракету навколо осі? Як змінити напрямок її польоту? д) Як виміряти масу тіла за умов невагомості? е) Як створити штучний тягар? ж) Чи потрібний маховик поршневій машині, що працює в міжпланетному просторі? (Відповідь:а)Воду з судини можна видавити стисненим повітрям або натисканням на стінки судини, якщо вони еластичні. б) Спиртування, гас не горітимуть, тому що не буде конвекції повітря, а значить, і доступу кисню. Можна використовувати паяльну лампу, інфрачервоні промені електричної спіралі та струми високої частоти. в) Т.к. при нагріванні води конвекції нічого очікувати, то нагріється ряд місцевих обсягів води до кипіння. пара, розширюючись, витіснить усю воду з судини, як вона закипить. г) За допомогою невеликих ракет, розташованих відповідним чином, або змінюючи напрямок витікання продуктів згоряння з основної ракети. д) На тіло треба подіяти відомою силою пружності (наприклад, пружиною) та виміряти прискорення, отримане тілом. е) Привести корабель у обертання навколо однієї з осей його симетрії. ж) Потрібен ).

ТИСК. АТМОСФЕРНИЙ ТИСК

1. Який тиск на місячний ґрунт чинив астронавт, маса якого зі спорядженням 175кг, а черевик залишав слід площею 410см2? (Відповідь:42 кН ) .

2. Припускають, що Місяць колись був оточений атмосферою, але поступово втратив її. Чим це можна пояснити?

3. Навіщо космонавту потрібний скафандр?

4. Перший вихід у відкритий космос здійснив Олексій Леонов 18 березня 1965р. Тиск у скафандрі космонавта становив 0,4 нормального атмосферного тиску. Визначити числове значення цього тиску. (Відповідь:40 530 Па ) .

5. На якій висоті над рівнем моря атмосферний тиск дорівнює тиску в скафандрі космонавта? (Відповідь:5 км ) .

6. На яку висоту на Марсі підніметься стовпчик ртуті в барометрі, якщо тиск атмосфери становить 0,01 від нормального атмосферного тиску Землі? (Відповідь:7,6 мм).

7. На яку висоту на Венері підніметься стовпчик ртуті в барометрі, якщо тиск її атмосфери на поверхні становить у 90 разів більше за нормальний атмосферний тиск Землі? (Відповідь:68,4 м) .

8. Чи можна виміряти тиск повітря всередині корабля-супутника Землі ртутним барометром? барометром-анероїдом?

ТИСК РІДИНИ. ЗАКОН АРХІМЕДУ

1. Чи чинить рідина тиск на стінки та дно судини в умовах невагомості, наприклад, на борту ШСЗ? (Відповідь:не виробляє, т. к. тиск рідини на дно та стінки судини обумовлено дією сили тяжіння ) .

2. Якими були б результати досвіду з вивчення тиску рідини, що проводиться в лабораторії на місячній поверхні? Чи робить рідина тиск на дно та стінки судини на Місяці? Чому? А на Марсі? (Відповідь:виробляє, але тиск менше, ніж Землі в 6 раз; на Марсі менше у 2,7 разів ).

3. Чи може космонавт набрати рідину піпетку під час польоту на космічному кораблі, якщо в кабіні підтримується нормальний атмосферний тиск? (Відповідь:Може ) .

4. Уявімо, що в лабораторії, встановленій на Місяці, підтримується нормальний атмосферний тиск. Якою буде висота ртутного стовпа, якщо зробити досвід Торрічеллі у такій лабораторії? Чи не виллється ртуть повністю із трубки? (Відповідь:Висота ртутного стовпа в цих умовах буде в 6 разів більше і становитиме 456 см., тому що сила тяжіння на Місяці в 6 разів менша. Для досвіду Торрічеллі знадобилася б трубка довжиною 5 м. ) .

5. Чи справедливі закони Паскаля та Архімеда всередині корабля-супутника? (Відповідь:обидва справедливі ) .

6. Чи справедливий закон сполучених судин усередині корабля-супутника Землі?

7. У земних умовах для випробування косморнавту у стані невагомості застосовують різні способи. Один з них полягає в наступному: людина в спеціальному скафандрі занурюється у воду, в якій вона не тоне і не спливає. За якої умови це можливо? (Відповідь:сила тяжіння, що діє не скафандр із людиною, повинна врівноважуватися архімедовою силою ) .

8. Допустимо, що на борту місячної лабораторії проводять досвід, пов'язаний з архімедовою силою. Якими будуть результати досвіду, наприклад, із каменем, зануреним у воду в такій лабораторії? Чи не камінь плаватиме на поверхні води, тому що він важить на Місяці в 6 разів легше, ніж на Землі? (Відповідь:Результати досвіду будуть такими ж, як на Землі. Вага каменю на Місяці справді в 6 разів менша, ніж на Землі, але в стільки ж разів менша і вага рідини, витісненої тілом ) .

9. Чи тонутиме у воді сталевий ключ в умовах невагомості, наприклад, на борту орбітальної космічної станції, всередині якої підтримується нормальний атмосферний тиск повітря? (Відповідь:Ключ може бути в будь-якій точці рідини, оскільки в умовах невагомості на ключ не діють ні сила тяжіння, ні архімедова сила ).

10. Посудина частково заповнена водою, яка не змочує його стінки. Чи можна в умовах невагомості перелити воду з цієї судини в іншу таку ж посудину? (Відповідь:Можна, можливо. Можна скористатися, наприклад, явищем спокою інерції. Для цього достатньо з'єднати судини в торець і змістити їх у бік посудини, заповненої рідиною.

11. Ртутний барометр впустили, і він, зберігаючи вертикальне положення, падає з великої висоти. Якщо не враховувати опір повітря, можна вважати, що барометр при падінні перебуває у стані невагомості. Що він показуватиме? (Відповідь:під впливом атмосферного тиску трубка повністю заповниться ртуттю. тому барометр буде показувати тиск, що відповідає тиску висоти стовпчика ртуті у трубці ).

12. У посудині з водою плаває куля, наполовину занурившись у воду. Чи зміниться глибина занурення кулі, якщо цю посудину з кулею перенести на планету, де сила тяжіння вдвічі більша. ніж Землі? (Відповідь:Не зміниться.На планеті, де сила тяжіння вдвічі більша, ніж на Землі, і вага води, і вага кулі збільшаться вдвічі. Тому і вага витісненої кулею води зросте так само, як і вага кулі. Отже, глибина занурення кулі у воду не зміниться.

13. Припустимо, що в деякому районі на поверхні Місяця твердість і щільність грунту збігаються з твердістю і щільністю грунту в даному місці на Землі. Де легше копати лопатою: на Землі чи на Місяці? (Відповідь:На землі. Слід враховувати, що успіх роботи залежить від тиску лопати на ґрунт. ).

РОБОТА. ЕНЕРГІЯ. ЗАКОН ЗБЕРІГАННЯ МЕХАНІЧНОЇ ЕНЕРГІЇ. ЗАКОН ЗБЕРІГАННЯ ІМПУЛЬСУ.

1. Астронавт піднімає зразки місячних порід на борт космічного апарату. Яку роботу він при цьому здійснює, якщо маса зразків 100кг, а висота підйому над поверхнею Місяця 5м? (Відповідь:оскільки прискорення вільного падіння на Місяці дорівнює 1,6 м/с 2 то робота дорівнює 800 Дж ).

2. Маса космічного корабля «Схід», запущеного в навколоземний простір із першим у світі космонавтом Ю.Гагаріним, 4725кг. Висота орбіти становила загалом 250км над поверхнею планети. Яку роботу здійснили ракетні двигуни лише для підйому корабля на таку висоту? Зміною сили тяжіння з висотою знехтувати.

3. Чи здійснить космонавт роботу при рівномірному піднятті предметів у космічному кораблі під час руху за інерції, тобто. у стані невагомості? при повідомленні їм швидкості?

4. Із суми яких видів енергій складається повна механічна енергія ШСЗ?

5. Що відбувається з потенційною та кінетичною енергією ШСЗ при переході на вищу орбіту?

6. Визначте повну механічну енергію кожного кілограма космічного апарату, що виведено у навколоземний простір на орбіту висотою 300 км над земною поверхнею. Кінетична енергія апарату перевищує потенційну вдесятеро. (Відповідь:32,3 МДж ).

7. Коли витрачається менше енергії: під час запуску ШСЗ вздовж меридіана або вздовж екватора у бік обертання Землі? (Відповідь:При запуску вздовж екватора у бік обертання Землі. І тут швидкість добового обертання землі складається зі швидкістю супутника ) .

8. Чому для запуску супутника з більшою масою на задану орбіту потрібно витратити більше енергії, ніж супутника меншої маси? (Відповідь:На одній і тій же орбіті у супутників різна повна механічна енергія ).

9. Радянська автоматична станція «Астрон» масою близько 35т, виведена на орбіту 1983р., зверталася над Землею на висотах не більше від 2000км (перигей) до 200 000км (апогей). Визначити потенційну енергію цих висотах і скільки змінилася кінетична енергія під час переходу більш високу орбіту?

10. У Аризонського метеоритного кратера діаметр 1207м, глибина 174м і висота навколишнього валу від 40 до 50 м. Вважаючи масу метеороїда (гігантського метеорита) 10 6 т, а швидкість рівної геоцентричної швидкості (30км/с). Визначити його кінетичну енергію.

11. Що повинен зробити космонавт, щоб з корабля-супутника Землі, що рухається круговою орбітою, відправити на Землю якесь тіло? ( Відповідь: Космонавт може досягти цього трьомаспособами . 1) Зменшити швидкість тіла проти швидкістю корабля, т. е. відкинути тіло назад. 2) Перевести тіло на орбіту меншого радіусу, де, щоб залишитися на орбіті, тілу потрібна більша горизонтальна швидкість, ніж у корабля, отже, і в тіла. Для цього тіло слід відкинути вниз. 3) Поєднуючи перше з другим, можна відкинути тіло назад та вниз. Найбільш ефективним (енергетично економним) є перший спосіб ) .

12. Уявимо, що з космічного корабля-супутника з висоти 550км над поверхнею Землі було відправлено спіральною траєкторією на Землю контейнер масою 95кг. І тому його орбітальну швидкість зменшили до 6,5км/с. Контейнер був повністю загальмований атмосферою. Яка кількість теплоти виділилася при цьому гальмуванні? ( Відповідь:2500 МДж ) .

13. Механічна енергія кожного кілограма речовини космічного апарату, виведеного на навколоземну орбіту висотою 300 км і має першу космічну швидкість 8 км/с, дорівнює 34*10 7 дж. Ця енергія становить лише 5% енергії, витраченої під час доставки кожного кілограма апарату на орбіту. Використовуючи ці дані, визначте кількість палива, витраченого при виведенні на таку орбіту станції «Салют» масою 18 900 кг. (Відповідь: 2800 т ).

14. Космонавту, який перебуває у відкритому космосі, необхідно повернутися на корабель. На землі це завдання нехитре, знай собі крокуй, але в космосі все значно складніше, тому що відштовхнутися ногами нема від чого. Як же космонавту зрушити з місця? (Відповідь:необхідно кинути який-небудь предмет (якщо його не виявиться становище космонавта стане трагічним) у бік, протилежний ракеті. Тоді, відповідно до закону збереження кількості руху, людина придбає спрямовану до ракети швидкість ).

15. Ракета-носій доставила супутник на орбіту та розігнала його до потрібної швидкості. Механізм, що відокремлює останній ступінь ракети від супутника, повідомив їй швидкість (щодо загального центру ваги) 1км/с. Яку додаткову швидкість отримає супутник, якщо його маса 5т, а маса останнього ступеня без пального 9т?

16. Якби космічна ракета викидала свої гази не поступово, а всі разом одним поштовхом, то яка кількість пального була б необхідна, щоб одноступінчастій ракеті масою 1т при швидкості вильоту газів 2км/с надати першу космічну швидкість? (Відповідь: m4т ).

17. З ракетного двигуна за час tпоступово витікає маса газу mзі швидкістю закінчення u.Яка сила тяги двигуна? (Відповідь:).

18. Від двоступінчастої балістичної ракети загальною масою 1т у момент досягнення швидкості 171м/с відокремилася її другий ступінь масою 0,4т зі швидкістю 185м/с. Визначити з якою швидкістю почала рухатися перший ступінь ракети. (Відповідь:161,7 м/с ) .

19. З якою мінімальною швидкістю щодо космічного корабля повинен рухатися залізний метеорит, щоб у результаті зіткнення з кораблем він міг розплавитись? Температура до зіткнення з метеоритом дорівнює100 0 С. Вважати, що кількість теплоти, що виділилася внаслідок зіткнення, розподілилася порівну між кораблем і метеоритом. Питома теплоємність заліза 460Дж/(кг*К), питома теплота плавлення заліза 2,7*10 5 Дж/кг та температура плавлення заліза 1535 0С. (Відповідь:2 км ) .

ТЕПЛОВІ ЯВИ

1. Чому нагрівається обшивка космічного апарату, що спускається?

2. Які способи поширення теплоти можливі всередині корабля-супутника, що рухається круговою орбітою і заповненого газом? (Відповідь:через невагомість природна циркуляція газу майже немає. Якщо немає і примусового переміщення газу, то можливі лише теплопровідність та випромінювання).

3. Чи може енергія передаватися конвекцією за умов невагомості, наприклад, в ШСЗ, коли на борту підтримується нормальний атмосферний тиск? Чому? (Відповідь:не може, тому що в умовах невагомості немає конвекції ).

4. Чому в ШСЗ та космічних кораблях необхідна примусова циркуляція повітря? (Відповідь:неможливо було б підтримувати нормальну температуру на борту космічного корабля, космонавти дихали б повітрям, що видихається, тому що в стані невагомості немає конвекції, тобто природної циркуляції повітря ) .

5. Чому обшивка космічних кораблів руйнується, коли при поверненні на Землю вони входять до щільних шарів атмосфери?

6. Чому космічні кораблі та ракети обшивають такими металами, як тантал та вольфрам?

7. Маса крижаного ядра комети Галлея 4,97*10 11 т. Вважаючи, що кожну секунду вона втрачає 30т води і за своєму русі біля Сонця буває 4 місяці, обчислити скільки обертів вистачить крижаного складу ядра. Період обігу комети Галлея 76 років. Визначити, скільки років її ядро ​​повністю випарується. (Відповідь:Втрата льоду за добу 2,6 * 10 6 т. Але інтенсивне випаровування води з ядра відбувається тільки поблизу Сонця, на відстані від нього не більше 1 а. При кожному поверненні до Сонця комета Галлея рухається не більше цієї відстані близько 4 міс. (120 діб) і, отже, за такий інтервал часу втрачає 3,1 * 108 т. Звідси випливає, що крижаного складу ядра вистачить ще на 1600 оборотів комети навколо Сонця. А оскільки період звернення комети 76 років, її крижане ядро ​​випарується повністю тільки через 122 000 років. ) .

8. У звичайних умовах при кипінні бульбашки пари піднімаються до вільної поверхні рідини. Як має проходити кипіння у стані невагомості, наприклад, у ШСЗ, на борту якого підтримується нормальний атмосферний тиск? (Відповідь:бульбашки пари, збільшуючись, не відриваються, а залишаються на дні та стінках судини, оскільки в умовах невагомості на них не діє архімедова сила ).

9. Що станеться, якщо космонавт, вийшовши з корабля у відкритий космос, відкриє посудину з водою? (Відповідь:у безповітряному просторі (при малому тиску) вода почне кипіти і швидко випаровуватися. Рідина охолоджується і твердне. Процес випаровування продовжуватиметься, але повільно).

10. У двигунах ракети-носія космічного корабля «Схід» як паливо використовують гас. Яка маса гасу згоряла за 1с роботи двигунів, якщо при цьому виділялося 1,5*10 7 кДж енергії?

11. Американський багаторазовий пілотований транспортний космічний корабель «Спейс-Шаттл» як паливо використовує рідкий водень, маса палива в баку при старті 102 т. Обчислити енергію, що виділяється при спалюванні цього палива під час польоту. Питома теплота згоряння водню 120 МДж/кг. (Відповідь:12240 ГДж. ) .

12. Потужність ракети-носія корабля "Енергія" 125МВт. Яка маса палива (гасу) згоряє в двигунах ракети-носія за перші 90 з польоту? Питома теплота згоряння гасу 45 МДж\кг. (Відповідь:250 кг) .

13. У літній день 1 м 2 земної поверхні, освітленої сонячними променями, отримує за секунду до 1,36 кДж енергії. Яку кількість теплоти отримає за 10 хв оране поле площею 20 га? (Відповідь:272 МДж ) .

14. Потужність сонячного випромінювання, падаючого Землю, 2*10 14 кВт. Скільки енергії отримує Земля за добу, якщо близько 55% цієї енергії поглинається атмосферою та земною поверхнею, а 45% відбивається? Яку масу нафти потрібно спалити, щоб отримати таку кількість енергії? Питома теплота згоряння нафти 46 МДж/кг. (Відповідь:9,5 * 10 21 Дж; 2,1 * 10 8 кт ) .

15. За проектом Б.К.Іоаннісіані в нашій країні був виготовлений та встановлений у Ставропольському краї 6-ти метровий телескоп-рефлектор у 1974р. Скляна заготовка, з якої виготовлено дзеркало важила 700кН і після виливки при температурі 1600 0 З охолоджувалася 736 діб. Вважаючи, що кінцевою температурою виливки була температура 20 0 З, обчислити енергію, що виділилася при охолодженні скла (питома теплоємність скла 800Дж/(кг * 0 З)). (Відповідь:88500 МДж ).

16. Супутник масою 2,1 т рухається зі швидкістю 7,5 км/с. Яка кількість теплоти виділилася при зіткненні супутника з космічним тілом, якщо в результаті зіткнення супутник зупинився б щодо Землі? Скільки води можна було б нагріти рахунок цієї енергії від 0 до 100 0 С? ( Відповідь: 5,9 * 10 10 Дж; 3000т ) .

(Ілюстровані картки див. Додаток 1)

ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Б.А. Воронцов-Вельяминов «Збірник завдань з астрономії», Москва, Освіта, 1980.
2. А.В. Ротар «Завдання для молодого космонавта», Москва, Освіта, 1965.
3. М.М. Дагаєв, В.М. Чаругін «Астрофізика», книга для читання з астрономії, Москва, Просвітництво, 1988.