Острые ощущения! Физика, с которой вы сталкиваетесь-На гвоздях полежать, по углям пробежать!
Может ли любой человек лежать на гвоздях? Для этого мы изготовили доску Садху и провели расчеты давления, оказываемого одним гвоздем на тело человека и давление на опору. Как известно, давление — это сила, действующая на единицу поверхности перпендикулярно последней. Женщина массой 60 кг имеет вес F = mg = 60 кг*9,8 H/кг =588 Н, именно с такой силой она давит на поверхность, которая служит ей опорой. Теперь представим себе, что человек лежит на спине, причем с поверхностью он контактирует всего двумя областями — спиной (она на возвышении) и пятками. Площадь контакта его спины с поверхностью составляет S = 0,35 м*0,53 м = 0, 1855 м². Масса туловища вычисляется по формуле m= V*ρ. Объем туловища находится по формуле V = L*b*c, где L – длина туловища, b - ширина, c – толщина. В наших измерениях L = 0,53 м, b = 0,35 м, с = 0,2 м. Тогда V = 0,53 м *0,35 м *0,2 м = 0,0371 (м3) Для человека ρ » 1000 (кг/ м3 ) Тогда m = 0,0371 м3*1000 кг/ м3 = 37,1 (кг) Спиной человек давит на поверхность с силой F = mg = 37,1 кг*9,8 H/кг =363,58 Н, а оказываемое давление составляет P = F/S, где F – сила, действующая перпендикулярно поверхности, S – площадь поверхности, P - давление P = 363,58 H/ 0, 1855 м2 = 1960 (Па) = 1, 96 (кПа) Как изменится ситуация, если мы ляжем спиной на гвоздь? Пятно контакта уменьшится до кончика гвоздя, то есть примерно 0,0000014 м²! Давление возрастет во много раз и составит P = 363,58 H / 0,0000014 м2 = 259 700(кПа)— этого будет вполне достаточно для того, чтобы кожа не выдержала и порвалась. По сути, в этот момент мы получили травму и при самом благоприятном исходе испортили себе целый день и несколько последующих. А при неблагоприятном — загремели в больницу. В случае же с целой доской гвоздей ситуация совершенно иная. Давление распределяется по всей поверхности спины; взаимодействие между кончиком одного гвоздя и участком кожи составляет вовсе не рассчитанные нами 259 700 кПа, а значительно меньше. Нахождение площади поверхности кончика гвоздя L= πd , где L – длина внутренней окружности гвоздей d0=L/N (N=14 – количество гвоздей) (d0 – диаметр кончика 1 гвоздя) S=S0*824 (824- количество гвоздей на доске) (S0 – площадь поверхности кончика 1 гвоздя, S – площадь поверхности кончиков всех гвоздей на доске Садху) где d – диаметр внутренней окружности d0= 0,01884/14 = 0,001346 (м) S0=3,14*(0,001346)2/4 = 0,0000014 (м2) S = 0,0000014*824=0,0011536 (м2) Измерение болевого порога человека Болевой порог человека измеряется по формуле σ = F/S0 , где F – сила, измеряемая динамометром, S0 – площадь кончика гвоздя (величина постоянная) В нашем случае получаем: σ = 2,8 H /0,0000014 м2 = 2000 кПа P = 363,58 H /0,0011536 м2 = 315,17 кПа P ﹤ σ, значит, можно смело ложиться на доску Садху Как сделать доску Садху Просто так вбивать гвозди в доску нельзя — она растрескается. Сперва нужно расчертить доску «сеткой», затем просверлить отверстия в перекрестьях, затем вбить гвозди. Сверло должно быть того же номинального диаметра, что и гвоздь (мы выбрали 3,0 мм). Высота гвоздей, в принципе, значения не имеет, были взяты гвозди высотой 70 мм. Даже при вбивании гвоздей в заранее высверленные отверстия происходят перекосы. В этом нет ничего страшного.#shorts
Может ли любой человек лежать на гвоздях? Для этого мы изготовили доску Садху и провели расчеты давления, оказываемого одним гвоздем на тело человека и давление на опору. Как известно, давление — это сила, действующая на единицу поверхности перпендикулярно последней. Женщина массой 60 кг имеет вес F = mg = 60 кг*9,8 H/кг =588 Н, именно с такой силой она давит на поверхность, которая служит ей опорой. Теперь представим себе, что человек лежит на спине, причем с поверхностью он контактирует всего двумя областями — спиной (она на возвышении) и пятками. Площадь контакта его спины с поверхностью составляет S = 0,35 м*0,53 м = 0, 1855 м². Масса туловища вычисляется по формуле m= V*ρ. Объем туловища находится по формуле V = L*b*c, где L – длина туловища, b - ширина, c – толщина. В наших измерениях L = 0,53 м, b = 0,35 м, с = 0,2 м. Тогда V = 0,53 м *0,35 м *0,2 м = 0,0371 (м3) Для человека ρ » 1000 (кг/ м3 ) Тогда m = 0,0371 м3*1000 кг/ м3 = 37,1 (кг) Спиной человек давит на поверхность с силой F = mg = 37,1 кг*9,8 H/кг =363,58 Н, а оказываемое давление составляет P = F/S, где F – сила, действующая перпендикулярно поверхности, S – площадь поверхности, P - давление P = 363,58 H/ 0, 1855 м2 = 1960 (Па) = 1, 96 (кПа) Как изменится ситуация, если мы ляжем спиной на гвоздь? Пятно контакта уменьшится до кончика гвоздя, то есть примерно 0,0000014 м²! Давление возрастет во много раз и составит P = 363,58 H / 0,0000014 м2 = 259 700(кПа)— этого будет вполне достаточно для того, чтобы кожа не выдержала и порвалась. По сути, в этот момент мы получили травму и при самом благоприятном исходе испортили себе целый день и несколько последующих. А при неблагоприятном — загремели в больницу. В случае же с целой доской гвоздей ситуация совершенно иная. Давление распределяется по всей поверхности спины; взаимодействие между кончиком одного гвоздя и участком кожи составляет вовсе не рассчитанные нами 259 700 кПа, а значительно меньше. Нахождение площади поверхности кончика гвоздя L= πd , где L – длина внутренней окружности гвоздей d0=L/N (N=14 – количество гвоздей) (d0 – диаметр кончика 1 гвоздя) S=S0*824 (824- количество гвоздей на доске) (S0 – площадь поверхности кончика 1 гвоздя, S – площадь поверхности кончиков всех гвоздей на доске Садху) где d – диаметр внутренней окружности d0= 0,01884/14 = 0,001346 (м) S0=3,14*(0,001346)2/4 = 0,0000014 (м2) S = 0,0000014*824=0,0011536 (м2) Измерение болевого порога человека Болевой порог человека измеряется по формуле σ = F/S0 , где F – сила, измеряемая динамометром, S0 – площадь кончика гвоздя (величина постоянная) В нашем случае получаем: σ = 2,8 H /0,0000014 м2 = 2000 кПа P = 363,58 H /0,0011536 м2 = 315,17 кПа P ﹤ σ, значит, можно смело ложиться на доску Садху Как сделать доску Садху Просто так вбивать гвозди в доску нельзя — она растрескается. Сперва нужно расчертить доску «сеткой», затем просверлить отверстия в перекрестьях, затем вбить гвозди. Сверло должно быть того же номинального диаметра, что и гвоздь (мы выбрали 3,0 мм). Высота гвоздей, в принципе, значения не имеет, были взяты гвозди высотой 70 мм. Даже при вбивании гвоздей в заранее высверленные отверстия происходят перекосы. В этом нет ничего страшного.#shorts