В новом исследовании по биомеханике измеряется воздействие ныряния головой вперед, руками вперед и ногами вперед, а также вероятность получения травм на разных высотах погружения, что дает основанные на данных рекомендации по безопасному нырянию и модель для измерения воздействия различных форм ныряния в воду.
Исследователи обнаружили, что при нырянии головой вперед неподготовленные дайверы могут получить травмы спинного мозга и шеи на высоте более восьми метров, при нырянии руками вперед – травмы ключицы на высоте более 12 метров, а при нырянии ногами вперед – травмы коленей на высоте более 15 метров.
Исследование “Динамика погружения и ее последствия для травм, связанных с нырянием” было опубликовано в журнале Science Advances.
“Вода в 1000 раз плотнее воздуха поэтому переходя из очень разреженной среды в очень плотную, вы испытываете огромное воздействие. Люди могут выбирать, как им нырять, поэтому мы хотели изучить влияние положения ныряльщика. Мы также хотели разработать более универсальную или общую теорию о том, как погружаются объекты или фасады различных форм, поэтому мы рассмотрели фронт погружения как людей в разных позах, так и животных, и измерили влияние различных форм”, — делится Сонгван Юнг, профессор биологии и экологической инженерии в Колледже сельского хозяйства и естественных наук и старший автор работы.
Исследователи использовали 3D-печатные модели головы и туловища человека в натуральную величину, туловища и головы с вытянутыми руками и ногами, а также модели головы морской свиньи, клюва северной олуши и лапы ящерицы василиска для изучения воздействия изогнутых, заостренных и плоских форм соответственно на поверхность воды. Они погрузили объекты в воду, измерили действующие на них силы и их распределение во времени и смогли разработать теоретическую модель, описывающую увеличение силы на различные формы и то, как эти силы увеличиваются с высотой погружения.
Затем они построили график высоты и силы удара, которую могут выдержать мышцы, связки и кости человека, и определили вероятность различных травм – ключицы, позвоночника и колена – при различных высотах и положениях при погружении.
Исследование может помочь людям выбрать более безопасный способ ныряния – например, нырять ногами вперед безопаснее с более высоких насестов – а также показывает, насколько хорошо приспособлены ныряющие животные к смягчению последствий ныряния. Например, у северных олуш угол наклона клюва меньше, что позволяет им нырять со скоростью до 24 метров в секунду. Авторы пишут, что у дельфинов укороченные, сросшиеся шейные позвонки поддерживают голову во время плавания.
Понимание того, как животные или предметы взаимодействуют друг с другом, является одной из целей более широкой исследовательской программы ученых.
