В следующий раз, когда вы соберетесь прыгнуть с трамплина, чтобы спастись от летней жары, подумайте вот о чем: есть обитатели царства животных, которые могут посрамить даже самых ярких олимпийских ныряльщиков.
Теперь инженеры могут сами измерять, что дайвинг делает с человеческим телом, не причиняя при этом вреда ни одному человеку. Они создали манекены, похожие на манекены для краш-тестов, оснастили их датчиками силы и бросили в воду. Их результаты, опубликованные в журнале Science Advances 27 июля, показывают, насколько неестественно для человеческого тела падать с головой в напиток.
«Люди не созданы для того, чтобы нырять в воду, — говорит Сунгван Юнг, инженер-биолог из Корнельского университета и один из исследователей, стоявших за исследованием.
Группа Юнга провела последние несколько лет, изучая, как различные живые существа врезаются в воду. Первоначально они сосредоточились на животных: например, на олушах; морская свинья; и ящерица-василиск, прославившаяся тем, что бегала по поверхности воды до того, как гравитация загнала их ноги под воду.
Тела этих животных, вероятно, эволюционировали и адаптировались к водной среде. Им может понадобиться нырнуть под воду, чтобы найти пищу или избежать нападения хищников сверху. У людей, которые эволюционировали в более сухой земной среде, нет такой биологической потребности. Для нас эта тенденция делает дайвинг гораздо более опасным.
Юнг и его коллеги хотели измерить силу, с которой человеческое тело сталкивалось с поверхностью воды. Для этого они распечатали манекены на 3D-принтере и оснастили их датчиками. Датчики, которые могли регистрировать силу, которую испытывал манекен дайвера, и, в свою очередь, то, как эта сила менялась при всплеске.
Они измерили три разные позы, каждая из которых имитировала одного из их ныряющих животных. Чтобы имитировать округлую голову морской свинки, манекен упал в воду головой вперед. Чтобы имитировать заостренный клюв птицы, во второй позе руки манекена были соединены в форме буквы V за головой. И чтобы скопировать то, как падает ящерица, в третьей позе манекен нырял ногами.
По мере того как тела испытывали силу удара, исследователи обнаружили, что скорость изменения силы варьировалась в зависимости от формы. Округлая форма, похожая на человеческую голову, подверглась более сильному толчку, чем более заостренная форма.
Исходя из этого, они оценили несколько высот, выше которых нырять в той или иной позе было бы опасно. По их словам, ныряние ногами вперед с высоты около 15 метров может привести к травме колена. Ныряние руками вперед с высоты около 12 метров может привести к тому, что вы повредите ключицу. Исследователи считают, что ныряние с высоты всего 8 метров головой вперед может привести к травмам спинного мозга.
Скорее всего, вы не столкнетесь с трамплинами на такой высоте в местном бассейне, но не исключено, что вы будете прыгать с такой высоты, например, ныряя со скалы.
Группа Юнга занимается этим исследованием не только для улучшения предупреждений о безопасности при погружениях. Они пытаются создать снаряд — с заостренной передней частью, напоминающий птичий клюв, — который лучше летает по дуге в глубокой воде.