Магнитный шлем

[22sobaki.livejournal.com]

Профессиональный игрок в американский футбол в течение сезона получает 500-600 ударов в голову, и более половины из них происходит при столкновении с головами других игроков.


Ускорение, воздействующее при этом на мозг, составляет от 20g до 150g (а уже 100g достаточно, чтобы получить сотрясение мозга). В итоге у 96% бывших игроков NFL - травматическая энцефалопатия - болезнь профессиональных боксеров.

Однажды нейробиолог Raymond Colello смотрит матч по американскому футболу, в очередной раз расстраивается из-за столкновений, подходит к холодильнику, чтобы достать пивка, видит на дверце магнитики и выдает мысль: надо вмонтировать в шлем магниты.

Colello предлагает вмонтировать в боковую и переднюю части шлема неодимовые магниты так, чтобы при сближении двух шлемов возникали бы силы отталкивания. По утверждению ученого, магнитные пластины весом в 1/3 фунта (150 г) на расстоянии 6 мм друг от друга создадут силу отталкивания в 45 кг (441 Н).

Испытания показали, что магнитный шлем работает: снижает ускорение (перегрузку) при ударе со 140g до 88g, тогда как стандартные на сегодня шлемы - со 140g до 96g. На очереди краш-тесты на манекенах - изобретатель хочет быть уверен, что поступательное движение действительно замедляется, а не переходит, например, во вращательное.

Предполагается, что удорожание каждого шлема на 100$ и утяжеление его на 450 г не остановит Национальную футбольную лигу.



http://news.sciencemag.org/brain-behavior/2014/11/could-magnets-helmets-reduce-football-concussions
https://www.sciencenews.org/article/magnets-helmets-might-make-football-safer

Comments

[kirytch.livejournal.com]

450 граммов это заметно. нагрузка на шею возрастёт.

[22sobaki.livejournal.com]

Пишут, что стандартный шлем весит в районе 2...2,5 кг, карбоновый вдвое меньше. Да, заметная прибавка.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Лишних полкилограмма, разогнанные до 10m/c  дадут нехилую прибавку кинетической энергии. Т.е. удар головой будет ощутимо сильнее. Хорошо, если бьёшь ты. А каково тому, кто встанет на твоём пути?

[ahitech.livejournal.com]

А каково тому, кто встанет на твоём пути?

Ну так это его проблема. :)

[22sobaki.livejournal.com]

Вес головы 4,5 кг, шлем 2 кг, итого 6,5. Еще 450 г - это +7%.
Будут брать игроков с облегченной головой.

[print-design.livejournal.com]

А еще я в нее ем.

[lev-evgenevi4.livejournal.com]

У спортсменов, тащемта, по-другому обычно и не бывает.

[veron-rus.livejournal.com]

АХхаххахаха)))))

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Обычный шлем снижает перегрузку до 96g, с магнитами - до 88g. Разница 8%. Поменяли шило на мыло.

[jakobz.livejournal.com]

Так с другой стороны удара - такая же голова. Туда хоть 5 кило повесь - если две таких столкнутся, ускорение будет таким же как и было.

[drvit.livejournal.com]

Тс-с! Это же сообщество инженеров, а не школьников из 9го класса.

[22sobaki.livejournal.com]

Они ж не строго голова в голову бьются. Вам каким ядром приятней в грудь получить - 6,5 или 7 кг?

[jakobz.livejournal.com]

В грудь прилетают все 100 кг спортсмена, плюс вес шлема и всего остального на футболисте. При этом думаю быстрее что-нибудь в шее сломается, чем-нибудь что в груди.

Бонус будет если только головой бить по яйцам. Исходное положение - стоя на коленях перед противником, размах от шеи, бить лбом.

[22sobaki.livejournal.com]

Если пополам согнуться и побежать головой вперед, то тогда да, в противника прибежит 100 кг. А если шея более-менее под углом к удару, то она работает как шарнир. Грубо говоря, голова на шее - это гиря на кистене. Так что ее вес имеет значение, имхо.

[jakobz.livejournal.com]

Ну, я не спорю что вес башки все-таки влияет. Просто мне кажется что не прям так сильно. Все-таки башка - самая нежная часть человека, бить ей по другой башке - норм, бить ей по менее важным частям - не очень выгодно.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Так было бы если говорить про 2 тела абсолютно одинаковой массы и с одинаковой скоростью. Но в реальности с другой стороны голова, как правило, неподвижна, либо двигается с куда меньшей скоростью. Т.е. если этой неподвижной голове передать большее количество кинетической энергии (за тоже самое время), то она отлетит дальше, соответственно - ускорение в момент удара будет пропорционально больше.
И потом, удары бывают не только лоб в лоб, но и боковые. А там уже совсем другой расклад действующих сил и ускорений.

[koshovske.livejournal.com]

кажется не совсем верный расчет. Обычно летит весь организм (80-100кг), увенчаный головой. Вот в этом случае полкилограмма - небольшая прибавка.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Голова закреплена весьма подвижно. Систему нельзя рассматривал как одно физическое тело. Человек - система тел, скреплённых между собой гибкими связями.
В момент столкновения с головой противника в первое мгновение передаётся кинетическая энергия только самого шлема (минус та незначительная часть, что поглотится из за деформации внешней оболочки. Голова внутри шлема продолжает двигаться, сжимая амортизирующие конструкции. Чем дальше голова двигается в шлеме, чем сильнее давление конструкций замедляющее скорость этой самой головы. Соответственно, такое-же давление передаётся на на внешнюю оболочку шлема и дальше - на противника, добавляясь к кинетической энергии самого шлема. Таким образом, кинетическая энергия головы передаётся противнику не мгновенно, а удар растянут во времени пока амортизация сжимается от нуля до предела. Соответственно - ускорение меньше. Здесь важно именно ускорение. Вы можете не спеша надавить на голову противника (толкнуть), передать ей такую же кинетическую энергию и подвинуть её на очень приличное расстояние без всяких болезненных ощущений. Но если ударить, и череп сместится всего на мм, и это всё произойдёт за долю секунды, так что мозг не успеет стронуться с места и останется неподвижным, то получится такой нехилый удар мозга о череп, который может вывести мозг из строя.
Кинетическая энергия шлема передаётся практически мгновенно. Поэтому его масса критична.

Аналогичный процесс происходит и при передачи кинетической энергии тела через гибкий позвоночник - голове. Масса тела спортсмена может вообще не учавствовать при столкновениях головами. При определённой позиции, при столкновении головами, шеи будут загибаться так, что головы будут оставаться неподвижны, а тела при этом - продолжать двигаться вперёд, пока не столкнутся друг с другом. Даже если напрячь шею и придать такое положение позвоночнику, чтобы он передавал голове часть кинетической энергии тела, всё равно эта часть будет небольшая. Как бы вы ни напрягали мышцы шеи, позвоночник всё равно будет гнуться и выше определённой нагрузки шея просто сломается.
Свободно падающее тело только через секунду достигнет скорости, о которой мы говорим. За это время оно пролетит 10м. Как думаете, выдержит ли шея, если сбросить 100-килограммового спортсмена головой вниз с 4-го этажа?

[koshovske.livejournal.com]

кстати, спасибо, вспомнил про шею и про то, как инструкторы по технике безопасности задавали хитрый вопрос о том, почему испытания строительных касок на амортизирующую способность проводят сбросом 5кг с высоты 1м. Почему не больше? Оказывается, больше выдержит не всякая шея.

[kichiro-sora.livejournal.com]

У гонщиков вес шлема был серьезной проблемой. Ибо при некоторых видах столкновений голова продолжает лететь вперед, и, утяжеленная шлемом, лекго ломает шею. Против этого HANS изобрели.

Но тут столько других проблем с этим изобретением, что до веса не дойдет.

[22sobaki.livejournal.com]

HANS интересный. Практически экзоскелет.