超重和失重对人体的影响.doc

超重和失重对人体的影响 前言： 人们在漫长的进化过程中，已经适应了周围的物理环境。地球表面的重力场强度大约为9.8m／s2。人体中的每一个器官、组织、细胞以及生物分子都是在这样的重力场中得以演化并赖以生存的。一旦失去了正常的重力场，生物的器官和组织就将失去平衡，导致一系列的生理变化，甚至危及生命。超重和失重就是两种偏离正常重力场的典型状态。因而，掌握好超重和失重的物理学基础，并将之与医学知识相结合，使之得到更好的发展。 一、相关的物理学知识 1、超重的定义 超重是物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象。当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物体如何运动，只要具有向上的加速度，物体就处于超重状态。超重现象在发射航天器时更是常见，所有航天器及其中的宇航员在刚开始加速上升的阶段都处于超重状态。 2、失重的定义 失重是一个物理学的概念。根据牛顿的万有引力定律，2个具有质量的物体之间存在相互吸引的作用力，该力的大小与物体之间的距离的平方成反比。在地球上的所有物体都受到地球的吸引力，表现为重力，但当物体远离地球到达太空时，便处于失重状态。人类对失重现象的研究是随着载人航天的需要而进行的，根据几十年的研究和实践发现，失重并不会危害人体的安全，但或多或少地影响了人体的一些生理活动。 所谓失重，就是物体对支持物的压力小于自身的重力。所谓重力，是物体所受天体的引力。引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比。就质量一定的天体来说，物体离它越远，所受它的引力越小，即重力越小，在足够远的距离上，它的引力可以忽略不计。但宇宙中不只一个天体，众多天体的引力会形成一个引力场。因此，太空不会是失重环境。当然，就局部地区来说，如在地--月系统中，只考虑地球与月球的引力，在地球与月球之间的某些点上，地球与月球的引力相互抵消，重力为零。在日--地之间也有引力平衡点。绕地球飞行的载人飞船，离地面一般只有几百千米，那里的太空当然不会是零重力环境，即使在36000千米高空绕地球飞行的航天器，其周围太空也不会是零重力，而只能是轻重力，即重力比地球表面上轻。 利用飞机作抛物线飞行或利用自由落体原理设计的失重塔只能提供短暂的失重。航天器在环绕地球运行或在行星际空间航行中处于持续的失重状态。在环绕地球运行的轨道上，实际上只有航天器的质心处于零重力，其他部分由于它们的向心力与地球引力不完全相等而获得相对于质心的微加速度，这称为微重力状态。航天器上轨道控制推进器点火、航天员的运动、电机的转动以及微小的气动阻力等都会使航天器产生微加速度。因此，航天器所处的失重状态严格说是微重力状态。航天器旋转会破坏这种状态。在失重状态下，人体和其他物体受到很小的力就能飘浮起来。 3、超重有关的公式 由 HYPERLINK /view/17036.htm \t _blank 牛顿第二定律得：N－mg＝ma 所以N＝m（g＋a）＞mg 由 HYPERLINK /view/17089.htm \t _blank 牛顿第三定律知，物体对支持物的压力＞mg 4、失重有关的公式 由牛顿第二定律得：Ｎ+ｍa＝ｍg 所以Ｎ＝ｍ（ｇ-ａ）ｍｇ 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力ｍｇ 完全失重的定量分析： 当ａ＝ｇ时，支持力为Ｎ，由牛顿第二定律知： ｍｇ－Ｎ＝ｍａ＝ｍｇ 所以Ｎ＝０ 由 HYPERLINK /view/1511.htm \t _blank 牛顿第三定律可知，物体对支持物的 HYPERLINK /view/84918.htm \t _blank 压力为０ 得出结论：向下加速向上减速：加速度方向向下，产生失重现象 故只要加速度方向向下就是失重，与速度方向无关。 5、超重对人体的影响与它的作用方向有关按其作用方向，可以分为正超重(+G)、 负超重(-G)、侧向超重(G)、横向超重(G)。  HYPERLINK /image/9304c8889328f4aba4c272f3 \o 查看图片 \t _blank ?? HYPERLINK /image/9304c8889328f4aba4c272f3 \t _blank   1）正超重(+G) 头→盆方向的超重。在飞机座舱内人一般取坐姿。飞机机动飞行时产生的超重大体都是垂直于机翼平面的，并多数是由上向下的，故人体的超重主要是正超重。这时心脏血管系统最容易受到影响。人体大血管的走向与Z轴大体一致，正超重会造成血管内沿Z轴方向的静水压增加，使头部血压降低，下肢血压升高。头部血压降低首先影响视觉。轻者周边视觉消失，重者中心视觉消失（俗称黑视）。严重时可因脑组织缺氧而导致意识丧失。通常以出现周边视觉消失时的G值代表一个人对正超重的耐力。 一般