2.3. Энергия падения

Если подвесить тело определенного веса на конец веревки, последняя будет испытывать нагрузку по всей длине, включая и точку закрепления. Величина этой нагрузки будет равна весу подвешенного тела.

Если же поднять тело на некоторую высоту и бросить, сила, которая возникнет после того, как веревка натянется, будет значительно больше. Под действием гравитации всякое па­дающее тело во время падения ускоряется. Это означает, что его скорость нарастает по мере увеличения расстояния от точки начала падения. В зависимости от массы и скорости в каждый момент падения тело обладает определенной энергией, которая называется ЭНЕРГИЕЙ ПАДЕНИЯ (Е).

Эта энергия тем больше, чем больше масса падающего тела и его скорость. Следова­тельно, энергия падения зависит от веса тела (G) и от высоты (Н), с которой происходит падение (Таблица 6):

Е = GH.

Таблица 6. Зависимость энергии падающего тела от высоты.

Высота Скорость Время Энергия падения

Падения (м) падения (м\сек) падения (сек) (кг\м)

Н V t при G=80 кг при G=100 кг

1 4.41 0.45 80 100

2 6.27 0.64 160 200

3 7.64 0.78 240 300

4 8.82 0.90 320 400

5 9.90 1.01 400 500

Значения, приведенные в таблице, получены из формул:

Vп = Vo + gt

H = Vot + gt²/2

При условии, что начальная скорость падения принимается равной 0.

При удержании падающего веревкой скорость падения сво­дится к 0.

При этом энергия падения трансформируется в энер­гию деформации веревки и других элементов страховочной цепи, включая тело падающего.

2.4. Максимальная динамическая нагрузка

В конце свободного падения энергия тела равна произведе­нию веса падающего тела (G) на глубину падения (Н). Что­бы остановить падение, веревке необходимо произвести опреде­ленную работу деформации (А), которая равна энергии па­дения (Е).

Это можно проиллюстрировать на графике, пока­зывающем зависимость удлинения веревки от величины прило­женной к ней силы (Рис. 1).

Так как работа равна величие силы помноженной на изме­нение пути (в нашем случае путь равен удлинению веревки), то площадь между кривой и осью абсцисс равна работе, совер­шенной веревкой при задержании падения.

Деформация растягивающейся под действием падающего тела веревки порождает силу торможения падения, величина которой до тех пор непрерывно нарастает, пока работа тормо­жения (А), совершаемая веревкой, не поглотит (станет равна) энергию его падения (Е).

В момент остановки падения сила торможения (вызванная деформацией веревки) достигает своей максимальной величи­ны.

Максимальная величина силы торможения (которой она достигает при остановке падения) называется МАКСИМАЛЬ­НОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ (МДН).

Другими словами, МДН - это максимальная величина силы динамического удара, который страховочное снаряжение и человеческое тело выдерживают в момент, когда падение уже остановлено веревкой и она перестала удлиняться.

Это понятно. А вот сейчас - внимание!

Величина МДН НЕ ЗАВИСИТ от абсолютной высоты падения, а определяется ТОЛЬКО фактором падения и динамическими качествами веревки.

Понимание этого положения встречает определенные труд­ности, так как наше сознание не может смириться с мыслью, что падение, к примеру, со 100 метров приводит к такому же динамическому удару, как и падение с каких-нибудь 10 метров.

Не очевидно. Тем не менее, это так, если в обоих случаях паде­ние остановлено веревкой с одинаковыми динамическими каче­ствами и само падение носит одинаковый характер (имеет оди­наковый фактор падения).

Рассмотрим эти понятия повнимательнее.