Was passiert bei hohen Beschleunigungen?

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Hallo und frohes Neues,

ich schreibe gerade an einer Facharbeit (Physik) und möchte kurz beschreiben, was passiert, wenn der menschliche Körper längere Zeit hohen g-Kräften ausgesetzt ist. Soweit meine medizinischen Kenntnisse halbwegs richtig sind, passiert doch folgendes:

das Blut kann zuerst nicht mehr richtig zirkulieren, wandert z.B. bei Steigflügen in die Beine=>das Gehirn ist mit Sauerstoff unterversorgt, es kommt zur Ohnmacht. In weiterer Folge (also wenn die hohe Beschleunigung weitergeht) müssten doch die Kapillargefäße platzen und es würde zum Tod durch innere Blutungen kommen. Stimmt das oder passiert etwas komplett anderes?

MfG Kabelbrand

#2

Hey, auch ein froher Neues für dich!

Nunja, damit das Blut die ganze Zeit in den Beinen bleibt (oder im Kopf, bei einer Beschleunigung nach oben) muss immer weiter beschleunigt werden, aber das ist dir bestimmt klar. Was auch noch wichtig ist: Von welchem Zeitraum gehen wir aus und bei welcher Kraft? Über mehrere Jahre 0,5 G Beschleunigung wird größere Muskeln und in den Folgegenartionen einen massiverern Körperbau bewirken. Hast du 30 G für 0,2 Sekunden, kannst du froh sein, wenn du überlebst. Auch Knochen haben Grenzen. Bleibt die Beschleunigung kurz, ist die Trägheit der Masse zu groß und es passiert nicht viel.

Das „Problem“ ist, dass fast überall im Körper Flüssigkeiten eingelagert sind und die reagieren ziemlich krass auf Trägheit. Im einzelnen hast du dann zum Beispiel das Blut, dass gegen die Gefäße drückt. Aber auch die „losen“ Organe (Gehirn, Herz, Lunge, Leber etc.) werden mit der Zeit wichtig, da sie zum Teil ziemlich schwer sind und mitschwingen. Wird dann zum Beispiel das Gehirn gegen die Schädeldecke gedrückt, kann es zur Gehirnerschütterung bis zur Gehirnblutun kommen (meist tödlich, das Herz wird gegens Brustbei gedrückt und so weiter…

Was Dir vielleicht noch hilft: Die U.S. Aurforce hat in den 50er Jahren eine Reihe von Tests durchgeführt, um herauszufinden, welchen größmögliche negative Beschleunigung ein Mensch aushält. Dabei wurde ein freiwilliger auf einem Schienenschlitten per Raketenantrieb auf Tempo gebracht und bei der höchsten Geschwindigkeit durch ein Wasserbecke innerhalb von Sekunden abgebremst. Ich hab zwar keine genauen Messergebnisse, weiß aber, dass der Kandidat mehr als 30 G überlebt hat (!!!), wenn auch verletzt. Ein bisschen suchen im Internet bringt dir bestimmt die Ergebnisse.

Hoffe, ich konnte dir helfen!

#3

Hallo,

Für mehrere Minuten wurden Menschen etwa bei Tests oder Raketenstarts mehreren G ausgesetzt ohne dass sich langzeitschäden zeigten, darum nehme ich an mit Lange meinst du eher Stunden, Tage oder Wochen. Dann kommt es sicher neben der Höhe der G-Kräfte und der Dauer auch noch auf die Lage des Menschen an.

Im Stehen und gehen werden schon relativ geringe Kräfte in kurzer Zeit zu Stauungen von Blut in den Beingefäßen, Ödemen, Kreislaufbelastung und einer Mangelversorgung im Gehirn führen. Daneben wären sicher auf Dauer auch Schäden an den Gelenken anzunehmen.
Langfristig entstünden dann Folgekrankheiten wie man sie von Berufsgruppen kennt, die lange Still stehen müssen, wie Verkäuferinnen, also vor allem Krampfadern, Thromboseneigung, Ödeme, Ulcus cruris.
Auch im Sitzen wird bei vertikaler Beschleunigung solches Auftreten, wenn auch nicht so schnell.

Im Liegen würden wohl erheblich höhrere Beschleunigungen über längere Zeit verkraftbar sein. Hier würden dann eher Probleme auftreten, wie man sie von immobilen bettlägerigen Patienten kennt, also etwa Druckgeschwüre und Konrtrakturen da vermutlich gegen die Schwerkraft Entlastung und Bewegungen der Gelenke nur noch vermindert durchgeführt würden.

Gruß
Werner

#4

Konkret wäre ich von 3 g ausgegangen, die über einen Zeitraum von ca. 86 Tagen wirken (Thema der Arbeit ist „Die Physik von Star Trek“ und im Kapitel Impulsantrieb möchte ich ausrechnen (bzw hab ich schon), wie lang die Enterprise für die Beschleunigung auf 0,25c braucht, wenn es keine Trägheitsdämpfer gibt, die die Beschleunigung abfangen und man somit nicht beliebig schnell beschleunigen kann).

MfG

#5

Zeitraum wären 86 Tage, Krafteinwirkung 3g und die Personen würden aufrecht sitzen. Genauer gesagt in der Enterprise :wink:

Ich möchte wirklich nur kurz anführen, was passieren würde, wenn man nicht mehr oder weniger behutsam beschleunigt sondern das Raumschiff und die Besatzung hohen Beschleunigungen aussetzt.

MfG

#6

hm, das ist so ein Grenzfall. 3G sind alles andere als schön, aber selbst für einen untrainierten Menschen undgefährlich. Das Ergebnis wäre wahrscheinlich in den ersten Tage massive Erschöpfung, und einen brutalen Muskelkater, der durch jede Bewegung verursacht wird. Danach werden die Muskeln anschwellen, da jede Bewegung ja jetzt dreimal so viel Kraft wie sonst kostet. Wenn es jetzt nicht unbedingt ultra-übergewichtige sind, die auch keine Herzfehler oder Muskelschwächen haben, sollte es machbar sein. Auch wenn es alles andere als angenehm wäre…

#7

Hi,

Zeitraum wären 86 Tage, Krafteinwirkung 3g und die Personen
würden aufrecht sitzen.

in welcher Richtung wirkt die Beschleunigung auf den Körper?
Vielleicht hast du schon mal von der Foltermethode gehört Menschen überkopf aufzuhängen. Dabei wirkt ja nur die EINFACHE Erdbeschleunigung, wenn auch in ungewöhnlicher Richtung. Ich habe keine zitierbaren Quellen auf die schnelle gefunden, aber es ging in die Richtung Schmerzen, Erblindung vielleicht sogar Tod.

VG
J~

#8

Hallo,
ohne dafür irgendwelche Quellen benennen zu können halte ich 3 g bei Sitzender Position über fast drei Monate für nicht möglich.
Unser Körper ist für genau die Lebensbedingungen auf der Erde konzipiert. Er kann kurzfristige Spitzenbelastungen oft in erstaunlichem Maße verkraften, danach muss er sich aber regenerieren können.

Wenn aber nun über 86 Tage der mindestens dreifache Druck in den Beinvenen herrscht und das Herz genauso lange einen massiv erhöhten Blutdruck aufrecht erhalten müsste, dann kann das m. E. nicht funktionieren. Auch die Nierenfunktion wäre beeinträchtigt, weil etwa der Urin aus den unteren Segmenten nicht mehr abfließen könnte. Allein der Kopf würde dann mit etwa 15 Kg auf den Hals drücken. Das geht und noch mehr - wie man etwa bei afrikanischen Lastenträgern sieht, aber doch nicht monatelang ununterbrochen. Selbst im Liegen würde ich einfach aus dem Bauch heraus bei drei g nur wenige Tage für möglich halten.

Gruß
Werner

#9

Die Beschleunigung würde nach „hinten“ wirken (also wie in einem anfahrenden Auto)

#10

Hm dann werd ich das mal so übernehmen und schrieben, dass die Crew selbst bei „nur“ 3g langsam dahinsiechen würde und schlussendlich an Organversagen etc. stirbt. Klingt vielleicht übertrieben, aber gefällt mir von der Dramaturgie ziemlich gut :stuck_out_tongue:

MfG

#11

OT: 3g -> 0,25c?

Konkret wäre ich von 3 g ausgegangen, die über einen Zeitraum
von ca. 86 Tagen wirken (Thema der Arbeit ist „Die Physik von
Star Trek“ und im Kapitel Impulsantrieb möchte ich ausrechnen
(bzw hab ich schon), wie lang die Enterprise für die
Beschleunigung auf 0,25c braucht, wenn es keine
Trägheitsdämpfer gibt, die die Beschleunigung abfangen und man
somit nicht beliebig schnell beschleunigen kann).

Ist zwar schon spät und vielleicht rechne ich deswegen gard nicht mehr so gut, aber ich bekomme bei 86 Tagen und 3g Beschleunigung fast 0,75c:
86 * 24 * 60 * 60 * 9,81 * 3 = 218 676 672 m/s

Da hat man im StarTrek schon andere Sorgen, Zitat: „…dass voller Impuls 25 % der Lichtgeschwindigkeit entspricht, weil bei höheren Geschwindigkeiten unerwünschte relativistische Effekte auftreten“

#12

Was ist mit der Trägheit?
Hallo zusammen,

bei „nur“ 3g langsam dahinsiechen würde und schlussendlich
an Organversagen etc. stirbt.

Also, ich fand das jetzt mal recht spannend, aber das verstehe ich nicht ganz:

Wenn sich der Körper einmal an die Geschwindigkeit „gewöhnt“ hat, ist der Effekt mit dem Druck doch vorbei, oder nicht?
Ich erinnere mich da an Physikunterricht in der Schule mit dem Beispiel, dass eine Kugel auf einem Waggon bei Beschleunigung nach hinten rollt, dann so bleibt und bei Verzögerung (Bremsen) nach vorne rollt. Trägheit also.
Bei einem Flugzeug wird man beim Take Off in die Sitze gedrückt, beim Bremsen nach der Landung spürt man logischerweise auch die starke Verzögerung sehr deutlich. Zwischendurch bei konstanter Geschwindigkeit in der Luft kann man sich aber normal im Flugzeug bewegen.

Dementsprechend wäre im hier besprochenen Beispiel die Einwirkung auf den Körper doch während des Beschleunigungsvorgangs wie beschrieben, während des normalen Flugs aber nicht mehr, oder?

Oder ist das ganz anders gemeint?
Soll es bedeuten, dass die Geschwindigkeit nicht gleichbleibend ist und dauerhaft so beschleunigt wird, dass immer 3 g auf die Passagiere wirken? Mit anderen Worten: Das Raumschiff wird immer schneller?

Grüße
Tommie