Удар – синяк, растяжение - опухоль, синяк.
Кровеносная система представляет собой трубопроводы , которые выполнены в виде полой мышцы и предназначены для перемещения крови по организму. Трубопроводы, имеющие большой диаметр и соединяющие мышцы, называются венами и артериями, а имеющие малый диаметр – капиллярами. Но как самому защитить эту систему при возникновении травмы, не дожидаясь врачей?
Из теории прочности мы знаем, что круглые трубы имеют наименьшее сопротивление потоку и выдерживают наибольшее давление. Сильное механическое воздействие сплющивает трубопровод (например, удар молотком по пальцу) и приводит к тому, что трубопровод становиться овальным. Значит, он уже не выдержит того внутреннего давления, при котором в нем течет кровь. Давление крови, которое создает насос–сердце, составляет порядка 0.1–0.2 атмосферы. Этого давления оказывается достаточно, чтобы сжатый капилляр лопнул. Отсюда и происходит образование синяка. Синяк – это кровь, которая из разорвавшихся капилляров разливается в слое лимфатической жидкости и там застывает, просвечивая сквозь кожу как темное пятно.
Синяк – понятно. Но почему еще и больно в том месте, где произошло нарушение геометрии трубопровода. Мы знаем, что у эллипса поверхность больше, чем у круга, значит, наша мышца растянулась и стала в этом месте тоньше. При этом изменилось ее электрическое сопротивление, и мы почувствовали это в виде боли.
Да, есть над чем погоревать. Но вспомним физику. Чем еще определяется давление, кроме давления, создаваемого насосом. Очевидно, высотой столба, плотностью жидкости и ускорением свободного падения по формуле P = Hg /g. Опыты немецкого механика Г.Кирша (1898) показали, что возле деформированных участков происходит концентрация силы. На краю отверстия, он обнаружил резкий пик напряжений. При этом, критическое напряжение σк на краю круглого отверстия, в три раза превышало напряжение σ0 в точках, удаленных от края.
Для эллиптического сечения эта разница составляла уже семь и более раз, данные Колосова-Инглиса. Стенки кровеносной системы рассчитаны на давление, создаваемое сердцем, то есть 0.1–0.2 атмосферы. Когда кровеносный сосуд при сжатии приобретает эллиптическую форму (например, от удара), то напряжения в вершинах эллипса может достигать уже 1–2 атмосферы, что многократно превышает его прочность. Это же явление было обнаружено при расследовании катастроф с самолетами и судами (образование трещин на острых углах иллюминаторов, приводивших к разрушению всего корпуса). Вот почему на кораблях и самолетах иллюминаторы делают круглыми или с закругленными углами, а у металлических деталей делают галтели (скругления при резких переходах диаметров).
Например, что высота кисти поднятой руки H = 1м, плотность крови g = 1г/см3, ускорение свободного падения g= 9.8 м/с2, тогда Р = 0.098 атм. Но ведь и сердце дает такое давление. Значит, если поднять нашу конечность на высоту 1м, то гидростатическое давление столба крови (действует по вертикали) от места ушиба до сердца может даже превысить давление от насоса (сердца). В этом случае у сердца "сил" не хватит поднять кровь на такую высоту, поэтому в деформированном капилляре внутреннее давление станет практически нулевым, он не лопнет и не будет синяка, а кровотечение остановится.
Растяжение – опухоль. Кровеносная система не является абсолютно герметичной. Она представляет собой «решето», благодаря которому лимфатическая жидкость, из кровеносной системы, попадает под кожу за счет такого процесса как осмос. При вывихе, растяжении кровеносные сосуды РАСТЯГИВАЮТСЯ и «решето» становиться более крупным, в результате чего значительное количество лимфы, да и крови может попасть под кожу, отсюда отек, опухоль, синяк.
Так как мгновенно ничего не происходит, то у вас есть 10–15 секунд на то, чтобы вспомнить про данную статью и поднять конечность. К примеру, руку или ногу вверх, в положение как можно выше сердца, и находиться в таком положении до тех пор, пока сосуды кровеносной системы снова не восстановит свою форму. В зависимости от силы удара, вывиха, растяжения, это займет от 10–15 до 30–40 минут.
А что делать, если удар, вывих, растяжение пришелся на «неподъемное» место. Поднять их выше сердца нельзя. Не вынимать же для этого сердце из груди… Космонавтам это не применить, ведь на спутнике g =0.
Тогда подойдем к проблеме, с другой стороны. Для того чтобы в какой–то части трубопровода снизилось давление, надо или прикрыть кран, или сузить внутренний диаметр, чтобы за счет дросселирования часть давления терялась, не доходя до места повреждения. Но как поставить дроссельную шайбу в кровеносные сосуды? Подумаем. Ведь капилляр – это мышца, которая может сжиматься и разжиматься, а значит, она должна послушаться команды мозга. Хорошо, сейчас наберем команду на клавиатуре компьютера и нажмем клавишу “Enter” (Ввод). Но не тут–то было, нет у нас какой–либо возможности (пока) ввести команду, кроме как: приложить к месту травмы холодный предмет (лед или любой замороженный продукт), но не на длительный период и не слишком холодный, в противном случае крови и лимфатическая жидкость превратиться в лед со всеми вытекающими последствиями. Поэтому холод хоть и надо тоже подводить на протяжении 10–15, а то и 30–40 минут, но с перерывами (чтобы не заморозить крови, лимфу). Мозг, приняв от датчика поступивший сигнал «очень холодно», даст команду капиллярам сжаться. (многие видели как от мороза белеют руки)
А почему это займет времени от 10–15 до 30–40 минут? Возьмем, к примеру, мягкую резинку, сильно сожмем ее и отпустим, резинка начнет восстанавливать свою форму. В технике это называется памятью форм, есть даже металлы, которые можно деформировать, а при помещении деталей из таких металлов в определенные условия они восстановят свою форму. Так и наш капилляр за указанное время, обладая свойствами памяти форм, хоть и медленно, но снова станет круглым и снова сможет выдерживать необходимое давление.
Еще раз напоминаю, в вашем распоряжении только 10-15 секунд для начала оказания первой помощи, если опоздаете процесс образования синяка перейдет в длительное лечение.
Ожег. При получении ожога в вашем распоряжении тоже ТОЛЬКО 10-15 секунд до начала подвода ХОЛОДА.
Это лед, холодная вода, замороженные из холодильника продукты, чтобы охладить и не дать распространиться теплу сквозь жидкостной защитный экран, который располагается между кожным покровом и мышечной тканью в виде лимфатической жидкости. Причем эта жидкость содержит газ, который в нормальном состоянии находится в режиме растворенного газа (как газ в шампанском).
А для чего в ней газ, да еще который находится в растворенном виде? А вот для чего. При подведении значительной температуры газ начинает переходить из режима растворенного в режим свободного газа. В этом месте кожного покрова образуется газовый пузырь. Так как газ является плохим проводником тепла, но хорошим теплоизолятором, этот воздушный пузырь и предохраняет мышечную ткань от ожога, при этом в жертву приносится кожный покров. Переход из одного состояния в другой требует времени, обычно это несколько (10–15) секунд, необходимых для нагрева объема жидкости (лимфы). Вот почему при ожоге вам необходимо (как можно быстрее) в течение этого времени с момента воздействия тепла, подвести к этому месту такое же, а лучше с некоторым избытком, количество холода, тогда вы предотвратите переход состояния газа из растворенного вида в свободный и никакой пузырь на коже не возникнет. Если не успеете, то наступит долгий период лечения вашего кожного скафандра различными мазями и вычислительный центр будет испытывать значительные болевые ощущения.
Для ликвидации пузыря (с точки зрения физики) можно перевести газ в режим растворенного путем повышения давления. Вспомните формулу P1V1T1 = P2V2T2. Но это надо делать не механическим способом (вы можете проткнуть скафандр), а в барокамере, чтобы не повредить кожу.
Обморожение.
Кроме того, лимфа еще является и антифризом, правда, при сильном охлаждении она, как и прилегающая мышечная ткань, может замерзнуть. И вот тут нас подстерегает опасность, схожая с ожогом, но с более тяжелыми последствиями. Возникновение и роль пузыря аналогична что и при ожоге, - защита мышечной ткани.
Если вы возьмете лед и ударите по нему молотком, он разлетится на мелкие кусочки. Это происходит потому, что фронт распространения волны деформации в твердом теле имеет резкие «скачкообразные» границы. Так и при подводе тепловой волны значительной мощности к замороженной ткани воздействие будет подобно действию молотка. При этом механическому разрушению подвергнутся непосредственно клетки мышечной ткани, нервных волокон и т.д. И они безвозвратно погибнут. Вот почему замороженное место не следует быстро нагревать то есть растирать, а наоборот, необходимо обеспечить медленное согревание в течении 15-30 минут. Вот тогда вы не получите серьезную рану.
Четко понимая физику происходящих процессов, вы сможем оказать кожному покрову (скафандру) первую помощь при ударе, ожоге, обморожении.
Более подробно о своем теле смотрите статью:
