Фізика та екологія

Фізика і проблеми безпеки життєдіяльності людини

Звідки чекати небезпеки? За даними досліджень, що проводяться відповідними фахівцями, найпоширенішою причиною смертності українців є хвороби серця й судин, які спровоковані курінням, алкоголем і стресами.

За кількістю смертей від дорожньо-транспортних пригод наша країна входить до десятки лідерів у Європі. В основному від аварій гине молодь.

А в дитячому віці основна зовнішня причина смертності — утоплення.

Причини смертності українців

Кейс-завдання 1.

Подушка безпеки чи небезпеки? Враховуючи, що найбільшу небезпеку для молоді становлять дорожньо-транспортні пригоди, детальніше розглянемо заходи безпеки на транспорті та їхні фізичні принципи дії. Так, використання ременя й подушок безпеки за статистикою на 85 % знижує ризик важких травм і смертей. Причому на ремінь безпеки припадає 70 %, а на подушки — 10-15 %.

Щоб з’ясувати, які фізичні процеси забезпечують функції подушки безпеки, розглянемо її будову і принцип дії. Складовими подушки безпеки є: а) еластична оболонка з нейлонової тканини, обсипана тальком або крохмалем; б) газогенератор, до складу кого входить піропатрон і «заряд» — тверда суміш азиду натрію, нітрату калію та діоксиду кремнію; в) датчик.

Як тільки датчик отримує сигнал про зіткнення, спрацьовує піропатрон, який запалює азид натрію й нітрат калію, у результаті чого виділяються гази з вивільненням великої кількості теплової енергії, а значить, і з сильним розширенням продуктів реакції. Ці гази, створюючи тиск, і надувають складений мішок. Розкриття подушки безпеки відбувається майже миттєво, не більш як за 0,25 с. За такий час звичайна людина не встигне навіть моргнути. Утім, у максимально надутому стані вона залишається лише кілька хвилин. Газ швидко розсіюється через крихітні отвори, здуваючи подушку, щоб пасажир міг рухатися.

У такий спосіб подушки врятовують водія від сильних ударів і травм, яких він може зазнати під час ДТП. Проте й сама подушка безпеки є небезпечною. Перша й найголовніша небезпека —

швидкість розгортання подушки. У момент спрацьовування подушка безпеки так сильно б’є по обличчю, що якщо водій носить окуляри, вони можуть зламатись і пошкодити очі. Другою небезпекою є те, що в разі спрацьовування відразу всіх подушок безпеки обсяг повітря в салоні різко зменшується. Це призводить до сильного навантаження на барабанні перетинки та очі. Третя небезпека — утворення натрію, який є небезпечним для організму людини.

Дайте відповіді на запитання:

Для чого подушку безпеки посипають тальком або крохмалем?
Під час вибуху азиду натрію утворюється отруйний для людини газ. Чому все ж таки використовують азид натрію, а не замінюють його? Чому пасажири не відчувають дії отруйного газу?
Які, на вашу думку, параметри руху й автомобіля необхідно враховувати для розроблення алгоритму спрацювання датчика подушки?
Якби ви отримали завдання розробити подушки безпеки для велосипедистів, якими були б ваші дії?
Чи замінять подушки безпеки новітні пристрої захисту? Запропонуйте свій проект.

Кейс-завдання 2.

Як пов’язанні знання з фізики й безпека життєдіяльності людини? З одного боку, досягнення фізики визначають її вагомий вплив не лише на розвиток техніки і технологій, а й на розвиток усього суспільного життя. З іншого боку, необдумані дії людини, озброєної досягненнями науки і техніки призводять до безповоротних і часто руйнівних наслідків для природи та самої людини. Але не менш небезпечним є незнання законів фізики! Вивчаючи фізику впродовж трьох років, ми неодноразово звертали увагу на те, як знання фізики допомагають діяти в тій чи іншій ситуації, що загрожує життю людини.

Пригадаймо деякі з них. Розгляньте малюнки. Укажіть, знання яких фізичних явищ і процесів необхідно враховувати в тій чи іншій ситуації.