НГУ

Форумы НГУ
Текущее время: Чт дек 05, 2019 10:23 pm

Часовой пояс: UTC + 7 часов




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 11 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Физика и... лошадь
СообщениеДобавлено: Вт янв 24, 2012 3:36 pm 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Вт янв 24, 2012 3:33 pm
Сообщения: 6
Доброго времени суток, уважаемые физики. Обращаюсь к вам с неожиданным вопросом и очень рассчитываю на вашу помощь.

Изучая физиологию и анатомию конкурных лошадей, многие конники задаются вопросом: отчего среди прыгающих спортивных трудяг такой большой процент травмированных на передние ноги? Отчего у лошадей страдают связки, суставы и сухожилия?

Сегодня все больше и больше людей отказываются от коного спорта в пользу естественного содержания лошадей. И для таких людей наша команда ветеринаров, иппологов и просто заинтересованных лиц, хотим создать сайт, где подробно будут изложены факты против спортивных нагрузок, основанные исключительно на заключениях науки и медицины.
Когда дело дошло до разбора прыжковых нагрузок, все мы зашли в тупик, ибо одними препарациями нельзя наглядно продемонстрировать силу воздействия прыжка на ногу. В физике мы все как один - полные "нули", а доказательства пагубности метровых прыжков для лошадиных ног нам очень нужны.

Итак, мы имеем лошадь массой 500-600 кг, высоту ее "падения" с высоты в среднем 100-125 см при приземлении после прыжка через препятствие. Так же имеем копыто, диаметром примерно 15 см, на которое приходится вся нагрузка в момент приземления.
Внутренние структуры дистальной области передней ноги в момент приземления деформируются примерно так (если это как-то может помочь вашим рассуждениям))) :

Изображение

Изображение

Подобные нагрузки приводят к десяткам заболеваний и травм. Вот нам бы хотелось узнать, насколько большими являются эти нагрузки. С какой силой масса тела лошади в сумме с другими физическими показателями воздействуют на это самое копыто?

Заранее багодарю за содействие.
С глубочайшим уважением, Анна.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Чт янв 26, 2012 6:07 pm 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 4:23 pm
Сообщения: 10
Добрый день. Вот простая оценка нагрузки на сухожилия лошади при приземлении. Будут вопросы, пишите.


Вложения:
Лошадка.doc [169 КБ]
Скачиваний: 417
Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Чт янв 26, 2012 9:43 pm 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Вт янв 24, 2012 3:33 pm
Сообщения: 6
Ой, спасибо вам огромнейшее. На другом форуме ребята получили такой же результат - нагрузка в 20 (и 40) раз превышает нормальную.
Мне очень хотелось бы узнать Ваше ФИО, специальность, место работы, чтобы указать Вас в статье, как автора рассчетов. можно в личку.
Еще раз большое спасибо.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Пт янв 27, 2012 12:21 pm 
Не в сети
Частый гость

Зарегистрирован: Вт апр 14, 2009 2:41 pm
Сообщения: 31
Приведенная выше оценка нагрузок нормирована неправильно.
Нормальной почему-то считается нагрузка для неподвижной лошади, а нормироваться нужно на типичные нагрузки для скачущей лошади (например галопом да еще и со всадником), которые очевидно намного выше.
Правильную оценку превышения нормальных нагрузок в этом вопросе, увы, сделать не просто - нужно знать биомеханику процесса.

Простой пример для нефизиков - когда человек стоит на его кисти почти нет нагрузки. Когда он отжимается - нагрузка не менее четверти его веса. Получаем отношение нагрузок очень большое, однако это не приводит к тому, что при отжимании кисти ломаются. Потому что кисти расчитаны на нагрузки не только для неподвижного человека.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Пт янв 27, 2012 3:15 pm 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Вт янв 24, 2012 3:33 pm
Сообщения: 6
Цитата:
Нормальной почему-то считается нагрузка для неподвижной лошади, а нормироваться нужно на типичные нагрузки для скачущей лошади (например галопом да еще и со всадником), которые очевидно намного выше.


А какие нужны данные, чтобы определить нагрузку на связки просто скачущей лошади?

Цитата:
Потому что кисти расчитаны на нагрузки не только для неподвижного человека.


Так и лошадиные ноги предназначены не только для стояния на месте, но ведь откуда-то берутся артриты, артрозы, воспаления сгибателей и частей челночного блока, тендовагиниты, подотрахлеиты, синовиты, и еще куча болячек дистального отдела конечностей конкурных лошадей.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Пт янв 27, 2012 3:19 pm 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Вт янв 24, 2012 3:33 pm
Сообщения: 6
Вот такое решение мне предложили. Насколько оно верное?


"Масса лошади 600кг+70кг(всадник); высота препятствия 1м+0.7м(приблизительно до центра тяжести всадника с лошадью по вертикали); время удара 0.07сек.

Воспользуемся формулой импульса силы (не считая горизонтальную составляющую этой силы). Итак проекция на Оу : -F*t=m*Vкон.-m*Vнач., где F-действующая ударная сила в течение времени удара t; m-масса тела; Vкон. и Vнач.-соответственно конечная и начальная скорость тела во время удара (Vкон.=0).
Найдем ударную силу: F=m*Vнач./t=[m*(2gh)^0.5]/t=[670*(2* 10*1.7)^0.5]/0.07=55811 Н, т.е. 5.5 т.

Только к ударной силе нужно не забыть прибавить вес лошади 670кг*9,8=6566Н. тогда полная нагрузка будет 6656+55811=62377Н, т.е. 6300кг"


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Пт янв 27, 2012 4:21 pm 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 4:23 pm
Сообщения: 10
Решение с импульсом силы эквиваленто решению, приведенному выше: формулу можно переписать как равенство работы "ударной" силы и кинетической энергии, которая равна потенциальной.
Не совсем ясно, откуда взялось время соударения 0,07с
Цитата:
время удара 0.07сек.

Насчет нормальных нагрузок в моем решении, соглашусь, что она не корректна, бег, конечно, надо учесть.
Есть мысли, как это сделать.
Нужно знать характерную скорость лошади галопом,
фото скачущей лошади в разных фазах движения в процессе бега, если при этом будут фото суставов лошади, как в приведенном условии, то вообще отлично.
Сказать честно, по интуиции, нагрузка галопом будет сравнима с нагрузкой в моем решении, то есть вроде бы "перегрузки" нет, тогда надо уточнять, на что мы акцентируем внимание: сухожилия, кости, суставы; что и как страдает при конкретном недуге лошадок, это может быть подсказкой к решению проблемы.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Пт янв 27, 2012 6:28 pm 
Не в сети
Частый гость

Зарегистрирован: Вт апр 14, 2009 2:41 pm
Сообщения: 31
мobidik писал(а):
Нужно знать характерную скорость лошади галопом,
фото скачущей лошади в разных фазах движения в процессе бега, если при этом будут фото суставов лошади, как в приведенном условии, то вообще отлично.

википедия в помощь
На картинках видно, что прогибание суставов к земле - норма. Есть фаза прыжка, где три копыта в воздухе и приземление идет только на одну переднюю ногу и это при скорости до 60 км/ч.
140 прыжков в минуту, прыжок до 7 метров длиной .
Чтобы оценить нагрузки нужно еще знать насколько подпрыгивает лошадь вверх при галопе/карьере и иметь много дополнительной информации об устройстве и прочности к разным нагрузкам ног лошадей.

Повторюсь, быструю оценку перегрузок здесь не получить. Но в любом случае, ни о каких 10 и более кратных перегрузках при одиночном прыжке через барьер речи идти не может.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Пт янв 27, 2012 6:32 pm 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Вт янв 24, 2012 3:33 pm
Сообщения: 6
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... gallop.jpg

Выше по ссылочке - фазы галопа. Если нечетко видно ноги, я могу попробовать сделать фотоподборку.

Разные источники указывают среднюю скорость неспешного галопа - 20-25 км/ч, максимально резвого галопа (скачки) - 60 км/ч.

Больше всего интересуют связки и суставы, хотя страдает весь опорно-двигательный аппарат передних конечностей в бОльшей или меньшей степени, в зависимости от нагрузки, возраста и индивидуальных физиологических особенностей конкретной лошади.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Сб янв 28, 2012 8:56 am 
Не в сети
Начинающий автор

Зарегистрирован: Пт мар 17, 2006 12:27 pm
Сообщения: 263
shoshin писал(а):
Повторюсь, быструю оценку перегрузок здесь не получить. Но в любом случае, ни о каких 10 и более кратных перегрузках при одиночном прыжке через барьер речи идти не может.

В принципе мысль нравится: есть динамическая нагрузка во время галопа на одну ногу, которую считаем нормальной (нагрузку, а не ногу). Есть средняя высота подъёма холки во время галопа - это лошадники сами лучше всех знают. При прыжке через препятствие подъём выше -> больше энергии гасить при приземлении тупо в отношение высот раз. Это число даст максимальную перегрузку по отношению к норме, но это число будет завышено. Дальше тонкий момент, время торможения очевидно разное: при галопе сустав работает с нормальной степенью прогиба, при прыжке "доходит до ограничителя" либо по суставной сумке, либо по растяжению мышц и связок. Вот этот момент "доходит до ограничителя" и даёт пиковое усилие. Которое уже посчитать, глядя на потолок, не выйдет, нужно знать конкретные свойства и конструкцию всех причастных тканей.
Добавлю, что в природе лошади прыгать таки приходится. Поэтому нормой можно считать даже не галоп, а препятствие высотой с полметра-метр (опять же, лошадники лучше знают, до какой высоты лошадь берёт препятствие на инстинктах, а где уже нужна тренировка).


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: Вс янв 29, 2012 11:46 am 
Не в сети
Редкий гость

Зарегистрирован: Вт янв 24, 2012 3:33 pm
Сообщения: 6
В природе лошадь предпочтет обойти препятствие, а не перепрыгнуть его, тем более - метр. Это можно легко заметить, если понаблюдать за табуном. Прыгает лошадь, если другого выхода у нее нет. Ваша мысль про т.н. "ограничитель" очень верна.
Вот насчет свойств тканей - тут, конечно, информации практически никакакой нет, вряд ли у нас проводились какие-то исследования на эту тему.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 11 ] 

Часовой пояс: UTC + 7 часов


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Group
Русская поддержка phpBB