¿Por qué saltar al agua desde gran altura es fatal?

Si salto desde un avión en posición vertical hacia el océano, ¿por qué es lo mismo que saltar directamente sobre el suelo?

El agua es un líquido a diferencia del suelo, por lo que esperaría que al sumergirme directamente en el agua, entraría aerodinámicamente y luego sería más lento en el agua.

No será exactamente lo mismo que un accidente terrestre, pero fatal de todos modos; ¡y me sorprende que nadie haya usado la palabra impulso en sus respuestas todavía!
Estar inconsciente y gravemente herido en tierra es malo. Sin embargo, estar inconsciente y gravemente herido en mar abierto realmente apesta.
@Christian mira mi respuesta para obtener una explicación detallada de que ni estar gravemente herido ni estar inconsciente bajo el agua es un problema real en este contexto. El punto es: es mucho peor. :)
@VolkerSiegel Bueno, no soy médico, pero creo que romperse los huesos puede dispersar una cantidad considerable de energía. Quiero decir que hay caídas locas a las que la gente ha sobrevivido: en.wikipedia.org/wiki/Vesna_Vulovi%C4%87 veteranstoday.com/2011/05/09/…
Eche un vistazo a la sección "Informe de 2009" en esa página; parece que era más como "unos cientos de metros". Tiene más sentido para mí.
Hay al menos un puñado de casos registrados de personas que caen de aviones (a una altura relativamente baja) y sobreviven, algunos después de golpear el agua y otros golpeando tierra más o menos sólida. Y 33 personas han sobrevivido al salto desde el puente Golden Gate, una altura de unos 245 pies.
@HotLicks Necesitas unos 450 m para alcanzar la velocidad terminal. Así que la mayoría de los aviones deberían hacer, pero el puente Golden Gate no tanto.
@VolkerSiegel Bueno, vea la sección "Ver también" del artículo de Wikipedia y el otro enlace que publiqué.
Eché un vistazo a la historia de Cliff Judkins desde el segundo enlace: si lo leí bien, su paracaídas no se abrió, pero todavía estaba conectado a las líneas de paracaídas, el paracaídas principal que todavía estaba doblado en su mayor parte, y el paracaídas piloto, que se utiliza para sacar el paracaídas principal. En términos de física, esto está muy lejos de la caída libre.
Lo que hay que hacer, cuando estás cayendo por el aire sin paracaídas, es abrir las piernas tanto como sea posible. Esto reduce la velocidad del cuerpo a aproximadamente 60 mph, frente a 2 o 3 veces esa velocidad cuando se cae con los pies por delante. Luego, por supuesto, en el último momento posible antes de entrar al agua, asumes una posición vertical. ¡Simple!
(Y si no está posicionado directamente sobre un cuerpo de agua, pero uno está a la vista, un ser humano que cae (sin el "traje de pájaro") puede lograr una relación de planeo de 1: 1, por lo que debe apuntar al agua).
¿Por qué es lo mismo que saltar directamente al suelo ? ¿Qué significa que "eso" sea "lo mismo"?
¿Aerodinámico? ¿Hidrodinámica?

Respuestas (6)

Cuando entraría al agua, necesita "sacar el agua del camino". Digamos que necesitas sacar 50 litros de agua del camino. En muy poco tiempo necesitas mover esta agua unos centímetros. Eso significa que el agua necesita ser acelerada primero en este corto tiempo, y acelerar 50 kg de materia con tu propio cuerpo en este breve tiempo deformará tu cuerpo, sin importar si la materia es sólida, líquida o gaseosa.

La parte interesante es que no importa cómo ingresa al agua, no es realmente relevante (en cuanto a ser fatal) en qué posición ingresa al agua a alta velocidad. Y disminuirá su velocidad en el agua, pero demasiado rápido para que su cuerpo pueda seguir el ritmo de las fuerzas de diferentes partes de su cuerpo que se desaceleran en diferentes momentos.

Básicamente, estoy haciendo una estimación muy aproximada de si mataría, solo teniendo en cuenta un factor, que es necesario alejar el agua. Y concluyo que aún matará, así que ni siquiera trato de encontrar todas las otras formas en que mataría.

Actualización - revisada :

Uno de los efectos que quedan fuera de la estimación es la tensión superficial.
Parece no causar una parte relevante de las fuerzas: la contribución existe, pero es insignificantemente pequeña. Eso depende del tamaño del objeto que ingresa al agua: para un objeto pequeño, sería diferente.

(ver respuestas de ¿Qué parte de las fuerzas al entrar en el agua está relacionada con la tensión superficial? )

Te olvidaste de la tensión superficial. Eso también hace una gran diferencia. La tensión superficial hace que la superficie del agua actúe como un sólido en intervalos de tiempo muy cortos. Si tiene algo que golpea el agua delante de usted para romper la superficie, el impacto se alivia en gran medida. Pero desde un avión, probablemente todavía estarías muerto
Sí, de hecho, se olvidó de eso. Pero creo que eso no es tan malo, ya que olvidé o ignoré casi todo, excepto mover la masa fuera del camino. Sin siquiera importarme si es fluido, en realidad. El punto interesante que estoy tratando de hacer es: simplemente alejar 50 kg de masa en reposo en ese "breve tiempo" de algunos milisegundos matará a esa persona, sin importar qué tipo de materia [sic].
Con respecto a la tensión superficial, supongo que el gas no tiene tensión superficial; Entonces, supongamos que uno está saltando a un gas comprimido de la misma densidad que el agua (ignorando que el gas puede descomprimirse, etc.). Si lo anterior es correcto, aún debería ser mortal. No estoy muy seguro, por lo que puede ser que la tensión superficial sea importante.
Hmmm, realmente no puedo visualizar eso. ¿Estás saltando desde el vacío? ¿O de un gas sin comprimir? También señalaría que el transbordador espacial no se rompe al impactar con la atmósfera, aunque ese gas es mucho menos denso. Y puede rebotar en la atmósfera si el ángulo es incorrecto. Pero, no obstante, todos podemos estar de acuerdo, es mortal a pesar de todo. Solo mencioné la tensión superficial porque es la razón por la que los pequeños saltos (como los abdominales) duelen tanto
Mencionando eso, me gustaría señalar que sí importa cómo entras al agua. Los buzos de altura necesitan entrenarse para bucear correctamente para no lastimarse. Deben aprender a romper la superficie y entrar al agua. Si tuvieras que tirarte boca abajo desde una torre de buceo (o desde esos lugares realmente altos que ves en los programas), probablemente caerías a la superficie (creo que "splat" es el término técnico). Claramente, la forma en que ingresas hace la diferencia tanto como la cantidad de agua que estás acelerando.
@Jim, me hiciste pensar en la tensión superficial. Solo hice una pregunta al respecto: physics.stackexchange.com/questions/106826/…
¿El hecho de que el agua no se comprima tiene alguna relación con el efecto? Cuando el transbordador espacial vuelve a entrar, la atmósfera se comprime frente a él liberando mucha energía en forma de calor.
Sí, la incompresibilidad es una de las muchas cosas que no tomo en cuenta, y concluyo que "matará de todos modos debido a este efecto básico". Tal vez pueda aclarar ese enfoque.
No importa si es líquido o gas lo que ingresas. O para ser más precisos: la densidad importa. Cuanto mayor sea la densidad del material en el que saltas, más rápida será la desaceleración y más fuerte será la fuerza que actúa sobre ti.
¿Estás seguro de que aterrices como aterrices siempre es igual de peligroso? Parece que aterrizar con los pies primero y tratar de mover la menor cantidad de agua posible es mucho más seguro que caer boca abajo.
Punto interesante! Entonces, en este caso, el cuerpo es muy "aerodinámico". Eso significa que puede moverse más fácilmente en los fluidos. Es decir, tanto en gases como en líquidos. Imagine que la persona está cayendo con los pies primero por una cierta distancia antes de tocar el agua (después de caer antes en una postura no aerodinámica). La reducción de la resistencia del aire aumentaría bastante la velocidad en el momento del impacto, ya que se encuentra en la región de aire más denso. Y entonces [...]
después del impacto, la postura aerodinámica hace que la persona desacelere a un ritmo más lento, lo que ayuda a sobrevivir. Pero puede ser demasiado tarde: el peligro real puede deberse no a la desaceleración rápida una vez sumergido en el agua, sino a la desaceleración, mucho más rápida, al perforar la superficie del agua, experimentando el efecto de la tensión superficial. Pero entonces, los pies primero es lo mejor que puede hacer para manejar la tensión superficial. (No hice el cálculo para comparar los efectos).
Nota: mirando las respuestas a ¿Qué parte de las fuerzas al entrar en el agua está relacionada con la tensión superficial? parece que la tensión superficial no es relevante aquí.
dv. 1) no describió la velocidad terminal 2) no mencionó el impulso 3) no proporcionó cifras que respaldaran "no importa cómo ingresas al agua"
La explicación es buena pero le faltan verificaciones. Desearía que esta respuesta incluyera algunos números. ¿Cómo sabemos realmente que alguien no puede soportar ese desplazamiento con la velocidad mínima alcanzable antes del impacto?

Veamos esto de otra manera: solo te estás moviendo de un fluido a otro. Suena inofensivo, ¿verdad? Por especificación del problema, estamos a velocidad terminal cuando golpeamos el agua. La fuerza de arrastre (en ambos medios) es aproximadamente:

F D = 1 2 ρ v 2 C D A = ρ ( 1 2 v 2 C D A )

Puede imaginar que todo, excepto el término de densidad, es el mismo cuando inicialmente hizo la transición del medio de aire al agua. Esto no es perfectamente exacto, porque estos son números de Reynolds muy diferentes, pero es lo suficientemente bueno aquí.

Eso significa que la fuerza (y, en consecuencia, la aceleración) simplemente cambiará por el mismo factor por el que cambia la densidad. Además, sabemos que la aceleración original debida al arrastre era de 1 g, para contrarrestar perfectamente la gravedad, que es la definición de velocidad terminal. Eso lleva a una estimación simple de la aceleración al golpear el agua. Asumiré que estamos al nivel del mar.

a 2 a 1 = a 2 1 gramo = ρ H 20 ρ A i r = 1000 1.3 a 2 ≈ 770 gramo

La aceleración máxima que una persona puede tolerar depende de la duración de la aceleración , pero hay un límite superior que no tolerarás (sin la muerte) durante ningún período de tiempo. Puede ver en la literatura sobre este tema, los gráficos de la NASA ni siquiera se molestan en superar los 100 g.

Tenga en cuenta que la entrada de un buzo elegante no lo ayudará, eso se debe a que una posición aerodinámica también aumenta la velocidad a la que golpea.

Incluso un "buceador elegante" que entra verticalmente, con los dedos de los pies por delante, sufrirá lo siguiente: Los dedos de los pies comienzan a acelerar con 770 gramo sobre 0.01 s antes de que entre la cabeza; por 1 2 a t 2 han subido (relativamente) por ≈ 37 C metro entonces y muévete con ≈ 75 metro / s hacia la cabeza. Eso no suena saludable.
@HagenvonEitzen Y contestador. Bucear con gracia puede ayudar. Cambias de perfil aerodinámico poco antes de tocar el agua. Esto significa que aún no ha acelerado de 50 m/s a 150 m/s cuando golpea el agua, lo que significa que la resistencia es inferior a 1 g en el aire y, por lo tanto, inferior a 770 g en el agua. Dado que la resistencia es proporcional al cuadrado de la velocidad, si hace esto a la perfección, "solo" experimentará 86 g. Aquí cambiar perfectamente significa cambiar de una posición con una velocidad terminal de 50 m/s a una posición de 150 m/s en el caso de que golpee el agua.
@Taemyr La única información que falta en este hilo sería la cantidad de tiempo que experimentamos estos 86 g y el efecto en nuestro cuerpo, para poder concluir si es posible un "aterrizaje perfecto" para sobrevivir en el agua.
Para dar algún tipo de referencia, según el trabajo de John Stapp : "Stapp demostró que un ser humano puede soportar al menos 46,2 g (en la posición delantera, con el arnés adecuado). Esta es la aceleración más alta conocida que encuentra voluntariamente un ser humano, puesto en 10 de diciembre de 1954".

Considere la posibilidad de saltar a una piscina. Haga un giro de barril (lo siento, me refiero a una bala de cañón, eso simplemente se me escapó). Es divertido, entras al agua muy bien y haces un gran chapoteo, probablemente empapando a tu hermana en el proceso (eso la aprenderá). Ahora haz una panza caída. No tan divertido. Desplazas exactamente la misma cantidad de agua en el mismo tiempo, pero esta vez hay mucho más dolor y sales con la piel roja y tal vez con algunos moretones. ¿La diferencia? Cubres más área con un tiro de panza que con una bala de cañón.

A velocidades extremas, acelerar la masa de agua de tu cuerpo te matará de todos modos. Sin embargo, lo que realmente te mata es golpear la superficie. Sumerge tu mano en agua... fácil. Ahora golpea la superficie... es como golpear la mesa (casi). Las presiones causadas por romper la superficie hacen que el agua actúe más sólida en escalas de tiempo más cortas, por lo que dicen que golpear el agua a altas velocidades es como golpear el concreto; en esos tiempos cortos, ¡en realidad es como concreto!

La superficie del océano no es tan dura como el suelo, pero si caes desde un avión, lo golpearías con una velocidad tan alta que la presión probablemente te mataría o te causaría daños muy graves.

Teniendo en cuenta la resistencia del aire, la velocidad terminal de un ser humano, justo antes de llegar al agua, sería como máximo algunos 150  milisegundo .

si pesas 70  kg , eso equivaldría a una energía cinética de

1 2 metro v 2 = 0.5 × 70 × 150 2  j = 787   500  j

Lo cual es MUCHA energía, suficiente para aplastar muchas partes de tu cuerpo incluso si aterrizas en el agua. Como mencionó la racha de trinquete, las moléculas de agua no pueden moverse como lo harían si hubiera caído desde una altura más pequeña debido a la alta velocidad. Así que básicamente golpeas una superficie semisólida y toda esa energía vuelve a ti como una Fuerza de Reacción (Normal) .

La velocidad terminal para la caída de un cuerpo es mucho menor que 464,3 m/s. ¡Eso está muy por encima de la velocidad del sonido!
Al caer plano, un cuerpo humano alcanza ~50 m/s. Cayendo verticalmente, es entre 100-150 m/s.
"El fondo del océano" por lo general significa la tierra debajo del océano, no la superficie del océano. Si caes desde un avión, probablemente no toques el fondo del océano.
@ tpg2114 Las personas aquí deben investigar antes de rechazar las respuestas. hypertextbook.com/facts/JianHuang.shtml Estoy ignorando la resistencia del aire, así que obviamente no es tan rápido. No es una pregunta numérica, solo estaba tratando de mostrar qué tan rápido puede ir alguien que cae de un avión.
@JoshuaTaylor El error del fondo del océano fue estúpido, lo admito, pero es patético que rechazaras mi respuesta por eso.
@ParthVader Estoy de acuerdo; esa sería una mala razón para votar negativamente. Tenga en cuenta que solo tiene 101 representantes aquí, no lo suficiente como para votar negativamente. No fui yo el que votó negativo.
Lo más probable es que el voto negativo se deba al valor ridículamente alto que obtuviste para la velocidad terminal. ¿Qué pasa con la resistencia del aire?
@ JMCF125 Solo estaba dando una idea de cuánto puede ser la velocidad terminal máxima de algo que cae desde esa altura. No dije que te caerías a esa altura, eso se explica por sí mismo, hay muchos otros factores a considerar. Aunque tpg2114 se equivoca al decir que no es posible que un cuerpo humano alcance esa velocidad, vea el enlace de arriba.
También creo que eso no es posible, al menos no en la troposfera. Tú mismo dijiste: «Estoy ignorando la resistencia del aire, así que obviamente no es tan rápido». «Solo estaba tratando de mostrar qué tan rápido puede ir alguien que cae de un avión»: ¡acabas de decir que no podían ir tan rápido debido a la resistencia del aire! Creo que deberías calcular solo la energía cinética y asumir una velocidad razonable, como las mencionadas.
Todavía no veo el sentido de calcular una velocidad que sabes que es más que imprecisa. ¿Por qué no asumes una velocidad razonable ?
Pero, ¿por qué agregar números si están equivocados? ¿Solo para demostrar que conoces la ecuación de la energía potencial a la cinética? Tiene números para valores razonables de velocidad terminal, ¿por qué no usarlos? Y los números cercanos a los que tiene en el enlace que proporcionó están marcados como no confiables o proyectados, y proyectados para caídas desde más de 11,000 m.
Dado que todo su argumento es "Su cuerpo tiene que absorber una gran cantidad de energía cinética", pruebe su punto con una cantidad precisa de energía cinética en lugar de una que sea ridículamente alta. Descubrirá que su respuesta es igual de válida, pero es mucho más fácil de defender cuando usa números reales.
Bueno, para ser sincero, no tenía idea de cuál podría ser un valor razonable, así que pensé en calcularlo sin la resistencia del aire.
Sin embargo, también es posible hacer los cálculos con la resistencia del aire. Pero la respuesta sería muy larga y soy demasiado perezoso para escribir todo eso, especialmente en látex.
"Si caes desde un avión, probablemente no toques el fondo del océano". A menos que te hundas cuando mueras.
Si saltas de un avión y abres las piernas, puedes reducir tu velocidad a unos 55 m/s: hypertextbook.com/facts/JianHuang.shtml .
Creo que estamos subestimando la cantidad de energía cinética que es. Tratemos de poner esto en perspectiva: 787,500 J es energía suficiente para levantar una camioneta F-150 hasta la cima de un edificio de 10 pisos. Eso también significa que si arrojas esa camioneta al agua desde un edificio de 10 pisos, la camioneta disipará la misma cantidad de energía que el ser humano. Y @ user3058846 eso significa que el impulso de fuerza sería el mismo en esas dos situaciones. (Y estoy pensando que la camioneta golpearía el agua con bastante fuerza).

no soy fisico Así que estoy pisando con mucho cuidado tratando de responder una pregunta aquí... :)

Un ejemplo físico que puede ayudar a explicar esto es el salto de rocas. Cuando saltas una roca, "rebotará" en el agua cuando esté a altas velocidades. Eventualmente, se ralentiza lo suficiente como para dejar de rebotar y 'hundirse' en el agua.

Imagina tu cuerpo haciendo lo mismo. Su cuerpo no querrá hundirse en el agua cuando vaya a esa alta velocidad inicial, ya que su cuerpo simplemente no puede desplazar el agua lo suficientemente rápido. Así que hay una fuerza que actúa sobre tu cuerpo.

Para una roca, no es gran cosa. Para un saco de carne viva, sangre y sesos, no se verá bonito.

Creo que esta no es una gran analogía porque la componente vertical de la velocidad cuando una roca (que salta) golpea el agua es muy pequeña. Rock-skipping implica lanzar las rocas horizontalmente para que golpeen la superficie del agua casi tangencialmente.
@ user80551 la analogía estaba destinada a centrarse más en las fuerzas que evitan que la roca se hunda. Sí, si te 'saltaran' por el agua, probablemente sufrirías mucho menos daño que si te 'cayeran', pero el concepto es el mismo.

Cuando vas lo suficientemente rápido, las moléculas de agua simplemente no pueden apartarse lo suficientemente rápido para un aterrizaje suave.

¿Por qué saltar al agua desde gran altura es fatal?
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