Занятия спортом могут оказывать положительное влияние как на физиологию, так и на социальное развитие человека. Однако экстремальные виды спорта, такие как футбол и роллер-дерби, связаны с повышенным риском травм.
Исследование 2019 года показало, что более 40 % из 498 спортсменов получили по крайней мере одну травму в течение года. Уровень травматизма ещё выше в элитном крикете — около 70 %, причём примерно 13 % всех травм приходится на голову, шею и лицо. Это указывает на необходимость улучшения защитных шлемов.
Сравнение материалов для шлемов
В статье, опубликованной в журнале AIP Advances, исследователи из Чунцинского университета Цзяотонг и средней школы № 7 Чунцина сравнили характеристики трёх материалов для шлемов в условиях наиболее распространённых видов ударов и нагрузок.
При выборе защитного материала необходимо учитывать множество факторов, включая его вес и стоимость. Полимеры и различные виды пластмасс обычно являются наиболее распространёнными.
«Эти материалы не только лёгкие, но и обладают высокими характеристиками поглощения энергии», — сказал автор исследования Тао Ван.
Исследователи использовали компьютерное моделирование для сравнения материалов шлемов, изготовленных из прочного пластика — акрилонитрилбутадиенстирола (АБС), стеклопластиковых сплавов и алюминиевых композитов. Они создали точные модели геометрии шлема и структуры черепа и отслеживали распределение напряжения и деформации после удара во время игры в крикет как внутри шлема, так и в тканях головного мозга.
Выводы для разработчиков
Для тренировок и занятий спортом исследователи считают достаточным использование АБС, но для более элитных спортсменов с более высоким риском они предлагают стеклопластик или алюминиевые сплавы. У каждого материала есть свои уникальные преимущества: хотя стеклопластик более хрупкий, чем алюминий, его способность равномерно распределять напряжение по всей поверхности может снизить стресс, связанный с травмами головы.
Крикет — один из самых популярных видов спорта в мире, в котором используется твёрдый мяч, который физически подаётся с высокой скоростью от боулера к бэтсмену. Хотя полученные данные ценны для всех экстремальных видов спорта, Ван отмечает важность настройки свойств шлема в зависимости от предполагаемой активности, поскольку эффект удара зависит от его взаимодействия с гравитацией, возможностью отскока и других факторов.
«Каждый вид спорта должен проверяться индивидуально, потому что условия нагрузки различаются в разных видах спорта», — сказал он.
Предоставлено Американским институтом физики.