Fysikken ved at blive ramt i ansigtet af en baseball

Et lille barn blev i sidste uge kørt på hospitalet, efter at en bold ramte hendes ansigt på Yankee Stadium. Hændelsen skabte overskrifter på grund af sværhedsgraden af ​​den unge fans skader, men var ikke unik. Hvert år bliver cirka 1.700 fans såret af fejlbolde og knækkede bats ved baseballkampe, og denne lille pige var i det mindste den tredje person, der blev såret på Yankee Stadium. Hændelsen har fornyet opfordringer til stadioner om at forlænge deres beskyttende net. Holdene begynder at gøre det, et smart træk, der uundgåeligt vil inspirere til en modreaktion. Før vi når dertil, er det nyttigt at forstå, hvad det vil sige at blive ramt af en baseball.

Hvad sker der præcist, når en læderkugle flyver af et flagermus og ind i dit ansigt? Hvorfor er disse genstande så farlige, og hvad gør de ved de tusindvis af mennesker, de påvirker? Disse er ikke ubeskrivelige eller endda forvirrende spørgsmål. Der er svar.

Først lidt fysik

Major League baseballs har en gennemsnitlig masse på 0,32 lbs (eller 0,1451496 kg),

Populær mekanik forsikrer os, og lad flagermusen stå ved 110 MPH (eller 49,17 m/s). Tro det eller ej, det handler om al den information, vi har brug for for at estimere den kinetiske energi af en baseball, når den retter sig mod dit intetanende ansigt. Kinetisk energi, kan du huske fra gymnasiets fysiktime, er lig med ½ af objektets masse ganget med dens hastighed (til vores formål kan vi bruge boldens vægt som masse og boldens hastighed som hastighed). Det giver os omkring 175 joule kinetisk energi, eller omtrent det samme som en Fiat 500, der kører med en kilometer i timen.

Newtons første lov om bevægelse fortæller os, at for at en genstand som en baseball (eller en Fiat eller en kugle) kan stoppe, skal den afgive al sin energi til en anden genstand. Med andre ord, hvis en bold skriger af et bat, rammer dig i ansigtet og stopper, absorberede dit ansigt bare 175 joule energi.

Nu kan det være ydmygende at blive mejet ned af en Fiat på en kilometer i timen, men det lyder ikke så slemt. Det, der gør at blive ramt i ansigtet af en baseball så meget mere traumatisk, er, at kontaktområdet - dit ansigt - er lille, og det samme er baseballen. Det betyder, at når du tager et linedrev i ansigtet, absorberes alle 175 joule energi i et enkelt kugleformet sted. På nogle måder kan dette være endnu mere traumatisk end at blive ramt af en bil, fordi en stor del af din krop absorberer en køretøjskollision. Her er der intet andet end dit ansigt til at bære hovedparten af ​​det.

De samme principper forklarer, hvorfor kugler er så gode til at dræbe. De er små og lette, men de bevæger sig med en utrolig hastighed og tvinger et lille vævsområde til at absorbere al deres energi.

dreng bliver ramt af baseball

Hvorfor du virkelig ikke ønsker at blive ramt i ansigtet

Alt ovenstående gælder, når du bliver ramt af en baseball. Men når du bliver ramt i ansigtet, som den lille pige i Yankee Stadium, bliver de negative virkninger mangedoblet. Først og fremmest er dit ansigt fyldt med, hvad der er kendt som fast tæt væv - der er en hel masse knogler i dit ansigt, og ikke en hel masse vandtætte organer (lever, muskler) eller lufttætte organer (lunger, tarme). Det er dårlige nyheder, når en baseball slår til (eller så at sige fejler), fordi jo tættere et væv er, jo større er antallet af partikler, der rammes af et bevægende objekt, og jo større mængde energi udveksles. Og der er også spørgsmålet om bremselængde - da vævet i dit ansigt er tæt, er der næsten ingen "give". Bolden stopper med det samme. Forskellen i skader svarer til forskellen mellem at ramme din bil ind i et bjerg af puder og en murstensvæg. Med murstensvæggen aflader din bil al sin energi på én gang. Med puderne afgiver den det lidt efter lidt.

Også dit ansigt sidder lige foran et ret vigtigt organ - din hjerne. Når noget rammer dit ansigt, komprimeres knoglen i dit ansigt, og det er her, blå mærker og brud kommer ind. Men så, efter at kraniet holder op med at bevæge sig som reaktion på boldens energi, fortsætter hjernen med at bevæge sig i samme retning og komprimerer mod kraniet. Ved høje hastigheder, som ved biluheld, kan dette få hjernevævet og blodkarrene til at strække sig eller endda bløde.

Så når en baseball rammer dig i ansigtet, starter skaden som et simpelt smæk på din ansigtsknogle, men kan hurtigt udvikle sig til direkte hjernetraume. Og det er ikke den eneste komplikation.

Hvilken slags skader, læger ser

Dit ansigt er ikke kun et skjold foran din hjerne, og det er heller ikke en ren murstensvæg, der absorberer joule af malplaceret homerun-energi. Det er også her, du holder dine øjne, bihuler og mund. Det American Academy of Otolaryngology siger, at når en bold rammer dit overansigt, kan den brække de sarte knogler omkring bihulerne og øjenhulerne, hvilket nogle gange kan resultere i synstab. Når bolden rammer dit underside, kan det ændre, hvordan din kæbe er placeret, eller knække dine tænder. Næseskader kan være blandt de mest alvorlige, især hvis de resulterer i åndedrætsbesvær.

Så hvordan kan vi håbe på at beskytte os selv og vores børn? Trin et kræver højere sikkerhedsstandarder på baseballstadioner eller i det mindste at vælge et sæde bag beskyttende net. Når tragedien rammer, er det vigtigste dog at søge øjeblikkelig lægehjælp, skriver AAO. "Når der sker en ulykke, er det din reaktion, der kan gøre forskellen mellem en midlertidig gene og permanent skade."

Alt at vide om forældreskab i 16 Albert Einstein-citater

Alt at vide om forældreskab i 16 Albert Einstein-citaterMiscellanea

Du kender sikkert Albert Einstein som fyren med stort hår; tænkte meget på rum-tid kontinuum - hans navn er synonymt med geni. Men mens den tidligere østrigske patentmedarbejder blev teoretisk fysi...

Læs mere
Skoleleder anklaget for at have farvet drengeklipning med sort tusch

Skoleleder anklaget for at have farvet drengeklipning med sort tuschMiscellanea

En assisterende rektor i Texas High School er under beskydning, efter han tvang en elev til at farvelægge sig hans hår med en permanent markør, der gør krav på drengens barberet klipning overtrådte...

Læs mere
Fan-teorien siger, at 'Skat, I Shrunk the Kids' er en 'Endgame' Prequel

Fan-teorien siger, at 'Skat, I Shrunk the Kids' er en 'Endgame' PrequelMiscellanea

Nå, alle kender Rick Moranis-klassikeren fra 1989 Skat, jeg krympede børnene er ikke forbundet til Marvel Cinematic Universe.Hvad denne teori forudsætter er...måske er det?Ligesom alle de bedste fa...

Læs mere