Fyzika a horolezectví

Fyzikové a někteří učitelé hlásají o fyzice, že pomáhá porozumět okolnímu světu. I já to hlásám, i když připouštím trochu smutně, že takto funguje u jen velmi omezené části populace a nejspíš i jen velmi omezené skupiny fyziků. Ale k tomu jsem se již veřejně vyjádřil c Čs. čas. fyz. 51 (2002) 340 (číslo 5). Tento seminář je věnován jedné ilustraci - jak z pohledu fyzika pochopit některé praktické záležitosti okolo horolezectví. Všichni účastníci jsou vyzýváni k tomu, aby přispěli svými zkušenostmi či dotazy.

Stručný program semináře:

Pátek 19. 4. večer: 19.00: Úvodní řeči. Čím se budeme zabývat. Úlohy na rozmýšlení. Vize nedělní události na duševní přípravu.
Sobota 20. 4. celý den: Od 9 hodin do pozdního večera přednášky a praktická cvičení na MFF UK, vpodstatě úvodní horolezecké školení o jištění, dále pak zkouška pevnosti několika karabin a lan na trhačce na MFF UK (unese mne to, i když jsem tak tlustý/á ???) a možná tůra do prodejny HUDY sportu s komentářem k sortimentu, který tam lze koupit.
Neděle 21. 4. dopoledne: Slanění z Nuselského mostu, pokud nezasáhne vyšší moc. Některé aspekty události jsou vylíčeny v níže uvedeném dopise (Příloha 2), kterým jsem žádal o souhlas Městské části Praha 2.

Některá témata a doporučená literatura:

Horolezení vnímá každý jinak, jako sport se soutěživostí, výkony atd., jako příjemnou (ne vždy) fyzickou aktivitu přinášející krásné (ne vždy) zážitky, atd. Ať si ho každý vnímá po svém, na semináři se budeme starat spíše o technické aspekty. Další pohledy na lezení skýtá literatura a hlavně samo provozování této aktivity. Spousta informací je k mání na stránkách Českého horolezeckého svazu, Deutscher Alpenverein atd., horolezectví je věnována řada učebnic i beletrie, následující seznam je jen ilustrací.

Lezení obvykle přináší nezapomenutelné (samozřejmě pro toho, kdo přežije, pak až na sklerózu, Alzheimera atd.) zážitky, každý má své a jen omezeně sdělitelné. Pozoruhodné na lezení je to, jak rychle se projeví hovada různého typu — například je podstatné, že se člověk (pokud není sebevrah) musí co nejvíce sám postarat o svou bezpečnost. V klasickém stylu byla i starost o ostatní, ta se dnes někdy vytrácí. Ale už blíže k tématům, o kterých bychom mohli mluvit.

Vzhledem k názvu semináře a účastníkům lze naopak hledat souvislosti fyziky a horolezectví obráceně - probrat jednotlivé body osnov a ptát se, zda jsou pro horolezectví nějak přínosné:

Následující úlohy chápejte jako úvod do kvantitativní diskuse některých otázek:

Úloha 1
Při jištění pádu bez prokluzu lana pohlcuje energii padajícího částečně deformace jeho těla, částečně karabiny a smyčky, ale nejvíce energie pohltí lano. Podstatný je poměr délky pádu ku délce použitého lana (tzv. pádový faktor, informace například na straně http://www.orca.org/subgroup/ropes.html). Nejhorší situace zjevně nastává, když jištěný lezec odpadne ze stěny bez mezijištění, kdy pádový faktor je 2. Vezměte v úvahu katalogové údaje lana ALTEA, které máte k dispozici (průměr 10,5 mm, počet pádů 9, rázová síla 810 daN, prodloužení při zatížení závažím 80 kg 7%...) a odhadněte, jaký by mohl být časový průběh síly působící na padajícího při desetimetrovém pádu s faktorem 1,8, jaké jsou síly působící na jistícího, jaký by měl být prokluz lana při dynamickém jištění, při kterém bychom dosáhli brzdící síly např. 300 daN. V první aproximaci úvah zanedbejte tlumení v lanu, tj. lano považujte za ideálně pružné (horolezec po pádu poskakuje jako opice na gumičce).

Úloha 2
Odhadněte sílu, která by působila na toho z vás, který by odpadl z mostu ještě před slaněním. Předpokládejte, že je jištěn lanem o délce 5 m. Po jaké trajektorii se bude pohybovat, zanedbáme-li nárazy o konstrukci mostu?

Úloha 3
Uvažte, že lezec vložil jako postupové jištění mezi dva volné žulové balvany vklíněnec. Vklíněnec je opřen v místě se šířkou 20 mm, rozšíření štěrbiny na 25 mm způsobí procezení vklíněnce. Jak velké musí být balvany, aby vklíněnec udržel pád z první úlohy?

Úloha 4 (na doma)
Pokuste se zbilancovat energetický příjem a výdej při nějakém výletě, pokuste se změřit množství vody, které vypotíte při intenzívní námaze (např. zvažte oblečení, oblékněte se, obalte se do igelitu a navrch ještě do nějakého šatu, aby vás předčasně neodvezli do léčebny, hodinku dvě usilovně běhejte či pracujte, poté zvažte potem nasáklé oblečení). Hned budete vědět, kolik máte nosit jídla, pití a jak propustný materiál potřebujete na oblečení.

 

Příloha 1

Přežívání v obtížných situacích, MFF UK and all that
  • Řešení obtížných situací není jen záležitostí svalů a kondice, ale také intelektu. To ovšem předpokládá, že jedinec úplně nezblbne, je-li jeho tělesná schránka ohrožena. K anomálnímu chování mají různí lidé různé sklony, chce to vyzkoušet. Na MFF UK jsou anomálie běžné.
  • Jakákoli obtížná situace s sebou nese riziko obětí. Je velmi účelné se s tím smířit a aktivně rozhodovat, co se obětuje dříve a co později. Je to ostatně dost podobné přípravě na zkoušky, na seminář ... Je dobré, když je stabilní OS i když nelze zabránit zhroucení jedné aplikace.
  • Zcela obecné návody existují, viz www, Pavlíček.
  • Na libovolnou obtížnou situaci je člověk tím lépe připraven, čím více s ní počítal a čím realističtěji si ji dokázal přehrát v mysli předem. To je ostatně podstata pochopení chování různých přírodních (např. fyzikálních) systémů.
  • S holýma rukama se těžko dělá cokoli. Na dokonalou výbavu většinou nemáme peníze, a kdybychom je měli, pak bychom ji neunesli. Realistický model obtížné situace zahrnuje přípravu kompromisní výbavy. Chce to ovšem co nejlépe vědět, jak se co dělá a jaké nástroje k různým činnostem lidstvo zná.
  • I na velmi nepohodlné či nepříjemné podmínky si lze do jisté míry zvyknout tak, že moc nevadí potřebné činnosti. I na kvantovou teorii si lze zvyknout a efektivně v ní počítat, i když mnohé fundamentální otázky zůstanou temné.
  • Podstatnou součástí výbavy do nepohody je sebedůvěra. Ta se nejlépe získává právě překonáváním obtížných situací. Některé si člověk musí zorganizovat sám tím, že není úzkostlivě opatrný, o jiné se mu postarají jiní, např. MFF UK.
  • V lepším případě není člověk na problém sám. Skutečnou výhodou je to však tehdy, když se zúčastnění chovají právě opačně, než politici. Na MFF UK se to někde děje.

Poněkud konkrétněji o horách — rizika, která mne napadají, a co s nimi:

Pohoda = přiměřené teplo, světlo, jídlo, dobrý tělesný stav, jasná orientace v prostoru, možnost komunikace s lidskou tlupou.

  • Přiměřené teplo a světlo:
  • Moc teplo a světlo je například v létě na ledovci. Chce to látku na kůži, sluneční brejle na oči, mast na rty, něco na odkrytou kůži. Pochopení Maxwellových rovnic je užitečné.
  • Málo teplo může být v zimě, zvláště, když člověk počítá s pohybem a pohyb přestane (například si na běžkách zlomíte nohu). Chce to předvídat a umět elementární termodynamiku.
  • Málo světlo je v noci. Chce to baterku a zvyk. Zkušenosti v elektronice se hodí.
  • S jídlem neradno spoléhat na hospodu. Může nebýt, být zavřená, nic nemít atd.
  • Dobrý tělesný stav znamená nebýt moc unaven, nebýt zraněn, nemocen. Proti únavě je kondice a rozumné plánování, proti zranění kondice, obratnost, pozornost a technické zvládnutí pomůcek (kolo, lyže, ...), případně jištění. Proti nemoci je kondice a léčení.
  • Jasnou orientaci v prostoru podporuje znalost konkrétního terénu, účelné navigační návyky a pomůcky (mapa, busola, GPS ...)
  • Možnost komunikace s ostatními lidmi umožňuje znalost jazyka, komunikační návyky (opět všechno jinak než v politice) a technické pomůcky (píšťalka, hlásná trouba, CB, mobilní telefon, ...)

Příloha 2

Vážená paní
JUDr. Andrea Horáková
vedoucí kanceláře tajemnice MČ Praha 2
nám. Míru 20
120 00 Praha 2

Praha, 3. 4. 2002

Vážená paní doktorko,

dovoluji si Vás obtěžovat možná neobvyklou žádostí o souhlas MČ Praha 2 se slaněním účastníků učitelského semináře z Nuselského mostu. V dalších několika řádcích najdete stručný komentář k této žádosti.

Ve dnech 19. až 21. dubna 2002 budu pořádat ve spolupráci s Katedrou didaktiky fyziky naší fakulty a dr. Irenou Koudelkovou ze ZŠ Červený vrch seminář pro již učící i budoucí pedagogy s tématem “Fyzika a horolezectví”. Tento seminář je jedním v již dlouhé řadě seminářů, které se věnují výměně zkušeností s aktivním “heuristickým” přístupem k vyučování fyzice. Seminář navštěvuje skupina studentů a pedagogů z Prahy i celé ČR, obvyklé počty oscilují mezi 15 a 20 účastníky. Ve zmíněném připravovaném semináři budu kantorům ukazovat, že fyzika, která bohužel často ve školním podání vypadá jako obtížná a nezáživná věda, umožňuje pochopit a zvládnout většinu otázek, které jsou podstatné pro bezpečné provozování poměrně atraktivního sportu – horolezectví. Podstatnou součástí semináře bude to, že si kantoři na většinu používaných věcí sáhnou, že například pevnost používaných pomůcek (kterou jako fyzici umíme do jisté míry spočítat) ověříme v našich laboratořích.

Rád bych, aby na závěr tohoto semináře, tj. v neděli 21. dubna 2002 dopoledne, např. v době od 9 do 12 hodin, si mohli účastníci vyzkoušet, do jaké míry opravdu věří získaným poznatkům (abychom ilustrovali možná neobvyklý aspekt, totiž že učitel má odpovědnost za poznatky, které hlásá, tj. když chce někomu říkat, že lano udrží 2 tuny, že by měl mít odvahu se na něj pověsit). Naprosto ideálním prostředím z hlediska atraktivity i organizace se mi jeví slanění z Nuselského mostu, přesněji z místa jen několik metrů za začátkem zábrany ve směru od MČ P2 (poblíž naší fakulty a Muzea policie) dolů do parčíku. Výběr tohoto místa znamená volbu relativně krátkého slanění (do cca 30 m); plocha, nad kterou by se slanění odehrávalo, je parkem s nepříliš frekventovanou parkovou cestou, kde bychom nikoho ani nerušili, natož ohrožovali. K vlastnímu aktu by bylo lano upevněné na zábradlí mostu, což vzhledem k zatížení jednou visící osobou neznamená žádné riziko škody pro most či zábradlí. K místu slanění by účastníci dokráčeli po vnější stráně zábran odjištěni standardním horolezeckým způsobem, slaňovali by také se zajištěním. V každou chvíli by byla “v akci” pouze jedna osoba pod mým dohledem, ostatní přihlížející shora a zajišťující prostor dole. Pro tuto činnost mám kvalifikaci instruktora Českého horolezeckého svazu a alespoň podle textu na průkazu jsem oprávněn prakticky využívat, učit a přezkušovat horolezecké znalosti.

Na věc jsem se telefonicky ptal na Policii ČR, bylo mi sděleno, že podstatný je souhlas MČ. Nejde o žádný exhibicionismus, jde o zážitek pro dané pedagogy, který by mohl pozdvihnout jejich zdravé sebevědomí, s minimálním narušením klidu na daném místě. Posuďte prosím mou žádost, budu mít pochopení i pro závěr, že s něčím takovým nemůžete souhlasit, to že by Vám lidi bez disciplíny za chvíli lezli po stromech na Karlově náměstí.

S pozdravy

RNDr. Jiří Dolejší, CSc.
jiri.dolejsi@mff.cuni.cz, tel 2191-2469, 0737-953232

Za několik hodin přišla tato odpověď:

Date: Wed, 3 Apr 2002 17:03:00 +0200
From: Andrea Horáková <horakovaa@p2.mepnet.cz>
To: dolejsi@ipnp.troja.mff.cuni.cz
Subject: Re: Zadost o souhlas se slanenim

Pane doktore,
v pondelí budete mít písemný souhlas MC Praha 2 k Vasemu dopisu. Bylo by dobré dát na vedomí konání akce (jiz konkrétní den a cas) Mestské policii, Policii CR a hasicum. (asi by mi fyzika sla lépe, kdych se ji takhle ucila). A.Horáková

----- Original Message -----
From: <dolejsi@ipnp.troja.mff.cuni.cz>
To: <horakovaa@p2.mepnet.cz>
Sent: Wednesday, April 03, 2002 2:39 PM
Subject: Zadost o souhlas se slanenim

> Vazena pani doktorko,
> po vcerejsim telefonatu do Uradu MC posilam v priloze svou zadost. Jsem samozrejme pripraven odpovidat na otazky ci dodat dalsi informace, kontakt tel. na pracoviste 2191-2469, resp. mobil 0737-953232, jen 4.4. cely den a 5.4. dopoledne budu na sluzebni ceste.
> Dekuji za posouzeni zadosti, s pozdravy Jiri Dolejsi

O události jsem informoval Policii ČR, Městkou policii i Hasičský záchranný sbor HMP, hasiči slíbili, že se přijedou podívat. Pro řešení mimořádných situací by bylo dobré mít od účastníků následující údaje:

Jméno Rodné číslo Zdravotní pojišťovna Koho uvědomit v případě nehody