高空坠物能量计算公式（绳索救援物理03冲坠系数）

参考资料及其数据来自于：vrigger.com

冲坠系数

当绳索承受突然坠落的荷载时产生的力，系数的大小值取决于荷载的重量荷载下落的距离以及荷载与锚之间的绳索长度。绳索的长度与负荷掉落的距离之间的关系称为冲坠系数。冲坠系数是通过冲坠的距离除以绳索的长度来计算的。

例如，该图在用8英尺的冲坠4英尺，则冲坠系数为0.5。

这不是很直观，但是从40英尺长的绳子上跌落20英尺会产生类似的力，并且会产生相同的坠落系数，就像在8英尺长的绳子上坠落4英尺或在2英尺长的绳子上坠落1英尺一样——坠落系数为0.5。

当然，在冲坠20英尺的过程中，救援人员在跌倒时被其他物体撞伤的可能性要比在4英尺的跌落过程中大得多，但是冲坠系数相似。

另一个风险正在发生。当您在距离地面10英尺的地方并到11英尺时候，此时绳索冲坠，它会另你直接拍地。

冲坠的危险地带

冲坠系数数学之所以有用，是因为它将荷载冲坠的距离与可以通过拉伸吸收能量的绳索量进行比较。即使救援人员系上非常短的牛尾绳或保护绳时仅冲坠一点距离，力也可能很高。例如，在一米高的地方，落在一米的绳索上（冲坠系数为1.0）会产生巨大的力。高冲坠系数事故的最大风险是系统松弛，并且您靠近锚点时候。对于救援人员来说，这是我们接近边缘的时候该注意的。

最大冲坠系数

一般来说，救援人员和登山者的最大冲坠系数为2.0。当救援人员跌落2倍于其绳索长度时，就会发生这种情况。不管登山者是在1英尺的绳子上摔倒2英尺，还是在10英尺的绳子上摔倒20英尺，跌落两倍于绳索长度都会产生2.0的冲坠系数。当救援人员用一根相对短的牛尾将其固定在锚点中，然后在锚点上爬上一段距离然后掉下时，最有可能发生2.0的冲坠。除非系统中有一些东西可以吸收冲坠的缓冲，否则几乎可以确定2.0的冲坠系数会造成伤害。尽管难以理解，但冲坠系数确实可能大于2.0。如果绳索保护点低于身体，则可能发生这种情况，如该图所示的冲坠系数为2.0。

冲坠系数多少是太多了？

OSHA（美国职业安全与健康管理局（Occupational Safety and Health Administration）规定最大跌落距离为6英尺，这个数据与冲坠系数无关。尽管他们没有指定最大跌落系数，但他们确实指定了，在使用半身式安全带时最大冲坠力不得超过4kN（900磅），在使用全身式安全带时最大力不得超过8 kN（1800磅）。

使用该数据计算生成以下数据，并假设绳索的伸长率为10％。（请注意，此计算做出了我们尚未验证。）

1：165磅（75公斤）的救援人员经历0.25的冲坠系数（例如，在8英尺的绳索上跌落2英尺），将产生约4 kN的力（安全带的最大值）。

2：165磅（75公斤）的救援人员遇到2.0的冲坠系数（例如，在3英尺的绳索上下降6英尺），将产生约6kN的力。

3：225磅（100公斤）的救助者经历0.25的冲坠系数（例如，在8英尺的绳索上跌落2英尺）将产生约4kN的力（安全带的最大值）。

4：225磅（100公斤）的救援人员遇到1.5的冲坠系数（例如，在4英尺的绳索上下降6英尺），将产生约8kN的能量。

题外话：

坠落产生的实际力是负载，坠落系数是以及绳索，绳结，安全带和救援人员身体吸收多少能量的函数。例如，动态攀岩绳上的跌落系数为0.5会比低伸展的静力绳上的相同跌落产生的力小得多。合理的理论是，跌落系数的概念是指如果跌落系数保持恒定，力就保持恒定：不是跌落的长度，而是与可以吸收绳索的绳索量相对比；跌落的长度是动能。但是，在测试过程中，即使跌落系数保持恒定，使用低延展（即“静力”）绳索时，实际测得的力的确会随着跌落时间的延长而增加。在0.25的下降系数下，这种力的增加相对较小，但是在较高的下降系数下，力的增加是显着的。也就是说，冲坠因素仍然是一个非常重要的概念。救援人员必须明白，较高的坠落系数会极大地增加冲击力，带来痛苦与伤亡，因此他们必须努力地将潜在的坠落系数降至最低。