震动运动与方位知觉.ppt

第十五章 震動運動與方位知覺,一世紀來，人類發明了各式各樣的交通工具，雖帶來了便捷，但在過去未曾經歷的新環境及速度下運動，有必要對震動、加速度、運動錯覺加以探討。,第十五章 震動運動與方位知覺,15.1 全身震動 15.2 加速度 15.3 運動時的定向力喪失與錯覺 15.4 無重力狀態 15.5 動暈症,15.1全身震動,15.1.1 全身震動之測量： 震動來自不不同方位，如表15.1。 圖15.1說明汽車及飛機運行時的功率頻譜密度(可顯示震動環境的能量分配)。 圖15.2說明不同交通工具在整個頻率範圍的總能量。,表15.1 震動方位之命名,圖15.1 汽車和飛機運行時的功率頻譜密度,圖15.2 各種交通工具運行時的加速度變化範圍,15.1全身震動,15.1.2 共振效應： 每一物體皆有共振頻率，當一物體以共振頻率震動時，此誤會已一各比原有震動幅度還大的最大振幅震動。 圖15.3說明人體於坐姿與站姿時(腿部吸收震動)對不同頻率的外來震動增大及減弱效應。 圖15.4說明坐姿時，肌肉放鬆與收緊之震動效應。,圖15.3 人體對垂直震動的機械反應,圖15.4 坐姿男性身軀肌肉放鬆和收緊下對肩膀垂直震動振幅的效應,15.1全身震動,15.1.3 全身震動的影響 美國太空總署制定了一種不舒適程度的比率量表，如表15.2。(1 DISC表示50%的人對此震動感到不舒服) 圖5.15說明坐姿時垂直震動下所經驗的等不舒適曲線。 震動對視覺績效、肌肉穩定性及精確度會產生影響。,表15.2 不同DISC水準下，感到不適的旅客百分比,圖15.5 坐姿受試者體驗正弦垂直震動時的等不舒適曲線,15.2加速度,15.2.1 加速度之測量 15.2.2 加速度之效應 15.2.3 加速度耐受力與防護 15.2.4 減速度及其防護,15.2.1 加速度之測量,加速度分為直線加速度、徑向加速度(切線加速度)、角加速度(加速度涉及方向之改變稱之)。 圖15.7說明直線加速度的三個方向。 表15.3說明加速度方向與所用符號。,圖15.7 直線加速度的三個方向,表15.3 加速度命名法,15.2.2 加速度之效應,各方向加直線速度對人體生理效應： 向上加速度：如火箭升空，生理效應如圖15.8。 向下加速度：如雲霄飛車快速下降，生理效應p531。 向前加速度：如飛機起飛，生理效應如圖15.9。圖15.10顯示向前加速度時，身體部位移動之閾限。圖15.11說明暴露120秒後動脈氧氣之飽和度，說明如p533。 向後加速度：如緊急煞車，生理效應如p533。 側向加速度：很少發生。 徑向加速度：生理效應如圖15.12。,圖15.8 向上加速度(+Gz)效應,圖15.9 向前加速度(+Gx)效應,圖15.10 向前加速度(+Gx)對各種身體動作的閾限,圖15.11 暴露+Gx120秒後的動脈氧飽和度,圖15.12 徑向加速度的效應,15.2.3 加速度耐受力與防護,圖15.13說明不同方向直線加速度之自願耐受平均時間。 增加耐受力方法： 1.姿勢：圖15.4說明不同姿勢影響加速度耐力的比較。 2.M1動作：彎腰、胸腹及四肢用力，同時緩慢吐氣。 3.穿抗G衣。,圖15.13不同方向直線加速度的自願耐受平均時間,圖15.14 不同姿勢影響加速度耐力的比較,15.2.4 減速度及其防護,減速度常為突然發生，如車禍場合。 防護方法： 1.安全帶：減少死亡率35%。 2.背向座椅：可承受40G衝擊，常用於飛機與火車。 3.安全氣囊。,15.3運動時的定向力喪失與錯覺,15.3.1 地面定向能力 15.3.2 空中定向能力與錯覺 15.3.3 定向力喪失之防範,15.3.1 地面定向能力,人體的平衡器官 眼睛 內耳前庭器： (1)半規管 (2)耳石器 皮膚及關節自體感受器,15.3.2 空中定向能力與錯覺,美國空中災難死亡事件，定向力喪失約為16%，常見 的錯覺： 1.旋轉錯覺：死亡螺旋因半規管對定角加速度產生錯 覺加以改正所產生，如圖15.15。 2.Coriolis錯覺：在飛機打地靶拉升動作時，特別容易 產生(因頭部劇烈動作，平衡器官產生錯覺，下意識 校正飛機)，如圖15.16。 3.傾斜錯覺：如圖15.17。 4.眼重力錯覺：如圖15.18。 5.眼旋轉錯覺：P539。 6.光源自動錯覺：P541。 7.其他視錯覺：P541。,圖15.15 死亡螺旋,圖15.16 柯氏(Coriolis)錯覺,圖15.17 傾斜錯覺,圖15.18 眼重力錯覺,15.4無重力狀態,15.4.1 對生理機能之影響：肌肉萎縮與脫鈣(可藉運動改善) 、從輕度跌倒感到嚴重反胃與嘔吐(約一週適應)、約增高3%。圖15.20 說明無重力狀態下的典型放鬆姿勢，建議依照此種姿勢建立工作站。 15.4.2 對作業績效之影響：如P544。,圖15.20 無重力狀態下的典型放鬆姿勢,