Плавателност в солена вода срещу прясна вода за гмуркане

Съдържание:

Anonim

Обект е по-плаващ в солена вода, отколкото в прясна вода, но защо? Плавателността на обекта се определя от две сили:

  • Силата надолу: равна на теглото на предмета
  • Силата нагоре: равна на теглото на водата, която обектът измества (това е известно като принцип на Архимед)

Силите нагоре и надолу работят в опозиция помежду си. В резултат на тези сили обектът или ще плава, ще потъва или ще остане окачен във водата. Плавателността на обекта може да бъде описана по един от трите начина:

  • Отрицателно плаващ: Теглото на обекта е по-голямо от теглото на водата, която измества. Обектът ще потъне.
  • Положително плаващ: Теглото на обекта е по-малко от теглото на водата, която измества. Обектът ще плава.
  • Неутрално плаващ: Теглото на обекта е точно равно на теглото на водата, която измества. Обектът ще остане окачен в средата на водата и няма нито да плава, нито да потъва.

Солената вода тежи повече от прясна вода

Кубически фут солена вода тежи (средно) 64, 1 фунта, докато кубически фут сладка вода тежи само 62, 4 фунта. Причината за разликата в теглото е, че в солената вода има сол, разтворена в нея.

Разтварянето на сол във вода увеличава плътността на водата или масата на единица обем. Когато сол се добави към водата, тя реагира с водните молекули, образувайки полярна връзка с водата, която пренарежда молекулите на сол и вода с необичаен ефект:

Кубичен инч сол, добавен към обем вода, няма да увеличи обема на водата с кубичен инч. Опростено обяснение е, че водните молекули се опаковат плътно около молекулите на солта - притискайки се по-близо един от друг, когато солта няма. Когато кубичен инч сол се добави към обем вода, обемът на водата се увеличава с по - малко от кубичен инч.

Кубически фут солена вода има повече молекули в нея, отколкото кубичен фут прясна вода и следователно тежи повече.

Припомнете, че Принципът на Архимед гласи, че възходящата сила върху потопения обект е равна на теглото на водата, която той измества. Солената вода тежи повече от прясна вода, така че упражнява по-голяма сила нагоре върху потопен предмет. Обект, който измества кубичен крак от прясна вода, ще изпита нагоре сила от 62, 4 фунта, докато същия предмет в солена вода ще изпита нагоре сила от 64, 1 фунта.

Промяна между сладка и солена вода

На този етап е възможно да се направят някои общи прогнози за плаваемостта на даден обект (или водолаз) при преместване от прясна в солена вода и обратно. Помислете за следните случаи:

  • Предмет, който е неутрално плаващ в сладка вода, ще плава, когато се постави в солена вода. В прясна вода теглото на обекта е точно равно на теглото на водата, която измества, а силите надолу и нагоре върху обекта са равни. Когато обектът се премести в солена вода, теглото на водата, която измества, ще се увеличи и възходящата сила ще бъде по-голяма от низходящата сила. Обектът ще бъде положително плаващ в солена вода.
  • Предмет, който е неутрално плаващ в солена вода, ще потъне, когато се постави в прясна вода. В солената вода теглото на обекта е точно равно на теглото на водата, която той измества, а силите нагоре и надолу върху обекта са равни. Когато обектът бъде преместен в прясна вода, теглото на водата, която измества, ще намалее, а силата надолу върху обекта ще бъде по-голяма от възходящата сила. Обектът ще бъде отрицателно плаващ в сладка вода.
  • Предмет, който е отрицателно или положително плаващ в солена вода, ще стане по-отрицателно плаващ, когато се постави в сладка вода - но не можем да предвидим дали ще потъне или ще плава без повече информация. Обект ще изпитва по-слаба сила нагоре в сладка вода, отколкото в солена вода и ще бъде по-малко плаващ в сладка вода. За да се определи обаче дали обектът ще потъне или плава, е необходимо да се знае точното тегло на обекта и точното тегло на водата, която измества.
  • Обект, който е отрицателно или положително плаващ в сладка вода, ще стане по-положително плаващ, когато бъде поставен в солена вода - но не можем да предвидим дали ще потъне или ще плава без повече информация. Обект ще изпита по-силна възходяща сила в солена вода, отколкото в сладка вода и ще бъде по-плаващ в солената вода. За да се определи обаче дали обектът ще потъне или плава, е необходимо да се знае точното тегло на обекта и точното тегло на водата, която измества.

Тегло на гмуркач

Ясно е, че водолазът ще бъде по-положително плаващ в солена вода, отколкото ще е в сладка вода и ще трябва да коригира теглото си съответно. Водолазът ще трябва да носи повече тежест в солена вода, отколкото ще трябва да превозва в прясна вода. Количеството на теглото, което водолазът трябва да носи, зависи от различни фактори, включително неговата телесна маса, защита от излагане, вида на резервоара, който носи, и екипировката му за гмуркане.

Коланът за тежест на водолаза е само малък процент от общото му тегло; телесното му тегло, резервоарът и екипировката за гмуркане също допринасят за теглото му и силата надолу върху тялото му. Водолазите често превключват мокри костюми (или сухи костюми) и други съоръжения при смяна на местата за гмуркане, а силата на нагоре върху водолаза може да варира според тези фактори, както и според вида на водата.

Невъзможно е да се предвиди необходимата промяна на теглото за отделен водолаз, без да се знае неговата водоизместимост, общото тегло и солеността на водата, в която ще се гмурка. Най-лесният начин за водолаз да определи правилното тегло е да извърши тест за плавност всеки път превключване между прясна и солена вода и всеки път, когато смени част от екипировката си за гмуркане. Като се има предвид обаче, че всички фактори остават същите, с изключение на типа вода, водолазът може да трябва да удвои теглото си при преминаване от прясна към солена вода или да го намали наполовина при преминаване от сол към сладка вода.

Допълнителни съображения

За да се усложни нещата, солеността на солената вода варира в целия свят. Някои водни тела може да са по-солени от други. Разбира се, водолаз ще бъде по-положително плаващ в солена вода. Средната тежест на кубичен фут солена вода е 64, 1 фунта, но в Мъртво море кубичен фут вода тежи около 77, 3 фунта! Водолаз би бил значително по-оживен в Мъртво море.

Температурата влияе и на плътността на водата. Студената вода е по-гъста от топлата. Водата достига максималната си плътност при около 39.2 ° F и водолаз, който се впуска в много студена вода, може да забележи, че е малко по-отрицателно плаващ, отколкото в по-топла вода.

Много места за гмуркане изискват водолаз да се движи през слоеве с различна температура на водата (термоклини) или слоеве с различна соленост (халокалинии). Водолаз, който се движи между тези слоеве, ще забележи промени в плаваемостта си.

Обектите (като водолазите) ще са по-плаващи в солената вода, отколкото в сладката вода. Прогнозирането на плавателността на водолаза изисква да се знае общото му тегло, включително предавка, както и теглото на водата, която той измества. Много по-лесно е да се извърши проверка на плаваемост преди гмуркане, отколкото да се опитвате математически да определите количеството тегло, което трябва да носи водолаз. Освен това водолазите, които използват алуминиеви резервоари, ще трябва да претеглят себе си, за да компенсират промяната на плаваемостта на резервоара по време на гмуркане; алуминиевият резервоар ще стане по-положително оживен, тъй като се изпразва.

Плавателност в солена вода срещу прясна вода за гмуркане