Плаемост в солена вода срещу прясна вода за гмуркане

2024 Автор: Cyrus Reynolds | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-07 07:27

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

Сила надолу: равно на теглото на обекта
Сила нагоре: равна на теглото на водата, която обектът измества (това е известно като принципа на Архимед)

Силите нагоре и надолу работят в опозиция една на друга. В резултат на тези сили обектът или ще плува, ще потъне или ще остане окачен във водата. Плаваемостта 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 плува.
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 плува, нито да потъва.

Солена вода тежи повече от прясна вода

Един кубичен фут солена вода тежи (средно) 64,1 lbs, докато кубичен фут сладка вода тежи само 62,4 lbs. Причината заразликата в теглото е, че солената вода има разтворена сол в нея.

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

Кубичен инч сол, добавен към обем вода, няма да увеличи обема на водата с кубичен инч. Опростеното обяснение е, че водните молекули се опаковат плътно около молекулите на солта - притискат се по-близо една до друга, отколкото когато солта не присъства. Когато кубичен инч сол се добави към обем вода, обемът на водата се увеличава с по-малко от кубичен инч.

Един кубичен фут солена вода има повече молекули в себе си от кубичен фут прясна вода и следователно тежи повече.

Припомнете си, че принципът на Архимед гласи, че възходящата сила върху потопен обект е равна на теглото на водата, която той измества. Солената вода тежи повече от прясната вода, така че упражнява по-голяма сила нагоре върху потопен обект. Обект, който измества един кубичен фут прясна вода, ще изпита възходяща сила от 62,4 lbs, докато същият обект в солена вода ще изпита възходяща сила от 64,1 lbs.

Промяна между прясна и солена вода

В този момент е възможно да се направят някои общи прогнози за плаваемостта на даден обект (или водолаз), когато се премести от прясна към солена вода и обратно. Помислете за следните случаи:

Обект, който е неутрално плаващ впрясна вода ще плува, 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 бъде преместен в солена вода, теглото на водата, която измества, ще се увеличи и силата нагоре ще бъде по-голяма от силата надолу. Обектът ще бъде положително плаващ в солена вода.
Обект, който е неутрално плаващ в солена вода, ще потъне, когато бъде поставен в прясна вода. В солена вода теглото на обекта е точно равно на теглото на водата че се измества и силите нагоре и надолу върху обекта са равни. Когато обектът бъде преместен в прясна вода, теглото на водата, която измества, ще намалее и силата надолу върху обекта ще бъде по-голяма от силата нагоре. Обектът ще бъде отрицателно плаващ в прясна вода.
Обект, който има отрицателна или положителна плаваемост в солена вода, ще стане по-отрицателно плаващ, когато бъде поставен в прясна вода, но не можем да предвидим дали ще потъне или ще плава без повече информация. Един обект ще изпита по-слаба сила нагоре в прясна вода, отколкото в солена вода и ще бъде по-малко плаващ в прясна вода. Въпреки това, за да се определи дали обектът ще потъне или ще 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 прясна вода, ще стане по-положително плаващ, когато бъде поставен в солена вода - но не можем да предвидим далище потъне или плува без повече информация. Обектът ще изпита по-силна възходяща сила в солена вода, отколкото в прясна вода, и ще бъде по-плавателна в солена вода. Въпреки това, за да се определи дали обектът ще потъне или ще плава, е необходимо да се знае точното тегло на обекта и точното тегло на водата, която измества.

Претегляне на водолаз

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

Коланът за тежести 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 сменят неопрените костюми (или сухите костюми) и друго оборудване при смяна на местата за гмуркане и силата нагоре върху водолаза може да варира в зависимост от тези фактори, както и според вида на водата.

Невъзможно е да се предвиди необходимата промяна на теглото за отделен водолаз, без да се знае неговото водоизместване, общото тегло и солеността на водата, в която ще се гмурка. Най-лесният начин за водолаз да определи правилното тегло е да извършва тест за плаваемост, когато превключва между прясна и солена вода и всеки път, когато сменя част от екипировката си за гмуркане. Въпреки това, като се има предвидче всички фактори остават същите с изключение на типа вода, водолазът може да трябва да удвои теглото си, когато преминава от прясна към солена вода или да го намали наполовина, когато преминава от солена към прясна вода.

Допълнителни съображения

За да направим нещата по-сложни, солеността на солената вода варира в целия свят. Някои водни тела може да са по-солени от други. Разбира се, водолазът ще бъде по-положително плаващ в по-солена вода. Средното тегло на кубичен фут солена вода е 64,1 паунда, но в Мъртво море един кубичен фут вода тежи около 77,3 паунда! Водолазът би бил значително по-плавен в Мъртво море.

Температурата също влияе върху плътността на водата. Студената вода е по-плътна от топлата вода. 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-негативно плаващ, отколкото в по-топла вода.

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

Обектите (като водолази) ще бъдат по-плаваеми в солена вода, отколкото в прясна вода. Прогнозирането на плаваемостта на водолаза изисква познаване на общото му тегло, включително екипировка, както и теглото на водата, която измества. Много по-лесно е да извършите проверка на плаваемостта преди гмуркане, отколкото да се опитате да определите математически теглото, което водолазът трябва да носи. Освен това водолазите, които използват алуминиеви резервоари, ще трябва да се претеглят, за да компенсиратпромяна на плаваемостта на резервоара по време на гмуркане; алуминиевият резервоар ще стане по-положително плаващ, когато се изпразни.