Wyporność w słonej wodzie kontra słodka woda do nurkowania

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-09 01:08

Obiekt ma większą pływalność w słonej wodzie niż w słodkiej wodzie, ale dlaczego? Wyporność obiektu jest określona przez dwie siły:

• Siła skierowana w dół: równa masie obiektu
• Siła skierowana w górę: równa ciężarowi wody, którą przemieszcza obiekt (jest to znane jako zasada Archimedesa)

Siły skierowane w górę i w dół działają w opozycji do siebie. W wyniku tych sił obiekt albo unosi się, zatonie, albo pozostanie zawieszony w wodzie. Pływalność obiektu można opisać na trzy sposoby:

• Ujemna wyporność: Ciężar obiektu jest większy niż ciężar wody, którą wypiera. Obiekt zatonie.
• Dodatnia wyporność: Ciężar obiektu jest mniejszy niż ciężar wody, którą wypiera. Obiekt będzie pływał.
• Neutralnie wyporny: Ciężar obiektu jest dokładnie równy ciężarowi wody, którą wypiera. Obiekt pozostanie zawieszony na wodzie i nie będzie unosił się ani nie tonął.

Słona woda waży więcej niż woda słodka

Stopa sześcienna słonej wody waży średnio 64,1 funta, podczas gdy stopa sześcienna wody słodkiej waży tylko 62,4 funta. Powódróżnica w wadze polega na tym, że słona woda zawiera rozpuszczoną sól.

Rozpuszczanie soli w wodzie zwiększa gęstość wody, czyli masę na jednostkę objętości. Po dodaniu soli do wody reaguje z cząsteczkami wody, tworząc wiązanie polarne z wodą, które zmienia kolejność cząsteczek soli i wody z niezwykłym efektem:

Cal sześcienny soli dodany do objętości wody nie zwiększy objętości wody o cal sześcienny. Uproszczonym wyjaśnieniem jest to, że cząsteczki wody owijają się ciasno wokół cząsteczek soli – ściskając je bliżej siebie niż w przypadku braku soli. Kiedy cal sześcienny soli zostanie dodany do objętości wody, objętość wody wzrasta o mniej niż cal sześcienny.

Stopa sześcienna słonej wody zawiera więcej cząsteczek niż stopa sześcienna wody słodkiej i dlatego waży więcej.

Przypomnij sobie, że zgodnie z zasadą Archimedesa siła skierowana do góry na zanurzony obiekt jest równa ciężarowi wody, którą wypiera. Woda słona waży więcej niż woda słodka, więc wywiera większą siłę skierowaną w górę na zanurzony obiekt. Obiekt, który wypiera stopę sześcienną słodkiej wody, doświadczy siły skierowanej w górę o wartości 62,4 funta, podczas gdy ten sam obiekt w wodzie słonej doświadczy siły skierowanej w górę o wartości 64,1 funta.

Zmiana między słodką i słoną wodą

W tym momencie można poczynić pewne ogólne prognozy dotyczące pływalności obiektu (lub nurka) po przeniesieniu z wody słodkiej do słonej i odwrotnie. Rozważ następujące przypadki:

• Obiekt o neutralnej wypornościsłodka woda będzie unosiła się w wodzie słonej. W słodkiej wodzie ciężar obiektu jest dokładnie równy ciężarowi wody, którą przemieszcza, a siły działające na obiekt w dół i w górę są równe. Kiedy obiekt zostanie przeniesiony do słonej wody, ciężar wypieranej przez niego wody wzrośnie, a siła skierowana w górę będzie większa niż siła skierowana w dół. Obiekt będzie miał dodatnią pływalność w słonej wodzie.
• Przedmiot o neutralnej wyporności w słonej wodzie tonie po umieszczeniu w słodkiej wodzie. W słonej wodzie waga przedmiotu jest dokładnie równa wadze wody że się przemieszcza, a siły działające na obiekt w górę i w dół są równe. Kiedy obiekt zostanie przeniesiony do słodkiej wody, ciężar wypieranej przez niego wody zmniejszy się, a siła skierowana w dół na obiekt będzie większa niż siła skierowana w górę. Obiekt będzie miał ujemną pływalność w słodkiej wodzie.
• Obiekt, który ma ujemną lub dodatnią pływalność w słonej wodzie, stanie się bardziej ujemnie wyporny, gdy zostanie umieszczony w słodkiej wodzie, ale nie możemy przewidzieć, czy zatonie, czy uniesie się bez dodatkowych informacji. Obiekt będzie doświadczał słabszej siły wznoszącej się w wodzie słodkiej niż w wodzie słonej i będzie miał mniejszą pływalność w wodzie słodkiej. Jednak aby określić, czy obiekt zatonie, czy uniesie się na wodzie, konieczne jest poznanie dokładnej masy obiektu i dokładnej masy wody, którą wypiera.
• Obiekt, który ma dodatni lub ujemny wypór w słodkiej wodzie, będzie miał większą wyporność po umieszczeniu w słonej wodzie, ale nie możemy przewidzieć, czyzatonie lub uniesie się na wodzie bez większej ilości informacji. Obiekt będzie doświadczał silniejszej siły wznoszącej się w wodzie słonej niż w wodzie słodkiej i będzie miał większą pływalność w wodzie słonej. Jednak aby określić, czy obiekt zatonie, czy uniesie się na wodzie, konieczne jest poznanie dokładnej masy obiektu i dokładnej masy wody, którą wypiera.

Ważenie nurka

Oczywiste jest, że nurek będzie miał większą pływalność w słonej wodzie niż w słodkiej i będzie musiał odpowiednio dostosować swój ciężar. Nurek będzie musiał nosić więcej ciężaru w słonej wodzie niż w słodkiej. Waga, jaką nurek musi nosić, będzie zależeć od wielu czynników, w tym masy ciała, ochrony przed ekspozycją, typu butli, którą ma przy sobie oraz sprzętu nurkowego.

Pas balastowy nurka stanowi tylko mały procent jego całkowitej wagi; jego masa ciała, butla i sprzęt nurkowy również przyczyniają się do jego wagi i siły działającej na jego ciało. Nurkowie często zmieniają skafandry mokre (lub suche) i inny sprzęt podczas zmiany miejsca nurkowania, a siła skierowana do góry na nurka może się różnić w zależności od tych czynników, a także od rodzaju wody.

Niemożliwe jest przewidzenie niezbędnej zmiany wagi dla pojedynczego nurka bez znajomości jego wyporności, całkowitej wagi i zasolenia wody, w której będzie nurkował. Najłatwiejszym sposobem dla nurka na określenie właściwej wagi jest przeprowadzaj test wyporności za każdym razem, gdy zmienia wodę słodką na słoną, a także za każdym razem, gdy zmienia sprzęt nurkowy. Jednak biorąc pod uwagęże wszystkie czynniki pozostają takie same, z wyjątkiem rodzaju wody, nurek może być zmuszony prawie podwoić swoją wagę podczas przechodzenia z wody słodkiej na słoną lub zmniejszyć ją o połowę, przechodząc ze słonej na słodką.

Dodatkowe uwagi

Aby skomplikować sprawę, zasolenie słonej wody jest różne na całym świecie. Niektóre zbiorniki wodne mogą być bardziej słone niż inne. Oczywiście nurek będzie miał większą pływalność w bardziej słonej wodzie. Średnia waga stopy sześciennej słonej wody wynosi 64,1 funta, ale w Morzu Martwym stopa sześcienna wody waży około 77,3 funta! Nurek miałby znacznie większą pływalność na Morzu Martwym.

Temperatura również wpływa na gęstość wody. Zimna woda jest gęstsza niż ciepła woda. Woda osiąga swoją maksymalną gęstość przy około 39,2° F, a nurek, który zapuszcza się w bardzo zimną wodę, może zauważyć, że ma nieco większą pływalność niż w cieplejszej wodzie.

Wiele miejsc nurkowych wymaga od nurka poruszania się przez warstwy wody o różnej temperaturze (termokliny) lub warstwy o różnym stopniu zasolenia (halokliny). Nurek poruszający się między tymi warstwami zauważy zmiany w swojej pływalności.

Obiekty (takie jak nurkowie) będą miały większą pływalność w słonej wodzie niż w słodkiej. Przewidywanie pływalności nurka wymaga znajomości jego całkowitej wagi, w tym sprzętu, a także wagi wypieranej przez niego wody. O wiele łatwiej jest sprawdzić pływalność przed nurkowaniem, niż próbować matematycznie określić ilość ciężaru, jaki nurek powinien nosić. Dodatkowo nurkowie, którzy używają butli aluminiowych, będą musieli się obciążyć, aby zrównoważyćzmiana pływalności butli podczas nurkowania; aluminiowy zbiornik stanie się bardziej wyporny w miarę opróżniania.