Vzgon v slani vodi proti sladki vodi za potapljanje

2024 Avtor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-09 05:23

Predmet je bolj vzgojen v slani vodi kot v sladki vodi, toda zakaj? Vzgon predmeta določata dve sili:

• Sila navzdol: enaka teži predmeta
• Sila navzgor: enaka teži vode, ki jo predmet izpodriva (to je znano kot Arhimedov princip)

Sila navzgor in navzdol delujeta v nasprotju drug z drugim. Zaradi teh sil bo predmet plaval, potonil ali ostal v vodi. Vzgon predmeta je mogoče opisati na enega od treh načinov:

• Negativno plovno: Teža predmeta je večja od teže vode, ki jo izpodriva. Predmet bo potonil.
• Pozitivno plov: Teža predmeta je manjša od teže vode, ki jo izpodriva. Predmet bo plaval.
• Nevtralno plov: Teža predmeta je natančno enaka teži vode, ki jo izpodriva. Predmet bo ostal obešen v vodi in ne bo ne plaval ne potonil.

Slana voda tehta več kot sladka voda

Kubični čevelj slane vode tehta (v povprečju) 64,1 lbs, medtem ko kubični čevelj sladke vode tehta le 62,4 lbs. Razlog zarazlika v teži je v tem, da ima slana voda v njej raztopljeno sol.

Raztapljanje soli v vodi poveča gostoto vode ali maso na enoto prostornine. Ko vodi dodamo sol, reagira z molekulami vode in tvori polarno vez z vodo, ki prerazporedi molekule soli in vode z nenavadnim učinkom:

Kubični palec soli, dodan volumnu vode, ne bo povečal prostornine vode za kubični palec. Poenostavljena razlaga je, da se molekule vode tesno zvijajo okoli molekul soli in se stisnejo bližje skupaj kot takrat, ko soli ni. Ko prostornini vode dodamo kubični palec soli, se količina vode poveča za manj kot kubični palec.

Kubični čevelj slane vode vsebuje več molekul kot kubični čevelj sladke vode in zato tehta več.

Spomnimo se, da Arhimedov princip pravi, da je sila navzgor na potopljeni predmet enaka teži vode, ki jo izpodriva. Slana voda tehta več kot sladka voda, zato izvaja večjo silo navzgor na potopljeni predmet. Predmet, ki premakne kubični čevelj sladke vode, bo doživel navzgor silo 62,4 lbs, medtem ko bo isti predmet v slani vodi doživel navzgor silo 64,1 lbs.

Sprememba med sladko in slano vodo

Na tej točki je mogoče narediti nekaj splošnih napovedi o vzgonu predmeta (ali potapljača), ko se premika iz sladke v slano vodo in obratno. Razmislite o naslednjih primerih:

• Predmet, ki je nevtralno plavajoč vsladka voda bo plavala, ko jo damo v slano vodo. V sladki vodi je teža predmeta natančno enaka teži vode, ki jo izpodriva, sila navzdol in navzgor na predmet pa sta enaki. Ko se predmet premakne v slano vodo, se bo teža vode, ki jo izpodriva, povečala in sila navzgor bo večja od sile navzdol. Predmet bo pozitivno plov v slani vodi.
• Predmet, ki je nevtralno plavajoč v slani vodi, bo potonil, če ga postavite v sladko vodo. V slani vodi je teža predmeta natančno enaka teži vode da se premakne in sta sili navzgor in navzdol na predmet enaki. Ko se predmet premakne v sladko vodo, se bo teža vode, ki jo izpodriva, zmanjšala, sila navzdol na predmet pa bo večja od sile navzgor. Predmet bo v sladki vodi negativno vzgojen.
• Predmet, ki je negativno ali pozitivno plov v slani vodi, bo postal bolj negativen vzgon, če ga damo v sladko vodo, vendar ne moremo predvideti, ali bo potonil ali plaval brez več informacij. Predmet bo v sladki vodi občutil šibkejšo silo navzgor kot v slani vodi in bo v sladki vodi manj vzgojen. Da pa ugotovimo, ali bo predmet potonil ali plaval, je treba poznati natančno težo predmeta in natančno težo vode, ki jo izpodriva.
• Predmet, ki je negativno ali pozitivno plov v sladki vodi, bo postal bolj pozitiven, če ga položimo v slano vodo, vendar ne moremo predvideti, ali bobo potonil ali plaval brez dodatnih informacij. Predmet bo v slani vodi doživel močnejšo silo navzgor kot v sladki vodi, v slani vodi pa bo bolj plov. Da pa ugotovimo, ali bo predmet potonil ali plaval, je treba poznati natančno težo predmeta in natančno težo vode, ki jo izpodriva.

Uteži potapljača

Jasno je, da bo potapljač bolj pozitiven v slani vodi kot v sladki vodi, zato bo moral ustrezno prilagoditi svojo težo. Potapljač bo moral v slani vodi prenesti več teže kot v sladki vodi. Količina teže, ki jo mora nositi potapljač, je odvisna od številnih dejavnikov, vključno z njegovo telesno maso, zaščito pred izpostavljenostjo, vrsto rezervoarja, ki ga nosi, in njegovo potapljaško opremo.

Težni pas potapljača je le majhen odstotek njegove skupne teže; njegova telesna teža, rezervoar in potapljaška oprema prav tako prispevajo k njegovi teži in sili navzdol na njegovo telo. Potapljači pogosto zamenjajo mokre obleke (ali suhe obleke) in drugo opremo pri menjavi lokacije potopa, sila navzgor pa se lahko razlikuje glede na te dejavnike in tudi glede na vrsto vode.

Nemogoče je predvideti potrebno spremembo teže posameznega potapljača, ne da bi poznali njegov izpodriv vode, skupno težo in slanost vode, v katero se bo potapljal. opravi preizkus vzgona, ko preklaplja med sladko in slano vodo ter kadar koli zamenja kos svoje potapljaške opreme. Vendar glede nada vsi dejavniki ostanejo enaki razen vrste vode, bo potapljač morda moral skoraj podvojiti svojo težo pri prehodu iz sladke v slano vodo ali jo prepoloviti, ko preide iz slane v sladko vodo.

Dodatni premisleki

Da bi bile zadeve bolj zapletene, se slanost slane vode po svetu razlikuje. Nekatera vodna telesa so lahko bolj slana od drugih. Seveda bo potapljač bolj pozitivno plov v bolj slani vodi. Povprečna teža kubičnega stopala slane vode je 64,1 lbs, v Mrtvem morju pa kubični čevelj vode tehta približno 77,3 lbs! Potapljač bi bil v Mrtvem morju bistveno bolj plaven.

Temperatura vpliva tudi na gostoto vode. Hladna voda je gostejša od tople vode. Voda doseže svojo največjo gostoto pri približno 39,2° F in potapljač, ki se poda v zelo mrzlo vodo, lahko opazi, da je nekoliko bolj negativno plov kot v toplejši vodi.

Mnoga potapljaška mesta zahtevajo, da se potapljač premika skozi plasti različnih temperatur vode (termokline) ali plasti različne slanosti (halokline). Potapljač, ki se premika med temi plastmi, bo opazil spremembe v svoji plovnosti.

Predmeti (kot so potapljači) bodo bolj plovni v slani vodi kot v sladki vodi. Za napovedovanje plovnosti potapljača je potrebno poznati njegovo skupno težo, vključno z opremo, in težo vode, ki jo izpodriva. Precej lažje je opraviti preverjanje vzgona pred potopom kot poskušati matematično določiti količino teže, ki jo mora potapljač nositi. Poleg tega se bodo morali potapljači, ki uporabljajo aluminijaste rezervoarje, obtežiti, da bi nadomestilisprememba vzgona rezervoarja med potopom; aluminijast rezervoar bo postal bolj pozitiven, ko se bo izpraznil.