Mindannyian tudjuk, hogy ha egy szabad tárgyat hagyunk egy bizonyos magasságban, az leesik, hogy ha egy kanállal megkeverjük a kávéba tett cukrot, az feloldódik, akkor tudjuk, hogy egy kő elsüllyed, és a fa lebeg, stb.
Mindezeket a jelenségeket, amelyeket még öntudatlanul is szem előtt tartunk cselekedeteink során, fizikai elvek és törvények irányítják. Nos, a víz alatt a helyzet megváltozik, mert ezeknek a törvényeknek az alkalmazása olyan környezetben, amely nem a miénk, a vízi környezet, más eredményeket eredményez, és mások is szerepet kapnak, amelyekhez nem vagyunk hozzászokva.
Amikor merülünk, észreveszünk néhány alapvető különbséget, amelyekhez, bár eleinte furcsa, megszokjuk. Látásunk nagyban lerövidül a távolságban. A hangok, bár ritkák, új dimenzióban fogjuk érzékelni. Érintésünk kevésbé lesz érzékeny, különösen, ha hideg a víz. A szag nem lesz felhasználva. Az íz nem lesz hasznos számunkra, mint hogy értékeljük a palackban lévő levegő "ízét", mindig kissé eltérően attól, amit kint szoktunk lélegezni, valamint a körülöttünk lévő vizet, akár sós, akár édes.
Meg fogjuk tudni, hogy egy tárgy miért lebeg vagy süllyed a vízben, mi történik a nyomással, amikor elmerül, mi a kapcsolata a térfogattal és hogyan kell cselekednünk.
A VÍZVÍZ LÁTÁSA
Ha tiszta vizű medencében fürdve víz alatt nyitjuk ki a szemünket, akkor nem fogunk tisztán látni. homályos képet fogunk ajánlani. Másrészt egy akváriumban láthatjuk a benne található halakat és tárgyakat részletesen elmerülve.
A különbség az, hogy az első esetben a szemünk közvetlenül érintkezik a vízzel, míg az akváriumban van egy átlátszó üveg, amely levegőréteget enged a víz és a szem között.
A víz felszínére jutó fénysugarak közül van egy olyan része, amely visszatükröződik benne (annál nagyobb, minél távolabb van a nap a függőlegestől), míg egy másik része behatol rajta, azonban eltérést tapasztal a levegőtől való elmozduláskor a közegtől a vizesig, mivel különböző sűrűségűek. Az elsőt visszaverődésnek nevezzük, míg a második jelenséget törésnek nevezzük (ami azt jelenti, hogy ha egy olyan tárgyat nézünk, amely részben bele van helyezve a vízen kívülről, úgy tűnik, hogy "megtört").
Ugyanezen oknál fogva a fény, amikor a levegős közegből (a maszk belsejéből) átjut a vizesbe, azt eredményezi, hogy a víz alatt a tárgyak egy harmaddal nagyobbnak tűnnek, mint amekkora valójában, és negyedével közelebb.
Egy másik jelenség, amelyet el kell viselnünk, a kisebb mennyiségű fény lesz, mivel ennek a víz alatti része elnyelődik, elhajlik és visszaverődik, a mélység növekedésével elveszíti a fénykapacitást.
Az eredmény az, hogy minél többet engedünk le, annál kevesebb fény lesz. A színek is változnak: A fehér fényt különböző színek alkotják (és amelyek ismeretesek a vörös, a narancs, a sárga, a zöld, a kék, az indigó és az ibolya), és ezek a mélység növekedésével elnyelődnek. Először eltűnik a piros, a narancs és a sárga szín. és így tovább a feltüntetett sorrendben. A tájat lefelé haladva zöldes árnyalatban, a kék felé fordulva, amíg megérkezünk (50-60 méterről) monokróm kékre, egyre sötétebbé. Ha bekapcsolnánk egy villanyt, hirtelen helyreállítanánk az összes színt, ezért hasznos a zseblámpa hordozása a búvárfelszerelés között, ez az egyetlen módja a színek bizonyos mélységben történő érzékelésének.
A vízben a hangok sokkal jobban és gyorsabban haladnak, mint a levegőben, a sebesség körülbelül ötszörösével. Ez azt jelenti, hogy a hangokat könnyebben hallani. Nehéz lesz azonban megkülönböztetnünk, hogy melyik irányból érkezik.
Arkhimédészi elv:
"A folyadékba teljesen vagy részben elmerült test felfelé irányuló erőt tapasztal, amely megegyezik a kiszorított folyadék tömegével"
Ha otthon a fürdőkádba kerülünk, látni fogjuk, hogy a vízszint emelkedik. Nos, ez a "megnövekedett" vízmennyiség literben mérve megegyezik testünk azon részének térfogatával, amelyet elmerítettünk. Minél többet merül, annál inkább emelkedik a szint. És amikor kiszállsz a fürdőkádból, látod, hogy leereszkedik. Ezt a vízmennyiséget hívjuk elmozdulásnak .
Folytassuk a fürdőkád példájával. Már benne vagyunk, és a víz szinte az egész testünket beborítja. Észre fogjuk venni, hogy sokkal kevesebb a súlyunk. Testünk azonban ugyanaz marad és súlya ugyanaz. Valójában az történik, hogy amikor elmerülünk a vízben, testünk, mint bármely más, felfelé tolódást tapasztal, amely megegyezik a kiszorított víz súlyával. Ezért van az az érzésünk, hogy könnyebbek vagyunk; és ez az, hogy a vízben súlyunk láthatóan kisebb.
Ha ugyanolyan méretű ping-pong labdát és ólomgömböt hagynánk, mindkettő azonos mennyiségű vizet szorítana ki. Az első esetben lebegne, mivel a ping-pong labda súlya kisebb, mint az általa kiszorított vízé, míg a második esetben az ólomgolyó elsüllyed, mivel súlya nagyobb, mint az általa kiszorított víz súlya. Ezért azt mondhatjuk, hogy egy test akkor úszik, ha kisebb a súlya, mint a kiszorított víz; és fordítva: elsüllyed, ha nagyobb a súlya.
Az emberi test súlya átlagosan nagyon hasonló a víz súlyához. Ez azt feltételezi, hogy minden súlykilogrammonként kiszorít egy liter vizet, amelynek súlya szintén 1 kg. Elfogadjuk, hogy merülve sem süllyed, sem nem úszik. A merülő búvár gyakorlatilag kiegyensúlyozott lesz. Azt mondjuk, hogy semleges felhajtóereje van. Hasonlóképpen elmondjuk azt is, hogy a ping-pong labda felhajtóereje pozitív, a vezető labda pedig negatív.
Láttuk, hogy a részben vagy teljesen elmerült testre ható felfelé irányuló erő megegyezik a kiszorított folyadék tömegével. Ez a tömeg a folyadék sűrűségétől és az elmerült test térfogatától függ.
A tengervíz több oldott ásványi anyagot és sót tartalmaz, mint az édesvíz, ezért súlya nagyobb és sűrűbb. A tengervízbe merülő búvár ugyanannyi vizet fog kiszorítani, mint ő maga édesvízbe; Mivel azonban a tengervíz súlya nagyobb lesz, mint az édesvízé, az első esetben nagyobb lesz a tolóerő (vagy felfelé irányuló erő), mint a másodiknál. Ezért a testek jobban lebegnek a tengervízben, mint az édesvízben.
Viszonylag könnyen süllyedhetünk és úszhatunk, ha csak fürdőruhába öltözünk. Búvárruha használata esetén azonban a hangerőnk jelentősen megnő, így pozitív felhajtóerőre teszünk szert, és nagyon nehéz elmerülni. Ezért további semleges vagy negatív felhajtóerő megtapasztalása érdekében további előtétet kell használni.
Ugyanez az elv szolgál a hólyag működésének alapjaként is. Egy nagyobb térfogatú búvár több vizet fog kiszorítani, mint egy kisebb. Amikor a vízbe merült búvár felfújja a BC-t, amit csinál, növeli annak térfogatát, anélkül, hogy megváltoztatná a súlyát. A térfogatának növekedésével a kiszorított víz térfogata is növekszik, ezáltal növeli a tolóerőt és pozitív felhajtóerőre tesz szert.
NYomás és térfogat
A formák vagy térfogat fenntartására képtelen gázok egyenletesen oszlanak el tartályuk térfogatában, a gáz sűrűsége sokkal alacsonyabb, mint bármelyik folyadék vagy szilárd anyagé. Különböző gázok léteznek, bár búvárkodás céljából a légköri levegő képez bennünket: 79% nitrogén, 20,97% oxigén és 0,03% szénhidrogén-anhidrid, főleg.
A nyomást úgy határozzuk meg, hogy az erõ elosztva a felülettel (P = F/S). Nyomásegységként a légkört alkalmazzuk, amelyet a tengerszinten körülvevő levegő fejt ki (egy 760 mm magas higanyhenger súlya, amelynek alapja 1 cm2 felülettel rendelkezik). Az 1 atmoszféra értéke az a nyomás, amely 1 kg erő kifejtéséből származik 1 cm2 felületre, és megközelítőleg egy barnak felel meg (1,03 bar = 1 atm.)
A merülés során kétféle nyomást kell megkülönböztetni: légköri (a levegő súlya a víz felszínén) és hidrosztatikus (a víz súlya a búváron). A két parciális nyomás összege adja meg az abszolút nyomást, ami ránk hat.
Amikor víz alá kerülünk, a nyomás növekedését tapasztaljuk (a felettünk lévő víz súlyának megfelelően), annál mélyebbre megyünk. Ehhez a hidrosztatikus nyomáshoz hozzá kell adni a levegő nyomását a víz felszínén.
Tudva, hogy egy 10 m-es vízoszlop. magas és 1 cm2 szakaszonként egy liter vizet tartalmaz, és hogy súlya hozzávetőlegesen 1 kg, könnyen megállapíthatjuk, hogy a víz által az említett oszlop tövében kifejtett nyomás 1 kg/cm2, azaz 1 Atm. Mondhatjuk, hogy minden tíz méter mélységre, amelyet a búvár leszáll, a nyomás 1 Atm-rel növekszik.
A fentiek ellenére elmondhatjuk, hogy:
Abszolút nyomás = hidrosztatikus nyomás + légköri nyomás
És ha a kifejezéseket kicseréljük értékeikre, megtaláljuk a mélység és a nyomás kapcsolatát
Abszolút nyomás = (mélység/10) + 1
A képletet alkalmazva láthatjuk, hogyan változik a nyomás a mélység növekedésével.
| NAK NEK | 0 | méter | (a felszínen és a tengerszinten) | 1 | nál nél. |
| NAK NEK | 10. | méter | (viz alatti) | két | nál nél. |
| NAK NEK | húsz | méter | (viz alatti) | 3 | nál nél. |
| NAK NEK | 30 | méter | (viz alatti) | 4 | nál nél. |
| NAK NEK | 40 | méter | (viz alatti) | 5. | nál nél. |
Nincs több, hogy 1-et adjon hozzá a következőhöz:. (ami a felszínen lenne) a hidrosztatikus nyomásig (1 percenként 10 méterenként).
Figyelembe kell venni, hogy ha a merítést egy hegyi tóban végzik, amelynek tengerszint feletti magassága magas, a légköri nyomás alacsonyabb lesz.
A búvár testének kitett külső nyomás növekedésének nem lenne nagy jelentősége, ha nem az lenne a tény, hogy a következő törvényeket alkalmazná, amelyek mindegyikének a búvárra gyakorolt hatásait.
Boyle-Mariotte törvény
Kapcsolat a gáz nyomása és térfogata között.
Állandó hőmérsékleten a gáz térfogata fordítottan arányos azzal a nyomással, amelyen ki van téve.
vagy mi ugyanaz: a gáz térfogata növekszik a nyomás növekedésével és növekszik a csökkenő nyomással.
E törvény szerint, ha V 1 -nek nevezzük egy gáz térfogatát, amikor P1 nyomásnak van kitéve, és V 2 -nek ugyanannak a gáznak a térfogatát, amikor másik P2 nyomásnak van kitéve, akkor azt mondjuk:
P 1 x V 1 = P 2 x V 2
Ha meg akarjuk találni a kapcsolatot a gáz tengerszint feletti térfogata és az a térfogata között, amely egy bizonyos mélységben lesz, akkor ezt a képletet kell alkalmaznunk az előzővel együtt, amely a nyomást és a mélységet viszonyítja.
Vegyünk egy példát: egy 1 literes léggömb tengerszinten (1 légköri nyomásnak van kitéve), amikor 10 méteres mélységbe (2 atmoszféra) merül, Ѕ literes térfogatot foglal el.
P 1 x V 1 = P 2 x V 2
1 légkör x 1 liter = 2 légkör x Ѕ liter
Ennek a törvénynek a hatása a szervezetünk belsejében levő levegőn nyilvánul meg (mivel a folyadékokat és a szilárd anyagokat nem lehet összenyomni), így amikor a külső nyomás növekszik, akkor szervezetünk minden része, amelyben ez lehetséges. Testünkben számos üreg található, amelyek levegőt tartalmaznak, és ezért összenyomódnak, amikor merülünk. Ha valahogy sikerül kiegyenlítenünk a belső nyomást a külsővel, akkor kompenzálunk, és nem veszünk észre semmilyen kényelmetlenséget. különben komoly problémákhoz vezethet.
A Boyle-Mariotte-törvény befolyásolja a mellény viselkedését, mivel a benne lévő levegő a nyomás, vagyis a mélység függvényében módosítja térfogatát, és ez a térfogatváltozás közvetlen hatással van a búvár felhajtóerejére (Archimédész alkalmazásában). ' elv). Ez arra kényszeríti, hogy levegőt adjon hozzá vagy távolítsa el, ha a mélység megnövekszik, vagy csökken.
Hasonlóképpen azt is figyelembe kell venni, hogy ez a maszk és a búvár arca között levő levegőt is befolyásolja, így amikor leszáll, ereszkedése közben csökken a térfogata, és szükséges lesz a levegő befecskendezése abba a térbe a orr. Emelkedéskor megnő a hangereje, és egyedül marad.
Dalton törvénye
Részleges nyomás gázkeverékekben
A gázkeverék által kifejtett teljes nyomás a keveréket alkotó gázok résznyomásainak összege
Más szavakkal: állandó hőmérsékleten a gázkeverék nyomása megegyezik azon nyomások összegével, amelyeken az egyes gázok képződnék, ha elfoglalnák a keverék teljes térfogatát.
P. Abszolút = P. Részleges (1) + P. Részleges (2) + P. Részleges (3) + .
Attól függően, hogy egy adott gáz milyen nyomásnak van kitéve, ez így vagy úgy befolyásolja testünket. A Dalton-törvény lehetővé teszi számunkra, hogy ha levegővel merülünk, akkor tudjuk, hogy a levegőben található egyes gázok milyen mélységig képesek káros hatásokat gyakorolni a testünkre.
Például annak oka, hogy miért nem gyakorolják a tiszta oxigénnel történő sportbúvárkodást, elkerülve ezzel a levegőben lévő nitrogénből adódó problémákat, az az, hogy kb. 1,7 atmoszférás nyomásból mérgező, mondjuk, 7 méter mélység alatt.
A keverékben lévő gáz résznyomásának kiszámításához elosztjuk a gáz százalékát 100-mal, és megszorozzuk a nyomásával.
Tudva, hogy a levegő hozzávetőleges összetétele 79% N2, 20,97% O2 és 0,03% CO2, megvan, hogy ha a levegőt a felszínen, azaz 1 At teljes nyomáson leheljük, akkor az a nyomás, amelynél az alkatrészekre 0'79 At lesz érvényes. az N2, 0'2097 At. az O2 és 0'0003 At. CO2 (1 At. Szorzásának eredménye a százalékkal, amelyet az egyes gázok képviselnek a keverékben).
Bár, mint már említettük, a tiszta oxigén mérgezővé válik az 1,7 atmoszféra nyomástól (7 méter mély), de tudjuk, hogy a levegőben lévő oxigén 2,1 atmoszférától mérgező. Ahhoz, hogy megtudja, milyen mélységben lesz mérgező a keverékben lévő oxigén, csak meg kell oldania a következő egyenletet, hogy megtudja, milyen teljes nyomáson (amelyet pT-nek fogunk hívni) ez bekövetkezik, tudva, hogy az oxigén tolerált parciális nyomása egyenlő a 2.1-ig:
0'2097 x pT = 2'1 At.
pT = 2'1/0'2097 = 10'01 At.
És amint azt korábban láthattuk, ennek a nyomásnak az eléréséhez a merülést körülbelül 90 méter mélységben kell végrehajtani.
Ugyanígy meg fogjuk tudni, hogy 30 és 35 méter feletti mélységből (mindig sok más tényezőtől függően) az úgynevezett nitrogén narkózis vagy "a mélység részegsége" akkor fordulhat elő, amikor a levegőben lévő nitrogén meghaladja a parciális nyomást 4 atmoszféra.
Henry törvénye
A gáz oldása különböző nyomásokon.
Állandó hőmérsékleten az a gázmennyiség, amelyet egy folyadék elnyel, amellyel érintkezik, közvetlenül arányos a nyomással.
Amikor egy gáz állandó hőmérsékleten érintkezik egy folyadékkal, addig oldódik benne, amíg a külső és belső nyomás el nem éri az egyensúlyi pontot.
E törvény fontossága a búvár számára a tőke, figyelembe véve, hogy a vér és a szövetek folyadékként viselkednek ilyen célokra, és hogy emiatt a mélység és ezért a nyomás növekedésével nagyobb mértékben elnyelik azokat a gázokat, amelyek a belélegzett levegő (és még inkább, ha a hőmérséklet csökken). Bár a levegő fő alkotóelemei között a szénsav-anhidrid (CO2) alacsony levegőben való jelenléte miatt nem jelent problémát, és az oxigén sem, mivel a szervezet elfogyasztja, a fennmaradó és legfontosabb nitrogén, nem fogyasztott inert gáz felelős a búvárkodás egyik fő kockázatáért, a dekompressziós betegségért.
Erre az állapotra körülbelül 12 órás időt szabtak meg, hogy a szövetek megszabadulhassanak a felesleges telített nitrogéntől.
EGYÉB ÉRDEKES TÖRVÉNYEK
Pascal elve
Amikor egy nyomás egy zárt térfogatra hat, a benne lévő nyomás mindenütt ugyanaz, és merőlegesen hat a tartály falára.
Amikor nyomás alatt levegőt lélegez, az egész test azonnal és ugyanazon nyomáson megkapja a keverékből származó gázt. Ennek köszönhetően az emberi lény normálisan lélegezhet a vízi környezetben.
Károly törvény
Állandó térfogatnál a gáz nyomása a hőmérséklet egyenes arányában változik
Ha az üvegeket a napon hagyják, a bennük lévő légnyomás megnő.
Saját és harmadik féltől származó sütiket használunk a felhasználói navigáció elemzéséhez. Ha folytatja a böngészést, úgy gondoljuk, hogy elfogadja azok használatát.
Itt módosíthatja a beállításokat, vagy további információkat kaphat.