Sūriame vandenyje ir gėlo vandens plūdrumas nardymui

2024 Autorius: Cyrus Reynolds | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-02-08 17:58

Sūriame vandenyje objektas plūduresnis nei gėlame, bet kodėl? Objekto plūdrumą lemia dvi jėgos:

Žemyn nukreipta jėga: lygi objekto svoriui
Jėga aukštyn: lygi vandens, kurį išstumia objektas, svoriui (tai žinoma kaip Archimedo principas)

Jėgos aukštyn ir žemyn veikia viena kitai priešingai. Dėl šių jėgų objektas arba plūduriuos, arba skęs, arba liks pakibęs vandenyje. Objekto plūdrumą galima apibūdinti vienu iš trijų būdų:

Negatyviai plūduriuojantis: Objekto svoris yra didesnis nei vandens, kurį jis išstumia, svoris. Objektas nuskęs.
Teigiamas plūduriavimas: Objekto svoris yra mažesnis už vandens, kurį jis išstumia, svorį. Objektas plūduriuos.
Neutraliai plūduriuojantis: Objekto svoris yra tiksliai lygus vandens, kurį jis išstumia, svoriui. Objektas liks pakibęs viduryje vandens ir nei plūduriuos, nei skęs.

Sūrus vanduo sveria daugiau nei gėlas vanduo

Kubinė pėda sūraus vandens sveria (vidutiniškai) 64,1 svaro, o kubinė pėda gėlo vandens sveria tik 62,4 svaro. Priežastis dėlsvorio skirtumas yra tas, kad sūriame vandenyje yra ištirpusios druskos.

Tirpinus druską vandenyje, padidėja vandens tankis arba masė tūrio vienetui. Kai į vandenį pridedama druskos, ji reaguoja su vandens molekulėmis, sudarydama polinį ryšį su vandeniu, dėl kurio druskos ir vandens molekulės perskirstomos neįprastai:

Kubinis colis druskos, pridėtas prie vandens tūrio, nepadidins vandens tūrio kubiniu coliu. Supaprastintas paaiškinimas yra tas, kad vandens molekulės sandariai susilieja aplink druskos molekules ir susispaudžia arčiau nei tada, kai druskos nėra. Kai į vandens tūrį įdedama kubinis colis druskos, vandens tūris padidėja mažiau nei kubiniu coliu.

Kubinėje pėdoje sūraus vandens yra daugiau molekulių nei kubinėje pėdoje gėlo vandens, todėl jis sveria daugiau.

Prisiminkite, kad Archimedo principas teigia, kad į viršų nukreipiama jėga panardintą objektą yra lygi vandens, kurį jis išstumia, svoriui. Sūrus vanduo sveria daugiau nei gėlas vanduo, todėl jis daro didesnę jėgą į viršų panardintą objektą. Objektas, kuris išstumia kubinę pėdą gėlo vandens, patirs 62,4 svaro jėgą, o sūriame vandenyje – 64,1 svaro jėgą.

Gėlo vandens ir sūraus vandens keitimas

Šiuo metu galima daryti kai kurias bendras prognozes apie objekto (arba naro) plūdrumą, kai jis perkeliamas iš gėlo į sūrų vandenį ir atvirkščiai. Apsvarstykite šiuos atvejus:

Objektas, kuris yra neutraliai plūduriuojantisgėlas vanduo plūduriuos įdėjus į sūrų vandenį. Gėlavame vandenyje objekto svoris yra tiksliai lygus vandens, kurį jis išstumia, svoriui, o į apačią ir į viršų nukreiptos jėgos yra lygios. Kai objektas perkeliamas į sūrų vandenį, jo išstumiamo vandens svoris padidės, o aukštyn nukreipta jėga bus didesnė už jėgą žemyn. Objektas bus teigiamai plūduriuojantis sūriame vandenyje.
Sūriame vandenyje neutraliai plūduriuojantis objektas nuskęs, kai įdėtas į gėlą vandenį. Sūriame vandenyje objekto svoris yra tiksliai lygus vandens svoriui. kad jis pasislenka, o į viršų ir žemyn nukreiptos jėgos yra lygios. Kai objektas perkeliamas į gėlą vandenį, vandens, kurį jis išstumia, svoris sumažės, o žemyn nukreipta jėga objektą bus didesnė už jėgą aukštyn. Objektas bus neigiamai plūduriuojantis gėlame vandenyje.
Sūriame vandenyje neigiamai arba teigiamai plūduriuojantis objektas taps neigiamesnis, kai jis bus patalpintas į gėlą vandenį, bet negalime numatyti, ar jis nuskęs, ar plūduriuos be daugiau informacijos. Gėlame vandenyje objektas patirs silpnesnę jėgą aukštyn nei sūriame vandenyje, o gėlame vandenyje jis bus ne toks plūduresnis. Tačiau norint nustatyti, ar objektas nuskęs, ar plūduriuos, būtina žinoti tikslų objekto svorį ir tikslų vandens, kurį jis išstumia, svorį.
Objektas, kuris neigiamai arba teigiamai plūduriuoja gėlame vandenyje, padidės į sūrų vandenį, tačiau negalime numatyti, ar jisnuskęs arba plūduriuos neturėdamas daugiau informacijos. Sūriame vandenyje objektas patirs didesnę jėgą aukštyn nei gėlame, o sūriame vandenyje jis bus plūduresnis. Tačiau norint nustatyti, ar objektas nuskęs, ar plūduriuos, būtina žinoti tikslų objekto svorį ir tikslų vandens, kurį jis išstumia, svorį.

Narytojo svėrimas

Akivaizdu, kad sūriame vandenyje naras bus plūduresnis nei gėlame, todėl turės atitinkamai pakoreguoti savo svorį. Nardytojas sūriame vandenyje turės neštis daugiau svorio nei gėlame vandenyje. Svorio dydis, kurį naras turi nešti, priklausys nuo įvairių veiksnių, įskaitant jo kūno masę, apsaugą nuo poveikio, bako tipą ir jo nardymo įrangą.

Naro svorio diržas sudaro tik mažą procentą jo bendro svorio; jo kūno svoris, bakas ir nardymo įranga taip pat turi įtakos jo svoriui ir kūnui besileidžiančios jėgos. Keisdami nardymo vietas narai dažnai keičia hidrokostiumus (arba sausus kostiumus) ir kitą įrangą, o jėga, nukreipta aukštyn, gali skirtis priklausomai nuo šių veiksnių ir vandens tipo.

Neįmanoma numatyti būtino atskiro naro svorio pokyčio, nežinant jo vandens poslinkio, bendro svorio ir vandens, kuriame jis nardys, druskingumo. Lengviausias būdas narui nustatyti tinkamą svorį yra atlikti plūdrumo testą, kai pereina iš gėlo vandens į sūrų vandenį ir kai jis keičia nardymo įrangą. Tačiau duotakad visi veiksniai išlieka tokie patys, išskyrus vandens tipą, narui gali tekti beveik padvigubinti savo svorį, kai pereina iš gėlo vandens į sūrų vandenį, arba perpus, kai keičia iš sūraus į gėlą vandenį.

Papildomi klausimai

Kad reikalai būtų dar sudėtingesni, sūraus vandens druskingumas visame pasaulyje skiriasi. Kai kurie vandens telkiniai gali būti sūresni nei kiti. Žinoma, sūresniame vandenyje naras bus pozityvesnis. Vidutinis kubinės pėdos sūraus vandens svoris yra 64,1 svaro, tačiau Negyvojoje jūroje kubinė pėda vandens sveria apie 77,3 svaro! Naras Negyvojoje jūroje būtų daug judresnis.

Temperatūra taip pat turi įtakos vandens tankiui. Š altas vanduo yra tankesnis nei šiltas. Vanduo pasiekia maksimalų tankį esant maždaug 39,2 °F, o naras, kuris leidžiasi į labai š altą vandenį, gali pastebėti, kad jis yra šiek tiek neigiamesnis nei šiltesniame vandenyje.

Daugelyje nardymo vietų narui reikia judėti skirtingos temperatūros vandens (termoklinų) arba skirtingo druskingumo (haloklinų) sluoksniais. Naras, judantis tarp šių sluoksnių, pastebės savo plūdrumo pokyčius.

Objektai (pvz., narai) sūriame vandenyje bus plūduresni nei gėlame vandenyje. Norint nuspėti naro plūdrumą, reikia žinoti jo bendrą svorį, įskaitant įrangą, taip pat vandens, kurį jis išstumia, svorį. Prieš nardymą atlikti plūdrumo patikrinimą yra daug lengviau, nei bandyti matematiškai nustatyti svorio kiekį, kurį naras turi neštis. Be to, narai, naudojantys aliuminio bakus, turės pasisverti, kad kompensuotųbako plūdrumo pasikeitimas nardymo metu; ištuštėjus aliuminio bakas taps plūduresnis.