Ujuvus soolases vees vs magevesi sukeldumiseks

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-07 18:23

Objekt on soolases vees ujuvam kui magevees, aga miks? Objekti ujuvus määratakse kahe jõuga:

• Allasuunav jõud: võrdub objekti kaaluga
• Ülessuunav jõud: võrdub vee massiga, mida objekt välja tõrjub (seda tuntakse Archimedese põhimõttena)

Üles- ja allapoole suunatud jõud töötavad üksteisele vastandina. Nende jõudude mõjul objekt kas hõljub, upub või jääb vette rippuma. Objekti ujuvust saab kirjeldada kolmel viisil:

• Negatiivselt ujuv: Objekti kaal on suurem kui selle väljatõrjutava vee kaal. Objekt vajub.
• Positiivselt ujuv: Objekti kaal on väiksem kui selle vee kaal, mida see välja tõrjub. Objekt hõljub.
• Neutraalselt ujuv: Objekti kaal on täpselt võrdne selle väljatõrjutava vee kaaluga. Objekt jääb keset vett rippuma ega hõlju ega vaju.

Soolane vesi kaalub rohkem kui magevesi

Kuupjalg soolast vett kaalub (keskmiselt) 64,1 naela, samal ajal kui kuupjalg magedat vett kaalub vaid 62,4 naela. Põhjus, miksKaalu erinevus seisneb selles, et soolases vees on sool lahustunud.

Soola lahustamine vees suurendab vee tihedust ehk massi ruumalaühiku kohta. Kui vette lisatakse soola, reageerib see veemolekulidega, moodustades veega polaarse sideme, mis muudab soola ja vee molekulid ebatavalise mõjuga ümber:

Kuuptolli soola lisamine veekogusele ei suurenda vee mahtu kuuptolli võrra. Lihtsustatud seletus on see, et veemolekulid pakivad end tihed alt soolamolekulide ümber, pigistades üksteisele lähemale kui siis, kui soola pole. Kui veekogusele lisatakse kuuptoll soola, suureneb vee maht vähem kui kuuptolli võrra.

Kuupjalas soolases vees on rohkem molekule kui kuupjalas värskes vees ja seetõttu kaalub see rohkem.

Tuletame meelde, et Archimedese põhimõte väidab, et veealusele objektile mõjuv ülespoole suunatud jõud on võrdne selle väljatõrjutava vee massiga. Soolane vesi kaalub rohkem kui magevesi, seega avaldab see vee all olevale objektile suuremat ülespoole suunatud jõudu. Objektile, mis tõrjub kuupjala magedat vett, avaldab ülespoole suunatud jõud 62,4 naela, samas kui sama objekt soolases vees kogeb ülespoole suunatud jõudu 64,1 naela.

Mageda vee ja soolase vee vahel vahetamine

Siinkohal on võimalik teha mõningaid üldisi ennustusi objekti (või sukelduja) ujuvuse kohta, kui see viiakse mageveest soolasesse vette ja vastupidi. Mõelge järgmistele juhtumitele:

• Objekt, mis ujub neutraalseltmage vesi ujub soolasesse vette asetamisel. Magedas vees on objekti kaal täpselt võrdne selle vee massiga, mille see välja tõrjub, ning objektile suunatud alla- ja ülespoole suunatud jõud on võrdsed. Kui objekt viiakse soolasesse vette, suureneb selle väljatõrjutava vee kaal ja ülespoole suunatud jõud on suurem kui allapoole suunatud jõud. Objekt ujub soolases vees positiivselt.
• Soolases vees neutraalselt ujuv objekt vajub magevette asetades. Soolases vees on eseme kaal täpselt võrdne vee kaaluga et see nihkub ning objektile suunatud üles- ja allapoole suunatud jõud on võrdsed. Kui objekt viiakse magevette, väheneb selle väljatõrjutava vee kaal ja objektile mõjuv allapoole suunatud jõud on suurem kui ülespoole suunatud jõud. Objekt on magevees negatiivselt ujuv.
• Soolases vees negatiivselt või positiivselt ujuv objekt muutub magevette asetades negatiivselt ujuvamaks, kuid me ei saa ilma lisateabeta ennustada, kas see upub või hõljub. Objekt kogeb magevees nõrgemat ülespoole suunatud jõudu kui soolases vees ja on magedas vees vähem ujuv. Kuid selleks, et teha kindlaks, kas objekt upub või hõljub, on vaja teada objekti täpset kaalu ja vee täpset massi, mida see välja tõrjub.
• Magevees negatiivselt või positiivselt ujuv objekt muutub soolasesse vette asetamisel positiivselt ujuvamaks, kuid me ei saa ennustada, kas see onupub või hõljub ilma täiendava teabeta. Objekt kogeb soolases vees tugevamat ülespoole suunatud jõudu kui magevees ja on soolases vees ujuvam. Kuid selleks, et teha kindlaks, kas objekt upub või hõljub, on vaja teada objekti täpset kaalu ja vee täpset massi, mida see välja tõrjub.

Sukelduja kaalumine

On selge, et sukelduja ujub soolases vees paremini kui magevees ja peab oma kaalu vastav alt kohandama. Sukelduja peab soolases vees kandma rohkem raskust kui magevees. Kaalu suurus, mida sukelduja peab kandma, sõltub paljudest teguritest, sealhulgas tema kehamassist, kokkupuute kaitsest, kaasasoleva paagi tüübist ja sukeldumisvarustusest.

Sukelduja raskusvöö moodustab vaid väikese protsendi tema kogukaalust; tema kehakaal, paak ja sukeldumisvarustus mõjutavad samuti tema kaalu ja keha allapoole suunatud jõudu. Sukeldujad vahetavad sukeldumiskohta vahetades sageli märjuriideid (või kuivülikondi) ja muud varustust ning sukeldujale ülespoole suunatud jõud võib olenev alt nendest teguritest ja ka vee tüübist erineda.

Individuaalse sukelduja vajalikku kaalumuutust on võimatu ennustada, teadmata tema veeväljasurvet, kogumassi ja vee soolsust, millesse ta sukeldub. Lihtsaim viis sukelduja jaoks õige kaalu määramiseks on tehke ujuvuse test alati, kui vahetate värske ja soolase vee vahel ning kui ta vahetab sukeldumisvarustust. Siiski antudet kõik tegurid jäävad samaks, välja arvatud vee tüüp, võib sukelduja pea kahekordistada oma kaalu, kui ta liigub mageveelt soolasele veele, või poole võrra, kui ta vahetab soolase vee vastu.

Täiendavad kaalutlused

Asja keerulisemaks muutmiseks on soolase vee soolsus maailmas erinev. Mõned veekogud võivad olla soolasemad kui teised. Muidugi ujub sukelduja soolasemas vees positiivselt. Kuupjala soolase vee keskmine kaal on 64,1 naela, kuid Surnumeres kaalub kuupjalg vett umbes 77,3 naela! Sukelduja oleks Surnumeres oluliselt ujuvam.

Temperatuur mõjutab ka vee tihedust. Külm vesi on tihedam kui soe vesi. Vesi saavutab maksimaalse tiheduse umbes 39,2 ° F juures ja väga külma vette sattunud sukelduja võib märgata, et ta on veidi negatiivsem alt ujuv kui soojemas vees.

Paljud sukeldumiskohad nõuavad, et sukelduja liiguks läbi erineva veetemperatuuriga kihtide (termokliinid) või erineva soolsusega kihtide (halokliinid). Nende kihtide vahel liikuv sukelduja märkab muutusi oma ujuvuses.

Objekted (nt sukeldujad) on soolases vees ujuvamad kui magevees. Sukelduja ujuvuse ennustamiseks on vaja teada tema kogumassi, sealhulgas varustust, ja ka vee massi, mida ta välja tõrjub. Enne sukeldumist on ujuvuse kontrollimine palju lihtsam kui katse matemaatiliselt kindlaks teha raskuse kogust, mida sukelduja peaks kandma. Lisaks peavad alumiiniumpaake kasutavad sukeldujad kaalu kompenseerimiseks kaalumapaagi ujuvuse muutus sukeldumise ajal; alumiiniumpaak muutub tühjendades paremini ujuvamaks.