Fizica scufundării și legile sale Cursuri de scufundări și magazin de scufundări
Știm cu toții că dacă lăsăm un obiect liber la o anumită înălțime va cădea, că dacă amestecăm cu o lingură zahărul pe care îl punem în cafea se va dizolva, știm că o piatră se scufundă și că lemnul plutește etc.
Toate aceste fenomene, pe care le avem în vedere, chiar și inconștient în acțiunile noastre, sunt guvernate de principii și legi fizice. Ei bine, sub apă, situația se schimbă, deoarece aplicarea acestor legi într-un mediu care nu este al nostru, cel acvatic, produce rezultate diferite, iar altele cu care nu suntem obișnuiți intră în joc.
Pe măsură ce scufundăm, vom observa câteva diferențe de bază, cu care, deși la început ciudate, ne vom obișnui. Viziunea noastră va fi mult scurtată la distanță. Sunete, deși rare, le vom percepe într-o nouă dimensiune. Atingerea noastră va deveni mai puțin sensibilă, mai ales dacă apa este rece. Mirosul nu va fi folosit. Gustul nu ne va fi util decât pentru a aprecia „aroma” aerului din sticla noastră, întotdeauna puțin diferită de ceea ce suntem obișnuiți să respirăm afară, precum și de cea a apei care ne înconjoară, fie că este sărată sau dulce.
Vom vedea de ce un obiect plutește sau se scufundă în apă, ce se întâmplă cu presiunea la scufundare, care este relația sa cu volumul și cum ar trebui să acționăm.
Viziunea subacvatică
Dacă deschidem ochii sub apă atunci când ne scăldăm într-o piscină cu ape curate, nu vom putea vedea clar. ni se va oferi o imagine neclară. Pe de altă parte, într-un acvariu putem vedea peștii și obiectele pe care le conține scufundate în detaliu.
Diferența este că, în primul caz, ochii noștri sunt în contact direct cu apa, în timp ce în acvariu există un pahar transparent care permite un strat de aer între apă și ochi.
Din razele de lumină care ajung la suprafața apei, există o parte care se reflectă în ea (cu cât soarele este mai mare de verticală), în timp ce o altă parte pătrunde în ea, totuși se confruntă cu o abatere când pleacă din aer mediu până la cel apos, deoarece sunt de densitate diferită. Primul se numește reflexie, în timp ce al doilea fenomen este cunoscut sub numele de refracție (ceea ce înseamnă că, dacă privim un obiect parțial inserat în el din afara apei, acesta pare a fi „rupt”).
Din același motiv, lumina când trece de la mediul aerisit (în interiorul măștii) la cea apoasă, face ca sub apă obiectele să pară cu o a treia parte mai mare decât sunt de fapt și cu un sfert mai aproape.
Un alt fenomen pe care va trebui să-l suportăm va fi cantitatea mai mică de lumină, deoarece partea subacvatică a acesteia va fi absorbită, deviată și reflectată, pierzând capacitatea de lumină pe măsură ce adâncimea crește.
Rezultatul este că, cu cât coborâm mai mult, cu atât vom avea mai puțină lumină. Culorile vor varia, de asemenea: Lumina albă este formată din diferite culori (și, așa cum se știe, sunt roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet) și acestea sunt absorbite pe măsură ce adâncimea crește. Primele culori care dispar sunt roșu, portocaliu și galben. și așa mai departe în ordinea indicată. Întorcând peisajul, pe măsură ce coborâm, într-o nuanță verzuie, tindând spre albastru, până ajungem (de la 50-60 metri) la un albastru monocrom, din ce în ce mai întunecat. Dacă am aprinde o lumină, am restabili brusc toate culorile, de unde și utilitatea de a purta o lanternă între echipamentul de scufundare, singura modalitate de a percepe culorile la o anumită adâncime.
În apă, sunetele călătoresc mult mai bine și mai repede decât în aer, la aproximativ cinci ori mai mult decât viteza. Aceasta înseamnă că sunetele vor fi mai ușor de auzit. Cu toate acestea, ne va fi dificil să distingem de ce direcție vine.
Principiul arhimedic:
„Un corp total sau parțial scufundat într-un lichid are o forță ascendentă egală cu greutatea lichidului deplasat”
Dacă intrăm în apa din cadă acasă, vom vedea că nivelul apei crește. Ei bine, acea cantitate de apă care a „crescut”, măsurată în litri, este egală cu volumul părții corpului nostru pe care am scufundat-o. Cu cât scufundați mai mult, cu atât crește nivelul. Și când ieși din cadă, vezi că coboară. Numim acea cantitate de deplasare a apei .
Să continuăm cu exemplul căzii. Suntem deja înăuntru și apa ne acoperă aproape întregul corp. Vom percepe că cântărim mult mai puțin. Cu toate acestea, corpul nostru rămâne același și cântărește la fel. Ceea ce se întâmplă cu adevărat este că atunci când ne scufundăm în apă, corpul nostru, ca oricare altul, experimentează o împingere ascendentă egală cu greutatea apei pe care o deplasează. De aceea avem senzația de a fi mai ușori; și este că în apă greutatea noastră este aparent mai mică.
Dacă am lăsa o minge de ping-pong și o minge de plumb de aceeași dimensiune, ambele ar deplasa aceeași cantitate de apă. În primul caz, ar pluti, deoarece mingea de ping-pong cântărește mai puțin decât apa pe care o deplasează, în timp ce în al doilea caz, bila de plumb s-ar scufunda, deoarece greutatea sa este mai mare decât cea a apei pe care o deplasează. Prin urmare, putem spune că un corp pluteste atunci când cântărește mai puțin decât apa pe care o deplasează; și invers: se scufundă atunci când cântărește mai mult.
Corpul uman, în medie, are o greutate foarte asemănătoare cu cea a apei. Aceasta presupune că pentru fiecare kilogram de greutate deplasează un litru de apă, care, de asemenea, cântărește 1 kg. Vom accepta că, fiind scufundat, nu se scufundă și nici nu plutește. Un scafandru scufundat va fi practic echilibrat. Vom spune că are o flotabilitate neutră. De asemenea, vom spune că mingea de ping-pong are flotabilitate pozitivă și mingea de plumb are flotabilitate negativă.
Am văzut că forța ascendentă care acționează asupra unui corp parțial sau total scufundat este egală cu greutatea lichidului deplasat. Această greutate depinde de densitatea lichidului și de volumul corpului scufundat.
Apa de mare conține mai multe minerale și săruri dizolvate decât apa dulce, motiv pentru care cântărește mai mult și este mai densă. Un scafandru scufundat în apă de mare va deplasa aceeași cantitate de apă ca și el însuși scufundat în apă dulce; Cu toate acestea, deoarece greutatea apei de mare va fi mai mare decât cea a apei dulci, forța (sau forța ascendentă) va fi mai mare în primul caz decât în al doilea. De aceea corpurile tind să plutească mai bine în apa mării decât în apa dulce.
Este relativ ușor pentru noi să ne scufundăm și să plutim dacă ne îmbrăcăm doar în costume de baie. Cu toate acestea, atunci când folosim un costum de scufundare, volumul nostru crește considerabil, astfel că dobândim o flotabilitate pozitivă și devine foarte dificil să scufundăm. Din acest motiv, este necesar să utilizați balast suplimentar, pentru a experimenta din nou flotabilitate neutră sau negativă.
Același principiu servește și ca bază pentru funcționarea jachetei hidrostatice. Un scafandru cu un volum mai mare va deplasa mai multă apă decât un scafandru cu un volum mai mic. Când un scafandru scufundat în apă își umflă BC, ceea ce face este să-și mărească volumul, fără să-și schimbe greutatea. Pe măsură ce volumul său crește, volumul de apă deplasată crește și el, crescând astfel tracțiunea și dobândind flotabilitate pozitivă.