Flytkraft i s altvatten kontra sötvatten för dykning

2024 Författare: Cyrus Reynolds | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-09 07:14

Ett föremål är mer flytande i s altvatten än i sötvatten, men varför? Ett föremåls flytkraft bestäms av två krafter:

• Den nedåtgående kraften: lika med objektets vikt
• Den uppåtriktade kraften: lika med vikten av vattnet som föremålet förskjuter (detta kallas Arkimedes princip)

De uppåtgående och nedåtgående krafterna arbetar i opposition till varandra. Som ett resultat av dessa krafter kommer föremålet antingen att flyta, sjunka eller förbli svävande i vattnet. Objektets flytkraft kan beskrivas på ett av tre sätt:

• Negativt flytande: Föremålets vikt är större än vikten av vattnet som det tränger undan. Objektet kommer att sjunka.
• Positivt flytande: Föremålets vikt är mindre än vikten av vattnet som det tränger undan. Objektet kommer att flyta.
• Neutrally Buoyant: Föremålets vikt är exakt lika med vikten av vattnet som det tränger undan. Objektet kommer att förbli svävande mitt i vattnet och kommer varken att flyta eller sjunka.

S altvatten väger mer än färskvatten

En kubikfot s altvatten väger (i genomsnitt) 64,1 lbs, medan en kubikfot sötvatten endast väger 62,4 lbs. Anledningen tillskillnaden i vikt är att s altvatten har löst s alt i sig.

Att lösa upp s alt i vatten ökar vattnets densitet, eller massa per volymenhet. När s alt tillsätts vatten reagerar det med vattenmolekylerna och bildar en polär bindning med vattnet som omordnar s alt- och vattenmolekylerna med en ovanlig effekt:

En kubiktum s alt som läggs till en volym vatten ökar inte vattenvolymen med en kubiktum. En förenklad förklaring är att vattenmolekylerna packar sig tätt runt s altmolekylerna - de klämmer närmare varandra än de gör när s altet inte är närvarande. När en kubiktum s alt läggs till en volym vatten ökar vattenvolymen med mindre än en kubiktum.

En kubikfot s altvatten har fler molekyler än en kubikfot sötvatten och väger därför mer.

Kom ihåg att Arkimedes princip säger att den uppåtriktade kraften på ett nedsänkt föremål är lika med vikten av vattnet som det tränger undan. S altvatten väger mer än sötvatten, så det utövar en större kraft uppåt på ett föremål under vatten. Ett föremål som tränger undan en kubikfot sötvatten kommer att uppleva en uppåtgående kraft på 62,4 lbs, medan samma föremål i s altvatten kommer att uppleva en uppåtgående kraft på 64,1 lbs.

Byte mellan färskvatten och s altvatten

Vid denna punkt är det möjligt att göra några allmänna förutsägelser om ett objekts (eller en dykares) flytförmåga när det flyttas från sött till s altvatten och vice versa. Tänk på följande fall:

• Ett föremål som är neutr alt flytande isötvatten kommer att flyta när det placeras i s altvatten. I sötvatten är föremålets vikt exakt lika med vikten av vattnet som det tränger undan, och de nedåtgående och uppåtriktade krafterna på föremålet är lika. När föremålet flyttas till s altvatten kommer vikten av vattnet det tränger undan att öka och den uppåtriktade kraften blir större än den nedåtgående kraften. Objektet kommer att vara positivt flytande i s altvatten.
• Ett föremål som är neutr alt flytande i s altvatten kommer att sjunka när det placeras i sötvatten. I s altvatten är föremålets vikt exakt lika med vattnets vikt att den förskjuts, och de uppåt- och nedåtgående krafterna på föremålet är lika. När föremålet flyttas till sötvatten kommer vikten av vattnet det förskjuter att minska, och den nedåtriktade kraften på föremålet blir större än den uppåtriktade kraften. Objektet kommer att vara negativt flytande i sötvatten.
• Ett föremål som är negativt eller positivt flytande i s altvatten kommer att bli mer negativt flytande när det placeras i sötvatten - men vi kan inte förutse om det kommer att sjunka eller flyta utan mer information. Ett föremål kommer att uppleva en svagare kraft uppåt i sötvatten än i s altvatten och kommer att vara mindre flytande i sötvatten. Men för att avgöra om föremålet kommer att sjunka eller flyta, är det nödvändigt att veta den exakta vikten av föremålet och den exakta vikten av vattnet som det tränger undan.
• Ett föremål som är negativt eller positivt flytande i sötvatten kommer att bli mer positivt flytande när det placeras i s altvatten - men vi kan inte förutse om detkommer att sjunka eller flyta utan mer information. Ett föremål kommer att uppleva en starkare uppåtgående kraft i s altvatten än i sötvatten, och kommer att vara mer flytande i s altvatten. Men för att avgöra om föremålet kommer att sjunka eller flyta, är det nödvändigt att veta den exakta vikten av föremålet och den exakta vikten av vattnet som det tränger undan.

Weighting a Scuba Diver

Det är klart att en dykare kommer att vara mer positivt flytande i s altvatten än han kommer att vara i sötvatten, och kommer att behöva justera sina vikter därefter. Dykaren kommer att behöva bära mer vikt i s altvatten än vad han kommer att behöva bära i sötvatten. Hur mycket vikt dykaren måste bära beror på en mängd olika faktorer, inklusive hans kroppsmassa, hans exponeringsskydd, vilken typ av tank han bär och hans dykutrustning.

En dykares viktbälte är bara en liten procentandel av hans totala vikt; hans kroppsvikt, tank och dykutrustning bidrar också till hans vikt och den nedåtgående kraften på hans kropp. Dykare byter ofta våtdräkt (eller torrdräkt) och annan utrustning när de byter dykplats, och kraften uppåt på dykaren kan variera beroende på dessa faktorer, såväl som beroende på typen av vatten.

Det är omöjligt att förutsäga den nödvändiga viktförändringen för en enskild dykare utan att känna till hans vattenförskjutning, totalvikt och s alth alten i vattnet han kommer att dyka i. Det enklaste sättet för en dykare att bestämma korrekt viktning är att utföra ett flyttest närhelst han byter mellan söt- och s altvatten, och när han byter en del av sin dykutrustning. Dock givetatt alla faktorer förblir desamma förutom vattentypen, kan en dykare behöva nästan fördubbla sin vikt när han går från sött till s altvatten eller halvera den när man byter från s alt till sötvatten.

Ytterligare överväganden

För att göra saken mer komplicerad varierar s alth alten i s altvatten runt om i världen. Vissa vattendrag kan vara s altare än andra. Naturligtvis kommer en dykare att vara mer positivt flytande i s altare vatten. Medelvikten för en kubikfot s altvatten är 64,1 lbs, men i Döda havet väger en kubikfot vatten cirka 77,3 lbs! En dykare skulle vara betydligt mer flytande i Döda havet.

Temperaturen påverkar också vattnets densitet. Kallt vatten är tätare än varmt vatten. Vatten når sin maximala densitet vid cirka 39,2° F, och en dykare som ger sig ut i mycket kallt vatten kanske märker att han är lite mer negativt flytande än i varmare vatten.

Många dykplatser kräver att en dykare rör sig genom lager med olika vattentemperaturer (termokliner) eller lager med olika s alth alter (halokliner). En dykare som rör sig mellan dessa lager kommer att märka förändringar i sin flytförmåga.

Föremål (som dykare) kommer att vara mer flytande i s altvatten än i sötvatten. Att förutsäga en dykares flytkraft kräver att man känner till hans totala vikt, inklusive redskap, samt vikten av vattnet han förskjuter. Det är mycket lättare att utföra en flytkontroll innan ett dyk än att försöka matematiskt bestämma mängden vikt som en dykare ska bära. Dessutom kommer dykare som använder aluminiumtankar att behöva väga sig för att kompenseraflytkraftsbyte av tanken under ett dyk; en aluminiumtank blir mer positivt flytande när den töms.