الطفو في المياه المالحة مقابل المياه العذبة للغوص

2024 مؤلف: Cyrus Reynolds | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-07 06:09

الجسم أكثر طفوًا في الماء المالح مما هو عليه في الماء العذب ، لكن لماذا؟ يتم تحديد طفو الكائن بواسطة قوتين:

• القوة الهابطة:تساوي وزن الكائن
• القوة الصاعدة:تساوي وزن الماء الذي يزيحه الجسم (يُعرف هذا بمبدأ أرخميدس)

القوى الصاعدة والهابطة تعمل في مواجهة بعضها البعض. نتيجة لهذه القوى ، سيطفو الجسم أو يغرق أو يظل معلقًا في الماء. يمكن وصف طفو الكائن بإحدى الطرق الثلاث:

• عائم سلبيًا:وزن الجسم أكبر من وزن الماء الذي يزيحه. سيغرق الكائن.
• طفو إيجابي:وزن الشيء أقل من وزن الماء الذي يزيحه. سيطفو الكائن.
• عائم محايد:وزن الجسم يساوي تمامًا وزن الماء الذي يزيحه. سيبقى الكائن معلقًا في منتصف الماء ولن يطفو أو يغرق.

الماء المالح يزن أكثر من الماء العذب

تزن القدم المكعبة من الماء المالح (في المتوسط) 64.1 رطلاً ، بينما تزن القدم المكعبة من الماء العذب 62.4 رطلاً فقط. سبب الالفرق في الوزن أن الماء المالح به ملح مذاب.

يؤدي إذابة الملح في الماء إلى زيادة كثافة الماء ، أو الكتلة لكل وحدة حجم. عندما يضاف الملح إلى الماء ، فإنه يتفاعل مع جزيئات الماء ، مكونًا رابطة قطبية مع الماء الذي يعيد ترتيب جزيئات الملح والماء بتأثير غير عادي:

إن إضافة بوصة مكعبة من الملح إلى حجم من الماء لن تزيد من حجم الماء بمقدار بوصة مكعبة. التفسير المبسط هو أن جزيئات الماء تحزم نفسها بإحكام حول جزيئات الملح - تقترب من بعضها أكثر مما تفعل عندما لا يكون الملح موجودًا. عند إضافة بوصة مكعبة من الملح إلى حجم من الماء ، يزداد حجم الماء أقل من بوصة مكعبة.

تحتوي القدم المكعبة من الماء المالح على جزيئات أكثر من القدم المكعبة من الماء العذب ، وبالتالي فهي تزن أكثر.

تذكر أن مبدأ أرخميدس ينص على أن القوة الصاعدة على جسم مغمور تساوي وزن الماء الذي يزيحه. يزن الماء المالح أكثر من الماء العذب ، لذلك فهو يمارس قوة تصاعدية أكبر على الجسم المغمور. الجسم الذي يزيح قدمًا مكعبة من الماء العذب سيواجه قوة تصاعدية قدرها 62.4 رطلاً ، في حين أن الجسم نفسه في الماء المالح سيواجه قوة تصاعدية تبلغ 64.1 رطلاً.

التغيير بين المياه العذبة والمياه المالحة

في هذه المرحلة ، من الممكن عمل بعض التنبؤات العامة حول طفو كائن (أو غطاس) عند نقله من المياه العذبة إلى المياه المالحة والعكس صحيح. تأمل الحالات التالية:

• كائن يتميز بالطفو بشكل محايدسوف تطفو المياه العذبة عند وضعها في الماء المالحفي الماء العذب ، وزن الجسم يساوي تمامًا وزن الماء الذي يزيحه ، وتكون القوى الصاعدة والهابطة على الجسم متساوية. عندما يتم نقل الجسم إلى ماء مالح ، سيزداد وزن الماء الذي يزيحه وستكون القوة الصاعدة أكبر من القوة الهابطة. سيكون الجسم طافيًا بشكل إيجابي في الماء المالح.
• الجسم الطافي بشكل محايد في الماء المالح سيغرق عند وضعه في الماء العذب.في الماء المالح ، وزن الجسم يساوي تمامًا وزن الماء أنها تزيح ، والقوى الصاعدة والهابطة على الجسم متساوية. عندما يتم نقل الجسم إلى الماء العذب ، سينخفض وزن الماء الذي يزيحه ، وستكون القوة الهابطة على الجسم أكبر من القوة الصاعدة. سيكون الجسم عافياً سلبياً في المياه العذبة.
• سيصبح الشيء الذي يطفو سلبًا أو إيجابيًا في المياه المالحة أكثر ازدهارًا سلبًا عند وضعه في المياه العذبة - لكن لا يمكننا التنبؤ بما إذا كان سيغرق أو يطفو بدون مزيد من المعلومات.سيواجه الجسم قوة تصاعدية أضعف في المياه العذبة مقارنة بالمياه المالحة وسيكون أقل طفوًا في المياه العذبة. ومع ذلك ، لتحديد ما إذا كان الجسم سيغرق أو يطفو ، من الضروري معرفة الوزن الدقيق للجسم والوزن الدقيق للماء الذي يزيحه.
• سيصبح الشيء الذي يطفو سلبًا أو إيجابيًا في المياه العذبة أكثر ازدهارًا عند وضعه في المياه المالحة - لكن لا يمكننا التنبؤ بما إذا كانسيغرق أو يطفو بدون مزيد من المعلوماتسيختبر الجسم قوة تصاعدية أقوى في الماء المالح مقارنة بالمياه العذبة ، وسيكون أكثر قوة في الماء المالح. ومع ذلك ، لتحديد ما إذا كان الجسم سيغرق أو يطفو ، من الضروري معرفة الوزن الدقيق للجسم والوزن الدقيق للماء الذي يزيحه.

ترجيح غواص

من الواضح أن الغواص سيكون أكثر ازدهارًا في الماء المالح مما سيكون عليه في المياه العذبة ، وسيحتاج إلى ضبط أوزانه وفقًا لذلك. سيحتاج الغواص أن يحمل في الماء المالح وزنًا أكبر مما يحتاج إلى حمله في الماء العذب. يعتمد مقدار الوزن الذي يجب أن يحمله الغواص على مجموعة متنوعة من العوامل ، بما في ذلك كتلة جسمه ، وحماية التعرض له ، ونوع الخزان الذي يحمله ، ومعدات الغطس الخاصة به.

حزام وزن الغواص ليس سوى نسبة صغيرة من إجمالي وزنه ؛ يساهم وزن جسمه وخزانته ومعدات الغوص أيضًا في وزنه والقوة الهابطة على جسده. غالبًا ما يقوم الغواصون بتبديل ملابس الغوص (أو الملابس الجافة) وغيرها من المعدات عند تغيير مواقع الغوص ، وقد تختلف القوة الصاعدة على الغواص وفقًا لهذه العوامل ، وكذلك وفقًا لنوع الماء.

من المستحيل التنبؤ بتغيير الوزن الضروري للغواص دون معرفة إزاحة الماء والوزن الإجمالي وملوحة الماء الذي سيغطس فيه. أسهل طريقة للغواص لتحديد الوزن المناسب هي إجراء اختبار الطفو عند التبديل بين المياه العذبة والمياه المالحة ، وكلما قام بتغيير قطعة من معدات الغوص الخاصة به. ومع ذلك ، نظراأن تظل جميع العوامل كما هي باستثناء نوع الماء ، فقد يضطر الغواص إلى مضاعفة وزنه تقريبًا عند الانتقال من الماء العذب إلى الماء المالح أو خفضه إلى النصف عند التحول من الملح إلى الماء العذب.

اعتبارات إضافية

لجعل الأمور أكثر تعقيدًا ، تختلف ملوحة المياه المالحة حول العالم. قد تكون بعض المسطحات المائية أكثر ملوحة من غيرها. بالطبع ، سيكون الغواص أكثر ازدهارًا في المياه المالحة. يبلغ متوسط وزن القدم المكعبة من الماء المالح 64.1 رطلاً ، أما في البحر الميت ، فإن القدم المكعبة من الماء تزن حوالي 77.3 رطلاً! سيكون الغواص أكثر ازدهارًا في البحر الميت.

تؤثر درجة الحرارة أيضًا على كثافة الماء. الماء البارد أكثر كثافة من الماء الدافئ. يصل الماء إلى أقصى كثافة له عند حوالي 39.2 درجة فهرنهايت ، وقد يلاحظ الغواص الذي يغامر في الماء البارد جدًا أنه أكثر قوة من الماء الدافئ.

تتطلب العديد من مواقع الغوص غواصًا للتحرك عبر طبقات ذات درجات حرارة مختلفة للمياه (خطوط حرارية) أو طبقات ملوحة مختلفة (خطوط هالوكلين). الغواص الذي يتحرك بين هذه الطبقات سيلاحظ تغيرات في طفوه.

الأشياء (مثل الغواصين) ستكون أكثر انتعاشًا في المياه المالحة منها في المياه العذبة. يتطلب توقع طفو الغواص معرفة وزنه الإجمالي ، بما في ذلك الترس ، وكذلك وزن الماء الذي يزيحه. من الأسهل بكثير إجراء فحص الطفو قبل الغوص بدلاً من محاولة تحديد كمية الوزن التي يجب أن يحملها الغواص رياضيًا. بالإضافة إلى ذلك ، سيحتاج الغواصون الذين يستخدمون خزانات الألمنيوم إلى وزن أنفسهم لتعويضتغيير طفو الخزان أثناء الغوص ؛ سيصبح خزان الألمنيوم أكثر ازدهارًا عند تفريغه.