Закон Архімеда для чайників!

Я добре його пам'ятаю - Архімеда - грецького хлопця, який одного разу забрався у свою ванну і звернув увагу на те, що у той момент, коли він опинився у ванні, рівень води піднявся. Чим велику частину свого тіла він занурював у ванну, тим важче було залишатися на дні, і тим більше води піднімалося і випліскувалося через край ванни. Це сталося приблизно в 287 році до нашої ери. Він дійшов наступного висновку: "Якщо предмет повністю або частково занурений в рідину, то виникає спрямована вгору сила, рівна вазі води", що витісняється, - так що ж це означає?

Він став осмислювати пережите у ванні і спробував зрозуміти, що б це означало. Передусім, він вирішив провести експеримент. Він ще раз заповнив ванну до самих країв. Потім він помістив предмет у ванну, але цього разу він зібрав усю воду, що виплеснулася через краї, а потім він зважив усю воду, що виплеснулася. Але іноді предмет, що поміщається у воду, не тонув, або тонув повільніше за інших. Він дійшов висновку, що деяка сила діяла на предмети і або утримувала їх на плаву, або уповільнювала швидкість, з якою вони йшли на дно. Ця сила була різною для різних предметів, іноді сила була достатньою для того, щоб утримувати предмет на поверхні, іноді - ні, і об'єкт тонув.
Щоб укоротити довгу історію (і вирізувати більше фізики!), ця сила дорівнюватиме вазі води, що витісняється предметом.
Якщо сила (чи вага води, що витісняється) більше ваги предмета, він плаватиме. Якщо менше - предмет потоне. Це і є закон Архімеда!

Тепер давайте перенесемо цю ідею в наш морський світ і передусім подивимося на човни. Помістимо човен в море. Вона витіснятиме воду. Вага цієї води, що витісняється, дорівнюватиме силі, діючій на човен. Якщо виникаюча сила буде більше ваги човна, вона знаходитиметься на плаву. Якщо ми завантажуватимемо все більше і більше спорядження на човен, в якій те момент вага перевершить силу, спрямовану вгору… і човен потоне!

Що вам необхідно зрозуміти, це те, як цей Закон впливає на вас під час занурення. Спершу, представте дайвера, що важить 100 кг і одягненого в костюм. Тепер він входить у воду (тепер він стає предметом, частково або повністю зануреним в рідину). Виштовхуюча сила, діюча на нього, дорівнюватиме вазі рідини, що витісняється ним. Якщо він витісняє 100 кг або більше, дайвер плаватиме на поверхні. Якщо він витісняє менше 100 кг, він потоне. Зрозуміло? Більшість дайверів в цій ситуації плаватимуть, якщо вони не мають дуже високої щільності!!! Якщо ви носите великий, товстий неопреновий костюм, ви витіснятимете більше води, ніж у випадку з тоншим мембранним костюмом, означає, ваша плавучість буде вища, і для того, щоб почати занурення, виявитися під водою, вам знадобиться важчий вантажний пояс, щоб пересилити плавучість, що створюється костюмом.

Гідрокостюми для дайвінгу

Під водою усе ставати ще цікавіше. Візьмемо дайвера, що має нейтральну плавучість, тобто що знаходиться в стаціонарному положенні в товщі води, і припустимо, що він не дихає. Він статичний - тобто виштовхуюча сила, діюча на нього, дорівнюватиме силі, спрямованій вниз і залежною від його ваги. Під час вдиху відбуваються дві речі. По-перше, його щільність зменшується, по-друге, він витісняє більше води. Відповідно до закону Архімеда, діюча на нього виштовхуюча сила зросте, тобто він почне підніматися. І навпаки, під час видиху він втрачає частину виштовхуючої сили і починає тонути. На жаль, для дайверів при русі вниз або вгору існує затримка, пов'язана з опором, виникаюча завдяки опору, що створюється вашим тілом і спорядженням. Навичка контролю плавучості полягає в розумінні того, як це відбувається, і виробити певний ритм і малюнок дихання. Необхідно видихати, як тільки ви починаєтеся підводитися, і навпаки - це мінімізує амплітуду рухів.

Освоєння контролю плавучості

Я бачив безліч дайверів, молодих і літніх, які втрачали контроль над своєю плавучістю під водою, і що щиро не розуміють причини події. Вони намагаються зрозуміти, що ж відбувається, і неконтрольовано вилітають на поверхню. Хороший інструктор зможе вирішити ситуацію перш, ніж вона почне представляти реальну небезпеку, але давайте вникнемо в проблему. З якоїсь причини у вас виникла "позитивна плавучість" - і в дев'яти випадках з десяти це пов'язано із зробленим вами вдихом, як правило - занадто глибоким. Може ви злякалися, побачивши здоровенного лобстера? Може, ви подумали, що так буде кращий. Яка б не була причина, виштовхуюча сила, діюча, на вас, зросла, оскільки збільшився об'єм води, що витіснялася. Ви почнете рухатися вгору. Ви не хотіли, щоб це відбувалося, ви не розумієте, що відбувається, ви починаєте робити дії - наприклад, починаєте рухати руками і ногами, намагаючись відновити баланс - і усім цим м'язам знадобитися що? - кисень! Таким чином вам знову необхідно робити вдих… потім видих… І кожен вдих додаватиме вам позитивну плавучість. Крім того, повітря у вашому компенсаторі, і у вашому костюмі, і в матеріалі костюма (якщо ви використовуєте неопреновий костюм) розшириться у міру того, як ви спливатимете, оскільки зовнішній тиск при цьому знижуватиметься. Це викличе ще більшу підйомну силу (дивися Закон Бойля). Це ще збільшить ефект, і ви почнете стрімкий підйом!

Що ж зробити, щоб зупинити це? Відповідь проста: як тільки ви починаєте втрачати контроль над вашою плавучістю - ВИДИХАЙТЕ! Швидкість вашого спливання знизиться. Розслабтеся (щоб вам не доводилося так напружено дихати) - і тоді ви знову почнете занурюватися (поки ви не захочете знову вдихнути). Немає ніякої необхідності махати руками і ногами, немає нужди хапатися за клапани компенсатора, що труять, і скидати усе повітря, немає необхідності панікувати - просто видихніть, розслабтеся і насолоджуйтеся!