Меню

Какое давление испытывает ныряльщик на глубине 20 метров

Давление под водой в морских глубинах: как измерить

Со школьных лет всем известно, что вода плотнее воздуха. Из-за этого изменение давления под водой с погружением происходит быстрее, чем смена его при увеличении высоты. Так, при спуске на 10 метров происходит рост давления на одну атмосферу. В глубоких океанических впадинах, достигающих 10 тысяч метров, этот показатель составляет 1 тысячу атмосфер. Как узнать, как изменяется давление под водой и как оно влияет на живых существ, будет описано ниже.

Физические расчеты

Плотность соленой морской воды на 1-2% выше показателя пресной жидкости. Поэтому с определенной точностью можно высчитать, какое давление под водой, потому что при погружении на каждые 10 метров происходит его рост на одну атмосферу. К примеру, подводная лодка на глубине 100 метров испытывает давление в 10 атмосфер, что можно сравнить с показателями внутри парового котла в паровозе. Из этого следует, что каждому слою в море соответствует свой гидростатический показатель. Все подводные лодки снабжены манометрами, которые измеряют давление воды за бортом, на основании чего можно определить степень погружения.

На большой глубине становится заметной сжимаемость воды, поскольку ее плотность в глубоких слоях выше, чем на поверхности. И давление растет быстрее, чем по линейному закону, из-за чего график слегка отклоняется от прямой линии. Дополнительное давление, вызванное сжатием жидкости, увеличивается пропорционально квадрату. При спуске на 11 км оно составляет около 3% от всего давления на этой глубине.

Как исследуют моря и океаны

При изучении используются батискафы и батисферы. Батисфера — это стальной шар с пустотой внутри, который выдерживает очень высокое давление морских глубин. В стенку батисферы ставится иллюминатор — герметичное отверстие, закрытое прочными стеклами. Батисферу с исследователем опускают с корабля на стальном тросе до того слоя воды, который не может осветить прожектор. Благодаря этому приспособлению удавалось спуститься до 1 км. Батискафы с батисферой (укрепленной внизу большой цистерной из стали), которая заполнена бензином, может достигнуть еще большего погружения.

Поскольку плотность бензина меньше воды, подобная конструкция может перемещаться в море, словно дирижабль в воздухе. Вместо легкого газа используется бензин. При этом батискаф снабжен запасом балласта и двигателем, благодаря которому он, в отличии от батисферы, может перемещаться самостоятельно, не требуя связи с кораблем на поверхности.

Исследования давления под водой на глубине

Поначалу батискаф плавает по воде, словно всплывшая подводная ложка. Для начала погружения в пустые балластные отсеки вливается забортная вода, из-за чего конструкция начинает опускаться под воду все глубже и глубже, пока не достигнет дна. Для всплытия на поверхность выполняется сброс балласта, и без лишнего груза батискаф легко поднимается на поверхность.

Самое глубокое погружение с использованием батискафа было выполнено 23 января 1960 года, когда он пробыл 20 минут в Марианской впадине на глубине 10919 метров под водой, где давление составляло более 1150 атмосфер (расчет проводился с учетом повышения плотности жидкости из-за сжатия и солености). По итогу эксперимента исследователи обнаружили живых существ, обитающих даже в таких труднодоступных местах.

Давление воды

Ныряя, аквалангист или пловец сталкивается с гидростатическим давлением по всей поверхности тела, при этом оно превышает нормальные показатели его организма. Хотя тело водолаза может не соприкасаться с водой напрямую за счет резинового костюма, он сталкивается с тем же давлением, что оказывает влияние на тело пловца, поскольку воздух в скафандре требуется сжать с учетом показателей окружающей среды. Из-за этого даже подаваемый через шланг воздух для дыхания должен закачиваться с учетом давления воды на предполагаемой глубине. Тот же показатель обязан быть у воздуха, доставляемого из баллонов в маску аквалангиста. Таким образом, ныряльщикам приходится дышать воздухом с непривычными показателями.

Не поможет от давления и водолазный колокол или кессон, поскольку в нем следует сжать воздух, чтобы он не попал под колокол, то есть увеличить до показателей окружающей среды. По этой причине при постепенном погружении происходит постоянная подкачка воздуха с расчетом на давление воды на достигнутой глубине.

Высокие показатели плохо влияют на самочувствие и здоровье человека, из-за чего есть определенный предел, до которого могут работать люди без вреда для здоровья. Обычно при нырянии в водолазном костюме он достигает 40 метров, что соответствует 4 атмосферам. Опуститься на большую глубину водолаз может только в жестком скафандре, который примет на себя давление воды. В нем можно спокойно погрузиться до 200 метров.

Читайте также:  Мойка высокого давления промышленная своими руками

Влияние на здоровье человека

При долгом нахождении под водой при высоком давлении немалое количество воздуха растворится в крови и других биологических жидкостях тела. Если произойдет быстрый подъем водолаза на поверхность, то растворенный воздух начнет выделяться из крови в виде пузырьков. Резкое выделение пузырьков может привести к появлению сильной боли по всему телу и привести к кессонной болезни. Поэтому поднятие водолаза, долго проработавшего на большой глубине, может занять много времени (несколько часов), чтобы растворенный газ выделялся постепенно и без пузырьков.

Давление в море и морские животные

Хотя ранее были указаны огромные значения давления, имеющего место на дне моря, для морских животных это не столь существенные показатели. Местные обитатели могут в течении суток легко и спокойно переносить огромные колебания этого показателя. Однако некоторые такие животные очень плохо переносят резкую смену давления. К примеру, при извлечении на сушу морской окунь раздуется, особенно если его очень быстро извлечь из воды.

Атмосферное давление под водой достаточно просто рассчитывается. Достаточно запомнить, что на каждые 10 метров приходится 1 атмосфера. Однако на больших глубинах вступают в силу и другие показатели, такие как сжатие и плотность воды. В связи с чем придется проводить расчет с учетом этих значений.

Источник

Показатели давления воды на глубине

Глубина оказывает прямое воздействие на давление воды. Между ними прямая зависимость. Данное значение рассчитывается по специальной формуле. На различных участках глубоководья указанная величина заметно отличается.

Рассмотрим в статье особенности расчет и составляющие формулы, а также отличается ли давление на участках с разной глубиной.

Влияние глубины

Чем глубже происходит погружение в водную толщу, тем больше становится ее сила. Глубина прямо влияет на увеличение давление. Это значение возрастает пропорционально.

Чем глубже, тем больше плотность водной толщи. С каждым последующим опусканием тела возникает все большая разница между внешним и внутренним водным давлением.

На поверхности действует атмосферное давление. При опускании в воду помимо него тела начинают испытывать еще и гидростатическое сдавливание.

Даже на мелководье на тело оказывается суммарное влияние, состоящее из атмосферного и гидростатического. При нырянии внешнее воздействие на тело возрастает. Возникает разница из-за увеличения плотности среды.

Зависимость двух физических показателей

С каждым последующим опусканием на 10 м воздействие становится больше на 1 атмосферу. Уже при погружении на 100 метров тела испытывают давление, соизмеримое с тем, что создается в паровом котле.

С погружением общее давление как на человека, так и на любой другой объект, возрастает. На 10 м оно становится больше вдвое.

Прирост давления на глубоководье неодинаков:

  • На 10 м прирост составляет 100%.
  • На 20 м он уже уменьшается вдвое (50%).
  • На 40 он падает до 25%.
  • На 60 он уже меньше 20% и составляет 17%.

В воде помимо атмосферного давления возникает еще гидростатический прессинг. Он также называется избыточным. При нахождении в воде любой объект будет испытывать уже сумму двух давлений: атмосферного и избыточного.

Зависимость двух величин напрямую прослеживается при изучении состояния человека, находящегося в условиях глубоководья. Если поместить человека в глубоководную среду, то он не сможет сделать полноценный вдох.

Формула для расчета

Данный показатель повышается пропорционально погружению. Он рассчитывается по специальной формуле:

  • p — плотность среды. Примерно равна 1000 кг/м 2 .
  • g — это ускорение, которое придается телу силой тяжести. Это значение называется ускорением силы тяжести или свободного падения. На Земле данная величина примерно равняется 9,81 м/с 2 .
  • h — глубина, на которую погружается какой-либо объект. Высчитывается в метрах.

Формула является выражением закона Паскаля. По ней высчитывается значение гидростатического прессинга. Он напрямую зависит от высоты водного столба.

Произведение плотности (p) и ускорения (g) приблизительно равняется 0,1 атм. С каждым метром опускания на дно воздействие в водной среде повышается на 0,1 атм. Данное правило подтверждает тот факт, что чем глубже происходит опускание в толщу, тем выше становится показатель воздействия.

Сколько составляет на различных глубоководных участках?

Если какой-либо объект поместить в воду на один метр, то он будет испытывать на себе силу, равную 0,1 атм.

Предмет, погруженный на 2 м, уже станет испытывать прессинг величиной около 0,2.

С каждым последующим метром показатель будет возрастать на 0,1 атм. При 5 м значение равняется 0,5. При 10 оно будет уже равняться 1. Более точное число равняется 0,97 атмосферы.

Читайте также:  Внутренне черепное давление можно ли заниматься спортом

На глубоководье водная толща становится сжатой. Ее плотность увеличивается. Уже на 100 м сила будет практически равняться 10. Более точное число составляет 9,7.

На глубинном участке в 1 км водная среда будет сдавливать находящиеся в ней объекты примерно со значением в 97 атм. Поскольку при 100 м величина равна 9,7, то на 1000 м она увеличивается в 10 раз.

Изменение показателя на разных глубоководных участках представлено в таблице.

Глубина, на которую объект погружается в воду, в метрах Давление в атмосферах.
1 0,10
2 0,19
3 0,29
4 0,39
5 0,49
10 0,97
15 1,46
25 2,43
50 4,85
100 9,70
200 19,40
250 24,25
500 48,50
1000 97

При первых 10 метрах прирост невысокий и составляет 0,1 атмосферы. Дальше его показатель увеличивается.

Заключение

Глубина влияет на давление воды. С каждым метром движения объекта вглубь его показатель увеличивается на 0,1 атм. Уже на 10 м сдавливающая сила воды составляет почти 1 атмосферу. Зависимость обеих величин обусловлена плотностью воды, которая возрастает по мере движения тела в ней на дно.

Также на глубоководье происходит увеличение внешнего силового воздействия на объект. Если на поверхности тела испытывают воздействие только атмосферного давления, то в воде помимо него на них еще оказывается и гидростатическое.

При этом прирост воздействия на разных глубинных участках неодинаков. Особенно он высок при первых 10 м погружения. Дальше он начинает довольно быстро снижаться.

Источник

Мировой рекорд — самое глубокое погружение

Ахмед Габр (Ahmed Gabr) родился в 1976 году в Египте. Дайвингом начал серьезно заниматься в 1994 году, в возрасте 18 лет, когда открыл для себя глубины Красного моря. В 1994 г. окончил Военную Академию Египта, стал служить офицером-чиновником в отделении спецназа вооруженных сил страны. В 1996 г. Ахмед оставил военную службу, став инструктором по дайвингу.

Рекордное погружение Нуно Гомеса (318,25 м) в 2005 году очень впечатлило Ахмеда, и он решает серьезно заняться дип-дайвингом чтобы побить рекорд Гомеса. Габр начинает подготовку к рекорду, но политическая ситуация в Египте в 2011 году и автокатастрофа вносят коррективы в планы дайвера. Возобновить тренировки удается лишь в 2012 г. С просьбой о помощи в организации рекорда Ахмед обратился к дайв-оператору Халиду Хельми. Первоначальный ответ был: «Вы сумасшедший??». Однако изучив план, Хельми понял, что рекорд реален. Потребовалось 4 месяца, чтобы разработать индивидуальный алгоритм погружения для Габра.

Подготовка к рекорду включала в себя физические тренировки (главным образом, направленные на сердечно-сосудистую систему) и медитативные дыхательные практики для укрепления психологического состояния и морального духа. В открытой воде – регулярный дайвинг на смесях. «Нужно было понять и принять, что я собираюсь погружаться на глубину в одиночестве, что в ходе дайва может произойти все, что угодно, и главное – что между мной и поверхностью нет никакой связи. Одна ошибка могла стоить жизни. Чрезвычайно важно было достичь абсолютно нейтрального внутреннего состояния», — рассказывает рекордсмен. Габр должен был выявить пределы своих возможностей, понять их, избавиться от негативной энергии и мыслей. Не все верили в дайвера, многие заявляли: «Вы из Египта, Вы – человек третьего мира. Вы не сможете сделать это!». Для установления рекорда все подобные мысли, сомнения, проблемы нужно было вытеснить из ума и души. «Я верил, что могу сделать это, поместить всю мою энергию в рекорд. Моя команда, правильные и нужные мне люди верили в меня. Но я благодарен и тем, кто в самом начале сомневался во мне, – без них я не преодолел бы себя, не стал бы сильнее». Интересна и выбранная Габром визуализация: «Мой наставник доктор Ахмед Камаль сказал, что под водой для меня будут существовать только те пузыри, которые я выдыхаю, и мне нужно двигаться от пузыря к пузырю. Чтобы достичь умиротворения, я сконцентрировался на этом. И меня не волновало ничего, что приходило вокруг».

За год до установления рекорда Ахмед Габр и его команда осуществили несколько пробных погружений для проверки оборудования и газовых смесей. Самое глубокое пробное погружение было осуществлено на 220 м. «Моя семья переживала за меня, очень эмоционально реагировала на мое погружение. Именно поэтому я предпочел, чтобы родные были далеко от меня, — не хотел испытывать эмоциональный прессинг. Я делаю свою работу, так давайте я сконцентрируюсь на ней, а эмоции оставим на потом», — делился Ахмед тем, как семья воспринимала его подготовку к рекордному дайву.

Читайте также:  Дозировка папаверина и дибазола для снижения давления

В марте 2013 года Ахмед подал заявление на установление мирового рекорда Гиннеса. Оно было принято, однако потребовалось 10 000 фунтов стерлингов, чтобы официальные представители смогли прибыть и засвидетельствовать рекорд. Либо следовало собрать доказательства того, что рекорд реален и ждать ответа 3-6 недель. Габра решили поддержать несколько спонсоров, в том числе Национальный банк Египта. Однако для судей Гиннеса этого было не достаточно. Тогда команда согласилась предоставить необходимые доказательства. И тут от Талала Омара, судьи мировых рекордов Гиннеса Ближнего Востока, пришли хорошие новости: международному офису будет очень интересно посетить мероприятие бесплатно. «Это было удивительно!» — вспоминает рекордсмен.

Ахмед Габр18 сентября 2014 г. в 10:30 утра Ахмед Габр, погрузившись в прозрачные воды Красного моря недалеко от берега Дахаба (Южный Синай, Египет), начал осуществлять свою мечту. Мировой рекорд удалось побить, нырнув на 332,35 м. Погружение на глубину заняло всего 14 минут. Выход на поверхность – 14 часов. За все время погружения было использовано 92 баллонов со смесями (из них 70 – только для рекордсмена). В воде Ахмед питался детским питанием, выдавливая его через трубочки в рот («Я съел его больше, чем мой сын за все его детские годы»). Не было известно, как себя поведут компьютеры, поэтому для страховки была использована веревка, заранее измеренная и аккредитованная экспертами технического отдела Каирского университета. На веревке были специальные рекордные метки, опечатанные судьей Гиннеса и другими независимыми свидетелями, которые Ахмед должен был взять, когда достигнет заявленной глубины. В команду поддержки входили 20 человек – дайверов, технических и медицинских специалистов.

Первоначально Ахмед Габр планировал погрузиться на 350 м. Однако, как признается дайвер, примерно после 250 м он начал испытывать нервный синдром высокого давления, проявляющийся в треморе, судорогах, челюстном напряжении, в ухудшении зрения. Особенно это проявилось с 290 метров, но Ахмед продолжил погружение. Дойдя до рекордной отметки в 332,4 м, он начал возвращение наверх. О чем же думал Ахмед, достигнув этой глубины? «Ни о чем – ты не можешь сосредоточиться ни на какой эмоции или мысли, так как это может стоить жизни. Ты просто должен делать то, что должен. И лишь выбравшись на безопасную глубину, можно позволить себе эмоции».

На 110 м глубины к возвращающемуся на поверхность воды Ахмеду Габру присоединился первый дайвер из команды поддержки. 10 часов декомпрессии рекордсмен провел на глубине 30 и менее метров. На расстоянии 3 м до поверхности воды Ахмед и дайверы из его команды поддержки смогли отдохнуть на специально построенной для рекордного погружения деко-лестнице. В часы декомпрессии, как признается Ахмед, он просто ждал и думал о том, как выйдет из воды. В течение шести часов дайвера «развлекала» молодая акула.

В 4 утра 19 сентября Ахмед Габр вернулся на поверхность воды под бурные приветствия от коллег, друзей, родственников и единомышленников, а также под праздничный военный салют. «Вообще, я не пью, не курю, не ложусь спать поздно. Но после того, как вернулся с рекордных глубин на поверхность и принял душ, стал праздновать успех вместе со всеми», — вспоминает Ахмед. «Без моей команды я не совершил бы это погружение», — отмечает Габр значительную заслугу в установлении рекорда операционной службы и команды поддержки дайв-центра H2O Divers Dahab и других организаций. Отдельная благодарность была высказана дайвером знаменитому подводному кинематографисту Дидье Нуаро, который снял рекордное погружение. А вообще, как признавался Габр в своих интервью после рекорда, первыми мыслями после выхода из воды были «хочу скорее снять гидрокостюм», «хочу сэндвич, я очень голоден». По словам дайвера, чтобы прийти в себя, после погружения ему потребовалось 48 часов.

Утром 19 сентября 2014 г. представители Книги рекордов Гиннеса официально подтвердили установленный Ахмедом Габром мировой рекорд по самому глубокому погружению.

В дальнейших планах Ахмеда Габра – осуществить погружение на самый глубокий рэк. Вот какие напутствия он дает сегодняшним и будущим дайверам: «Соблюдайте пределы, следуйте правилам и не слушайте своё Эго! И… не повторяйте то, что я сделал :)».

Вам понравилась статья жмите 👍, не понравилась то 👎(в общем и целом вы знаете что делать).

Источник

Adblock
detector