Consideremos o equilíbrio de um fluido homogêneo localizado no campo gravitacional da Terra.
Cada partícula de líquido localizada no campo gravitacional da Terra é afetada pela força da gravidade. Sob a influência desta força, cada camada de líquido pressiona as camadas abaixo dela. Como resultado, a pressão dentro do líquido em diferentes níveis não será a mesma. Portanto, nos líquidos existe pressão devido ao seu peso.
A pressão devida ao peso do líquido é chamada pressão hidrostática.
Para um cálculo quantitativo, isolemos mentalmente um pequeno volume cilíndrico no líquido, localizado verticalmente, com seção transversal S e altura h(Figura 2). No caso de um fluido estacionário, o peso deste cilindro e, portanto, a força de pressão na plataforma S na base será igual à força da gravidade \(~m \vec g\).
Então a pressão no site
\(~p = \frac(mg)(S) = \frac(\rho Vg)(S) = \frac(\rho hSg)(S) = \rho gh.\)
\(~p = \rho gh\) - pressão hidrostática, Onde ρ - densidade do líquido, h- altura da coluna líquida. Assim, a pressão hidrostática é igual ao peso de uma coluna de líquido com base unitária e altura igual à profundidade de imersão de um ponto sob a superfície livre do líquido.
Graficamente, a dependência da pressão com a profundidade de imersão no líquido é apresentada na Figura 3.
A pressão do líquido no fundo não depende do formato do recipiente, mas é determinada apenas pela altura do nível do líquido e sua densidade. Em todos os casos mostrados na Figura 4, a pressão do líquido no fundo dos vasos é a mesma.
A uma determinada profundidade, o líquido pressiona igualmente em todas as direções - não apenas para baixo, mas também para cima e para os lados.
Consequentemente, a pressão na parede a uma determinada profundidade será igual à pressão numa plataforma horizontal localizada na mesma profundidade.
Se a pressão for criada acima da superfície livre do líquido p 0 então a pressão no líquido em profundidade será
\(~p = p_0 + \rho gh.\)
Preste atenção na diferença nas expressões: “pressão do fluido em profundidade h" (p = pgh) e "pressão no líquido em profundidade h" (p = p 0 + pgh). Isso deve ser levado em consideração na resolução de vários problemas.
As forças de pressão no fundo e nas paredes podem ser calculadas usando as fórmulas\[~F_d = \rho gh S_d\] - a força da pressão do líquido no fundo horizontal, onde S d - área inferior;
\(~F_(st) = \frac(\rho gh)(2) S_(st)\) é a força da pressão do líquido na parede vertical retangular lateral do vaso, onde S st - área da parede.
Num fluido em repouso, a superfície livre do fluido é sempre horizontal.
Muitas vezes há casos em que um líquido, em repouso em relação a um recipiente, se move com ele. Se o vaso se mover de maneira uniforme e retilínea, a superfície livre do líquido será horizontal. Mas se a embarcação se move com aceleração, a situação muda e surgem questões sobre a forma da superfície livre do líquido e a distribuição da pressão nela.
Assim, no caso de movimento horizontal de uma embarcação com aceleração \(~\vec a\) no campo gravitacional da Terra, qualquer parte do líquido com massa eu move-se com a mesma aceleração \(~\vec a\) sob a ação da força de pressão resultante \(~\vec N_d\) agindo do resto do fluido e da gravidade \(~m \vec g\) (Fig. 5).
Equação básica da dinâmica:
\(~\vec N_d + m \vec g = m \vec a.\)
Como resultado, a superfície livre do líquido não será horizontal, mas formará um ângulo com o horizonte. α , que pode ser facilmente encontrado se projetarmos a equação básica da dinâmica nos eixos horizontal e vertical\[~N_d \sin \alpha = ma; \N_d\cos\alfa = mg\]. Daqui
\(~\nomedooperador(tg) = \frac ag.\)
A pressão na superfície horizontal (fundo horizontal) aumentará na direção oposta à aceleração.
Literatura
Aksenovich L. A. Física no ensino médio: Teoria. Tarefas. Testes: livro didático. subsídio para instituições que oferecem ensino geral. meio ambiente, educação / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 95-97.
Há lendas de que os navios afundados no oceano não afundam, mas ficam pendurados em alguma profundidade, viajando junto com as correntes oceânicas. Isso é justo? Pressão da água nas profundezas do oceano realmente atinge valores enormes. Na profundidade de 10 m pressiona com uma força de 10 N por 1 cm 2 de corpo submerso, na profundidade de 100 m - 0,1 kN, 1.000 m - 1 kN, etc. Na profundidade da Fossa das Marianas - 11,5 km - a pressão da água chega a quase 120 MPa. Com tanta pressão nas profundezas do oceano, pedaços de madeira, depois de trazidos à superfície, ficavam tão comprimidos que afundavam na água, e garrafas bem fechadas eram esmagadas pela pressão da água. Existe a opinião de que uma arma de fogo baixada a tal profundidade não pode ser disparada.
Pode-se presumir que a monstruosa pressão da água nas profundezas do oceano compactará tanto a água que navios e outros objetos pesados ficarão pendurados nela e não afundarão. Mas a água, como todos os líquidos, é difícil de comprimir. Se você comprimisse a água a uma densidade tal que ela flutuasse nela, seria necessário comprimi-la 8 vezes. Entretanto, para compactar apenas pela metade, ou seja, reduzir o volume pela metade, é necessária uma pressão de 1100 MPa. Isto corresponde a uma profundidade de 110 km, o que não é realista!
No ponto mais profundo do oceano, a água é 5% mais densa. Isso dificilmente pode afetar as condições de flutuação de vários corpos nele, principalmente porque objetos sólidos imersos nessa água também estão sujeitos a essa pressão e, portanto, também ficam compactados. Portanto, podemos concluir que eles repousam no fundo do oceano. Não há chance nem mesmo para navios virados de cabeça para baixo, apesar do fato de que em algumas salas do navio o ar estará firmemente bloqueado. Será possível que alguns deles nunca cheguem ao fundo, permanecendo suspensos nas profundezas escuras do oceano? Um leve empurrão seria suficiente para desequilibrar tal embarcação, virá-la, enchê-la de água e forçá-la a cair no fundo. Mas de onde vêm os choques nas profundezas do oceano, onde reinam sempre o silêncio e a calma e onde nem os ecos das tempestades penetram?
Todos esses argumentos são baseados em um erro físico. Um navio com a quilha virada para cima não começará a afundar, mas permanecerá na superfície da água. Não há como ele se encontrar a meio caminho entre o nível do oceano e seu fundo.
Tendo em vista que tal fenômeno nunca foi observado ou testado em navios naufragados, um cientista sério deveria deixar a menor dúvida sobre qualquer coisa. Além disso, a opinião sobre os navios congelados é compartilhada por muitos marinheiros. O fato é que os navios costumam ter compartimentos lacrados. E se esses compartimentos não estiverem danificados e ainda houver ar neles, então a pressão da água nas profundezas do oceano não o comprime e ele permanece no mesmo volume. Portanto, o navio, tendo uma densidade geral superior à densidade superficial da água do oceano (quase sempre menos densa - devido tanto à maior temperatura quanto à menor salinidade), começa a afundar, e quando atinge temperaturas frias (nas profundezas dos oceanos a temperatura é de +4 0 C, enquanto sua densidade máxima) e suas camadas mais salgadas, ficam penduradas por tempo indeterminado...
Acontece que, ao quebrar uma embarcação lateralmente ao lançá-la, selamos seu destino. Ela o conduz incansavelmente pelos mares e oceanos onde ele está destinado a visitar. E se acontecer de o navio afundar, não é o fim. A pressão da água nas profundezas do oceano pode dar origem a uma nova lenda sobre navios afundados errantes e suspensos!
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No § 147 foi afirmado que a pressão de uma coluna de água com 10 metros de altura é igual a uma atmosfera. A densidade da água salgada do mar é 1-2% maior que a densidade da água doce. Portanto, podemos assumir com razoável precisão que para cada 10 metros de imersão no mar, a pressão hidrostática aumenta em uma atmosfera. Por exemplo, um submarino submerso 100 m sob água experimenta uma pressão de 10 atm (acima da pressão atmosférica), que corresponde aproximadamente à pressão dentro da caldeira a vapor de uma locomotiva a vapor. Assim, cada profundidade abaixo da superfície da água corresponde a uma determinada pressão hidrostática. Os submarinos são equipados com manômetros que medem a pressão da água do mar; isso permite determinar a profundidade do mergulho.
Em profundidades muito grandes, a compressibilidade da água começa a ser perceptível: devido à compressão, a densidade da água nas camadas profundas é maior do que na superfície e, portanto, a pressão aumenta com a profundidade um pouco mais rápido do que de acordo com uma lei linear, e a pressão aumenta gráfico se desvia um pouco de uma linha reta. A pressão adicional causada pela compressão da água aumenta proporcionalmente ao quadrado da profundidade. Na maior profundidade do oceano, igual a 11 km, atinge quase 3% da pressão total nesta profundidade.
Para explorar profundidades muito grandes, utilizam-se batisferas e batiscafos. A batisfera é uma bola de aço oca que pode suportar a enorme pressão da água nas profundezas do mar. Vigias são instaladas na parede da batisfera - orifícios hermeticamente fechados com vidro durável. O holofote ilumina camadas de água onde a luz solar não consegue mais penetrar. A batisfera, que abriga o pesquisador, é baixada da nave por um cabo de aço. Desta forma, foi possível atingir profundidades de cerca de 1 km. Os batiscafos, constituídos por uma batisfera fixada no fundo de um grande tanque de aço cheio de gasolina (Fig. 254), descem a profundidades ainda maiores.
Arroz. 254. Batiscafo
Como a gasolina é mais leve que a água, esse batiscafo pode flutuar nas profundezas do mar como um dirigível no ar. A gasolina desempenha aqui o papel de gás leve. O batiscafo está equipado com lastro e motores, com os quais, ao contrário da batisfera, pode mover-se de forma independente, sem estar ligado ao navio na superfície da água.
A princípio, o batiscafo flutua na superfície da água, como um submarino na superfície. Para mergulhar nos compartimentos de lastro vazios, deixa-se entrar água do mar e o batiscafo afunda, afundando cada vez mais, até o fundo. Para subir, o lastro é despejado e o leve batiscafo flutua novamente para a superfície. O mergulho mais profundo foi realizado em 23 de janeiro de 1960, quando o batiscafo ficou por 20 minutos no fundo da Fossa das Marianas, no Oceano Pacífico, a uma profundidade de 10.919 m abaixo da superfície da água, onde a pressão da água (calculada tomando tendo em conta o aumento da densidade da água devido à salinidade e à compressão) foi superior a 1150 atm. Pesquisadores que desceram ao submersível descobriram seres vivos mesmo nas maiores profundezas dos oceanos do mundo.
Um nadador ou mergulhador que mergulha debaixo d'água experimenta a pressão hidrostática da água circundante sobre toda a superfície de seu corpo que excede a pressão atmosférica constante. Embora o corpo de um mergulhador (Fig. 255), trabalhando com traje de borracha (traje espacial), não esteja em contato direto com a água, ele sofre a mesma pressão que o corpo do nadador, pois o ar do traje espacial deve ser comprimido para a pressão da água circundante. Pela mesma razão, o ar fornecido através da mangueira ao mergulhador para respirar deve ser bombeado a uma pressão igual à pressão da água na profundidade de imersão do mergulhador. O ar que sai dos cilindros de ar comprimido para a máscara do mergulhador deve ter a mesma pressão. Debaixo d'água você tem que respirar ar em alta pressão.
Arroz. 255. Mergulhador com roupa de borracha e capacete de metal. O ar é fornecido ao mergulhador através de um tubo
Arroz. 256. Sino de mergulho
O sino de mergulho (Fig. 256) ou o caixão não salvam o submarinista da alta pressão, pois o ar neles contido deve ser comprimido o suficiente para evitar que a água entre no sino, ou seja, à pressão da água circundante. Portanto, quando o sino é gradualmente imerso, o ar é constantemente bombeado para dentro dele, de modo que a pressão do ar seja igual à pressão da água em uma determinada profundidade. O aumento da pressão é prejudicial à saúde humana e estabelece um limite para a profundidade em que um mergulhador pode trabalhar com segurança. A profundidade normal de mergulho de um mergulhador em traje espacial de borracha não excede 40 m: nesta profundidade a pressão aumenta em 4 atm. O trabalho de um mergulhador em profundidades maiores só é possível com uma roupa dura (“concha”) que absorve a pressão da água. Nesse traje espacial você pode permanecer com segurança a uma profundidade de até 200 m. O ar nesse traje espacial é fornecido à pressão atmosférica.
Durante uma estadia prolongada debaixo de água a uma pressão significativamente superior à pressão atmosférica, uma grande quantidade de ar dissolve-se no sangue e outros fluidos corporais do mergulhador. Se um mergulhador sobe rapidamente à superfície, o ar dissolvido sob alta pressão começa a ser liberado do sangue na forma de bolhas (assim como o ar dissolvido na limonada, que está em uma garrafa selada sob alta pressão, é liberado na forma de bolhas quando a rolha é retirada). As bolhas liberadas causam fortes dores em todo o corpo e podem causar doenças graves (“doença do caixão”). Portanto, um mergulhador que passou muito tempo em grandes profundidades deve ser elevado à superfície lentamente (durante horas!) para que os gases dissolvidos tenham tempo de serem liberados gradativamente, sem formar bolhas.
A permanência de uma pessoa debaixo d'água em um ambiente que lhe é incomum tem características significativas. Quando imersa na água, uma pessoa, além da pressão atmosférica do ar que atua na superfície da água, também experimenta pressão hidrostática (excesso). Pressão total (absoluta), medida de zero - vácuo completo, que uma pessoa realmente experimenta debaixo d'água:
ou aproximadamente para água doce
Pa - onde é a pressão absoluta da água, kgf/cm²;
Pb - pressão atmosférica, kgf/cm²;
Ri - excesso de pressão da água, kgf/cm²;
B - pressão atmosférica barométrica, mm Hg. Arte.;
Y - gravidade específica da água, kgf/m³;
H - profundidade de imersão, m.
Exemplo 1.1. Determine a pressão absoluta da água atuando sobre um nadador submarino a uma profundidade de 40 m:
1) no mar, se a pressão atmosférica (barométrica) for 760 mm Hg. Arte. e a gravidade específica da água do mar é de 1.025 kgf/m³;
2) em um lago de montanha, se a pressão atmosférica for 600 mm Hg. Arte. e a gravidade específica da água doce é de 1000 kgf/m³;
3) em reservatório plano com água doce, se a pressão atmosférica for 750 mm Hg. Arte.
Solução.
Pressão absoluta da água: 1) no mar de acordo com (1.1)
2) em um lago de montanha de acordo com (1.1)
3) em um reservatório plano de acordo com (1.1)
ou de acordo com (1.2)
Os resultados do exemplo mostram que na maioria dos casos, com precisão suficiente para a prática, a fórmula aproximada (1.2) pode ser usada para cálculos.
A pressão absoluta da água sobre uma pessoa aumenta significativamente com a profundidade de imersão. Assim, na profundidade de 10 m, em relação à pressão atmosférica, duplica e é igual a 2 kgf/cm² (200 kPa), na profundidade de 20 m triplica, etc. profundidade.
Como pode ser visto na tabela. 1.1, o maior aumento relativo de pressão ocorre na zona dos primeiros dez metros de imersão. Nesta zona crítica observam-se sobrecargas fisiológicas significativas, que não devem ser esquecidas, especialmente para nadadores subaquáticos novatos (ver 10.2).
Circulação debaixo d'água, devido à pressão hidrostática desigual em diferentes partes do corpo, possui características próprias. Por exemplo, com a posição vertical de uma pessoa de estatura média (170 cm) na água, independente da profundidade de imersão, seus pés sofrerão uma pressão hidrostática 0,17 kgf/cm² (17 kPa) a mais que sua cabeça.
Tabela 1.1. Mudança na pressão da água dependendo da profundidade de imersão
Para as áreas superiores do corpo, onde a pressão é menor, o sangue entra (pletora), das áreas inferiores do corpo, onde a pressão é maior, ele sai (sangramento parcial). Essa redistribuição do fluxo sanguíneo aumenta um pouco a carga sobre o coração, que precisa superar uma maior resistência ao movimento do sangue através dos vasos.
Quando o corpo está na posição horizontal na água, a diferença na pressão hidrostática no peito e nas costas é pequena - apenas 0,02...0,03 kgf/cm² (2...3 kPa) e a carga no coração aumenta ligeiramente.
Respiração debaixo d'água é possível se a pressão externa da água for igual à pressão interna do ar no sistema “pulmões - aparelho respiratório” (Fig. 1.1). O não cumprimento desta igualdade torna a respiração difícil ou mesmo impossível. Assim, respirar por um tubo a 1 m de profundidade com diferença entre pressão externa e interna de 0,1 kgf/cm² (10 kPa) exige muita tensão na musculatura respiratória e não pode durar muito, e na profundidade de 2 m os músculos respiratórios não conseguem mais superar a pressão da água no peito.
Uma pessoa em repouso na superfície respira de 12 a 24 respirações por minuto e sua ventilação pulmonar (volume respiratório minuto) é de 6 a 12 l/min.
Arroz. 1.1. Gráfico da pressão do ar necessária no sistema “pulmões - aparelho respiratório” em função da profundidade de imersão: 1 - excesso de pressão do ar (conforme manômetro); 2 - pressão absoluta do ar
Em condições normais, a cada inspiração e expiração, não mais do que 1/6 do ar total contido neles é trocado nos pulmões. O restante do ar permanece nos alvéolos dos pulmões e é o meio onde ocorrem as trocas gasosas com o sangue. O ar alveolar tem composição constante e, diferentemente do ar atmosférico, contém 14% de oxigênio, 5,6% de dióxido de carbono e 6,2% de vapor d'água (ver 1.2).
Mesmo pequenas alterações na sua composição levam a alterações fisiológicas, que são a defesa compensatória do organismo. Com alterações significativas, a defesa compensatória não consegue lidar, resultando em condições dolorosas (patológicas) (ver 10.5...10.8).
Nem todo o ar que entra no corpo atinge os alvéolos pulmonares, onde ocorrem as trocas gasosas entre o sangue e os pulmões. Parte do ar preenche o trato respiratório do corpo (traqueia, brônquios) e não participa do processo de troca gasosa. Ao expirar, esse ar é retirado sem atingir os alvéolos. Ao inspirar, os alvéolos recebem primeiro o ar que permanece no trato respiratório após a expiração (esprovido de oxigênio, com alto teor de dióxido de carbono e vapor d'água) e depois o ar fresco.
O volume do trato respiratório do corpo, no qual o ar é umedecido e aquecido, mas não participa das trocas gasosas, é de aproximadamente 175 cm³. Ao nadar com aparelho respiratório (tubo respiratório), o volume total do trato respiratório (corpo e aparelho) quase dobra. Ao mesmo tempo, a ventilação dos alvéolos piora e o desempenho diminui.
Movimentos musculares intensos debaixo d'água requerem grande consumo de oxigênio, o que leva ao aumento da ventilação pulmonar, resultando em aumento da velocidade do fluxo de ar no trato respiratório do corpo e no aparelho (tubo respiratório). Neste caso, a resistência respiratória aumenta proporcionalmente ao quadrado da velocidade do fluxo de ar. À medida que a densidade do ar comprimido aumenta de acordo com a profundidade de imersão, a resistência respiratória também aumenta.
A resistência respiratória tem um impacto significativo na duração e na velocidade da natação debaixo d’água.
Se a resistência respiratória atingir 60...65 mm Hg. Arte. (8...9 kPa), a respiração torna-se difícil e os músculos respiratórios cansam-se rapidamente. Ao esticar as fases de inspiração e expiração ao longo do tempo, você pode reduzir a velocidade do fluxo de ar no trato respiratório. Isso leva a uma ligeira diminuição da ventilação pulmonar, mas ao mesmo tempo reduz visivelmente a resistência respiratória.
Flutuabilidade. Devido à alta densidade da água, uma pessoa imersa nela fica em condições próximas à ausência de peso. Ao expirar, a gravidade específica média de uma pessoa está na faixa de 1.020... 1.060 kgf/m³ (10,2... 10,6 kN/m³) e flutuabilidade negativa de 1...2 kgf (10...20 N ) é observada - a diferença entre o peso da água deslocada por um corpo e seu peso. Ao inspirar, a gravidade específica média de uma pessoa diminui para 970 kgf/m³ (9,7 kN/m³) e aparece uma leve flutuabilidade positiva.
Ao nadar com roupas impermeáveis, devido ao ar em suas dobras, aumenta a flutuabilidade positiva, o que dificulta a imersão na água. A flutuabilidade pode ser ajustada usando pesos. Para nadar debaixo d'água, geralmente é criada uma leve flutuabilidade negativa - 0,5... 1 kgf (5... 10 N). A grande flutuabilidade negativa requer movimentos ativos constantes para se manter na profundidade desejada e geralmente é criada apenas quando se trabalha com apoio no solo (objeto).
Orientação subaquático apresenta certas dificuldades. Na superfície, a pessoa se orienta no ambiente com o auxílio da visão, e seu equilíbrio corporal é mantido com o auxílio do aparelho vestibular, sentido músculo-articular e sensações que surgem nos órgãos internos e na pele quando a posição do corpo muda. . Ele experimenta constantemente a ação da gravidade (sensação de apoio) e percebe a menor mudança na posição do corpo no espaço.
Ao nadar debaixo d’água, a pessoa fica privada do apoio habitual. Nessas condições, o único órgão sensorial que orienta uma pessoa no espaço é o aparelho vestibular, cujos otólitos continuam a ser afetados pelas forças da gravidade. A orientação debaixo d'água é especialmente difícil para uma pessoa com flutuabilidade zero. Debaixo d'água, um nadador de olhos fechados comete erros na determinação da posição de seu corpo no espaço em um ângulo de 10...25°.
A posição de uma pessoa é de grande importância para a orientação debaixo d'água. A posição mais desfavorável é de costas com a cabeça jogada para trás.
Quando a água fria entra no canal auditivo devido à irritação do aparelho vestibular, o nadador fica tonto, fica difícil determinar a direção e o erro muitas vezes chega a 180°.
Para navegar debaixo d'água, o nadador é obrigado a utilizar fatores externos que sinalizam a posição do corpo no espaço: o movimento das bolhas de ar exalado dos aparelhos, bóias, etc.
Resistência à água tem um efeito notável na velocidade de natação. Ao nadar na superfície a uma velocidade de 0,8...1,7 m/s, a resistência ao movimento do corpo aumenta de 2,5 para 11,5 kgf (de 25 para 115 N). Ao nadar debaixo d'água, há menos resistência ao movimento, pois o nadador subaquático ocupa uma posição mais horizontal e não precisa levantar periodicamente a cabeça fora d'água para respirar. Além disso, debaixo d'água há menos força de frenagem das ondas e turbulência resultante dos movimentos do nadador. A experiência na piscina mostra que a mesma pessoa que nada 50 m de peito em 37,1 s nada a mesma distância debaixo d'água em 32,2 s.
A velocidade média de natação subaquática em roupas de neoprene com o aparelho é de 0,3...0,5 m/s. Em distâncias curtas, nadadores bem treinados podem atingir velocidades de 0,7 a 1 m/s, nadadores bem treinados - até 1,5 m/s.
Resfriando o corpo Ocorre mais intensamente na água do que no ar. A condutividade térmica da água é 25 vezes maior e a capacidade térmica é 4 vezes maior que a do ar. Se uma pessoa pode permanecer no ar a 4° C por 6 horas sem perigo para sua saúde e sua temperatura corporal não cair, então na água na mesma temperatura uma pessoa não endurecida e sem roupas de proteção na maioria dos casos morre de hipotermia após 30 anos. 0,60 minutos. O resfriamento do corpo aumenta com a diminuição da temperatura da água e na presença de corrente.
No ambiente aéreo, intensa perda de calor a uma temperatura do ar de 15...20° C ocorre como resultado da radiação (40...45%) e evaporação (20...25%), e a parcela de calor transferência através de contas de condução por apenas 30..35%.
Na água, uma pessoa sem roupas de proteção perde calor principalmente por condução. No ar, a perda de calor ocorre em uma área de cerca de 75% da superfície corporal, pois há troca de calor entre as superfícies de contato das pernas, braços e as áreas correspondentes do corpo. Na água, a perda de calor ocorre em toda a superfície do corpo.
O ar em contato direto com a pele aquece rapidamente e, na verdade, está a uma temperatura mais elevada do que o ar circundante. Mesmo o vento não consegue remover completamente essa camada de ar quente da pele. Na água, com alta capacidade térmica específica e alta condutividade térmica, a camada adjacente ao corpo não tem tempo de aquecer e é facilmente deslocada pela água fria. Portanto, a temperatura da superfície corporal na água diminui mais intensamente do que no ar. Além disso, devido à pressão hidrostática desigual da água, as áreas inferiores do corpo, que sofrem maior pressão, são mais resfriadas e têm temperatura da pele mais baixa do que as áreas superiores, que são menos comprimidas pela água.
As sensações térmicas do corpo no ar e na água à mesma temperatura são diferentes. Na tabela 1.2 fornece uma descrição comparativa das sensações humanas na mesma temperatura da água e do ar.
Tabela 1.2. Sensações térmicas do corpo no ar e na água
Devido ao intenso resfriamento e compressão por pressão hidrostática, a sensibilidade da pele na água é reduzida, a dor é atenuada, de modo que pequenos cortes e até feridas podem passar despercebidos.
Ao mergulhar com roupas impermeáveis, a temperatura da pele diminui de forma irregular. A maior queda na temperatura da pele é observada nas extremidades (Tabela 1.3).
Audibilidade na água piora, pois os sons debaixo d'água são percebidos principalmente pela condução óssea, que é 40% menor que a aérea.
A faixa de audibilidade durante a condução óssea depende da altura do som: quanto mais alto o tom, melhor o som é ouvido. Isto é de importância prática para a ligação dos nadadores entre si e com a superfície.
Ao mergulhar em equipamentos com capacete volumétrico, a condução do ar é mantida quase completamente.
Tabela 1.3. Temperatura média da pele de um nadador submarino após permanecer em água fria (1...9°C) com roupas hidroprotetoras por 2 horas
O som na água viaja 4,5 vezes mais rápido do que na atmosfera, portanto, debaixo d'água, um sinal de uma fonte sonora localizada na lateral chega a ambos os ouvidos quase simultaneamente, sendo a diferença inferior a 0,00-001 s. Uma diferença tão pequena no tempo de chegada do sinal não é suficientemente diferenciada e não ocorre uma percepção espacial clara do som. Conseqüentemente, é difícil para uma pessoa estabelecer a direção da fonte sonora debaixo d'água.
Visibilidade na água depende da quantidade e composição das substâncias nele dissolvidas, partículas suspensas que dispersam os raios de luz. Em águas lamacentas, mesmo com tempo claro e ensolarado, a visibilidade é quase inexistente.
A profundidade de penetração da luz na coluna d'água depende do ângulo de incidência dos raios e do estado da superfície da água. Os raios solares oblíquos que caem na superfície da água penetram em profundidades rasas e a maioria deles é refletida na superfície da água. Ondulações ou ondas fracas reduzem drasticamente a visibilidade na água.
A uma profundidade de 10 m, a iluminação é 4 vezes menor que na superfície. A uma profundidade de 20 m, a iluminação diminui 8 vezes e a uma profundidade de 50 m - várias dezenas de vezes. Raios de diferentes comprimentos de onda são absorvidos de forma desigual. A parte de comprimento de onda longo do espectro visível (raios vermelhos) é quase completamente absorvida pelas camadas superficiais da água. A parte de ondas curtas (raios violetas) na água mais transparente do oceano pode penetrar a uma profundidade não superior a 1.000... 1.500 m Os raios verdes não penetram mais profundamente do que 100 m.
Visão subaquática tem características próprias. A água tem aproximadamente o mesmo poder de refração que o sistema óptico do olho. Se um nadador mergulha sem máscara, os raios de luz passam pela água e entram no olho sem serem refratados. Nesse caso, os raios convergem não na retina, mas muito mais longe, atrás dela. Como resultado, a acuidade visual deteriora-se 100...200 vezes e o campo de visão diminui, a imagem dos objetos torna-se pouco clara, embaçada e a pessoa torna-se clarividente.
Quando um nadador submarino mergulha usando máscara, um raio de luz vindo da água passa pela camada de ar da máscara, entra no olho e é refratado em seu sistema óptico como de costume. Mas o nadador subaquático vê a imagem do objeto um pouco mais próxima e mais alta do que a sua localização real. Os próprios objetos parecem muito maiores debaixo d'água do que na realidade. Nadadores experientes adaptam-se a estas características visuais e não sentem dificuldades.
A percepção das cores também se deteriora acentuadamente na água. As cores azul e verde, que se aproximam da cor natural da água, são especialmente mal percebidas; o branco e o laranja são os melhores;
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