Плавучесть и остойчивость водолаза

X. Особенности некоторых функций организма при работе человека в воде

Вода - среда, резко отличающаяся от воздуха по своим физическим свойствам - плотности, проведению света и звука, теплоемкости и теплопроводности. Благодаря этим свойствам создаются своеобразные условия работы человека в воде и возникают определенные изменения функций его организма.

Плавучесть и остойчивость водолаза.

В воде, как и на земле, на человека действует сила тяжести, но, в соответствии с законом Архимеда, тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненный им объем жидкости. Например, человек массой 80 кг вытесняет при погружении 79 дм³ воды (79 кг), и его вес (сила тяжести минус сила Архимеда) под водой становится равным 1кг*9,8 м/с² = 9,8Н, а в воде морской, океанской с плотностью больше 1 кг/дм³ - еще меньше. Причем объем, а следовательно и масса тела человека под водой не являются неизменными, они колеблются в соответствии с фазами дыхания: при вдохе средняя плотность тела составляет 0,96-0,99 кг/дм³, что позволяет человеку держаться на плаву без движений, а при выдохе она равна 1,021-1,097 кг/дм³, и чтобы удержаться на плаву в этом случае, необходимо для преодоления силы тяжести производить плавательные движения. В связи с тем, что плотность морской воды (она равна в среднем -1,025 кг/дм³) больше, чем пресной, в ней значительно легче плавать. Человек, погруженный в морскую воду, находится в условиях, приближающихся к невесомости, что в ряде случаев используется для тренировки космонавтов.

Все эти особенности создают своеобразные условия для работы человека под водой. На земле человек имеет дело с предметами, которые падают только вниз, он чувствует себя устойчиво и всегда находит точку опоры, нужную при работе. Другое дело в воде. Малейшее движение приводит к изменению положения тела человека, свободный удар инструментом вместо требуемого эффекта отталкивает водолаза от объекта работы, при попытке вращать вентили (например, на арматуре нефтяных скважин) вращаются не они, а водолаз вокруг них и т. д. Поэтому для выполнения даже элементарных действий под водой требуются освоение необычных приемов работы, выработка новых умений и навыков.

Итак, на погруженного в воду человека действует сила тяжести; она направлена вертикально вниз, а точка ее приложения называется центром тяжести. Наряду с этим вода, препятствуя погружению в нее тела, как бы выталкивает его на поверхность. Сила, действующая в этом случае вертикально вверх, называется силой плавучести, а точка ее приложения - центром плавучести. Чем больше тело вытесняет воды, тем больше сила плавучести. Плавучесть может быть отрицательной, когда масса тела больше массы вытесненного им объема воды, и положительной - при обратном соотношении. Величина плавучести определяется разностью между массой тела и массой объема вытесненной воды. При отрицательной плавучести тело погружается в глубину, при положительной - всплывает и удерживается на поверхности.

Плавучесть имеет большое значение для водолазов: умение уравновесить себя в воде обеспечивает безопасное пребывание человека под водой и эффективность водолазного труда.

При работе в вентилируемых скафандрах или аппараты с замкнутым циклом дыхания, регулировать плавучесть, можно изменяя объем водолазной рубахи или дыхательного мешка. С плавучестью тесно связана остойчивость водолаза - его способность сохранять под водой необходимое положение, а при отклонении легко к нему возвращаться. Остойчивость зависит от расположения центров тяжести и плавучести. Если они располагаются на одной линии (вертикальной оси симметрии тела) и центр плавучести находится выше центра тяжести, то положение человека в воде будет остойчивым. При обратном взаиморасположении центров тяжести и плавучести, во-первых, водолазу для сохранения необходимого положения тела и возвращения к нему в случае отклонения придется затрачивать дополнительные усилия, а во-вторых, он легко может перевернуться вверх ногами, в связи с чем потеряет ориентировку (например, вместо подъема на поверхность будет погружаться все дальше в глубину).