200 метров под водой какое давление

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.

Возникшая разница между двумя давлениями, одно из которых оказывается на грудную клетку водой, а второе воздухом, что создается в легких, не позволит человеку нормально дышать. При большем погружении грудная клетка разорвется.

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.

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

Давление создаваемое водой при погружении

Давление и глубина всегда взаимосвязаны. Соотношение между ними выявляется через специальную формулу. Давление меняется на разной глубине. О том, как оно высчитывается и что требуется для вычислений мы расскажем дальше.

Глубина погружения

Организм человека в большей степени адаптирован к воздушной среде. В воде он чувствует себя иначе, поскольку она гораздо плотнее воздуха. У некоторых людей возникает тяга к покорению глубины только из-за такого физиологического фактора.

На суше организм испытывает давление в 1 атмосферу, поэтому на каждый квадратный сантиметр приходится всего 1 кг. В результате этого возникает нагрузка около 16 тонн, но она компенсируется внешним давлением, из-за чего человек не ощущает такой тяжести.

Вода тяжелее воздуха, поэтому при погружении эта величина постоянно растет и меняется в зависимости от веса столба воды. Чем ниже погружается человек, тем сильнее поднимается давление воды, на этом основано уже несколько теорий, которые удалось подтвердить.

Получается, что при погружении в толщу повышается плотность жидкости, из-за чего при опускании постоянно увеличивается разница между давлением внутри и снаружи.

На суше существует только атмосферное давление, его показатель статичен: на каждом квадратном сантиметре земли оно составляет 1033 кг. Его испытывают все люди и предметы на поверхности. Несмотря на высокий показатель, человек не чувствует его из-за уравновешивания и распределению по всему телу.

К этому показателю тело приспособлено, поскольку при нем развивались все органы и части тела. Однако, существует еще и давление водяного столба, его называют гидростатическим. Оно указывает на показатель, который демонстрирует уровень жидкость в результате силы тяжести. При погружении тело человека ощущает оба показателя. С помощью гидростатики ученые определяют не только водонепроницаемость и остальные параметры, они изучают гидравлику, законы равновесия и способы их практического применения.

Даже находясь на мелководье, тело человека испытывает гидростатическое и атмосферное давление. Во время ныряния и другого резкого погружения на глубину разница стремительно растет, поскольку плотность среды увеличивается. Так происходит из-за того, что верхние слои всегда оказывают давление на нижние, появляется сдавливающая сила, которая сильнее ощущается на глубоководье.

Насколько зависимы эти показатели?

На глубине погружения в 10 метров давление составляет 1 атмосферу, при превышении дистанции оно медленно увеличивается. Если опуститься на 100 метров, то ощущение появится такое же, как тело испытывает в паровом котле.

При этом создаваемое водой на дне озера давление не всегда соразмерно тому, что рассчитывается изначально. Показатели здесь следующие:

• 10 м — прирост составляет 100%, то есть вместо одной атмосферы появляется две;
• 20 м — показатель составляет лишь 50%;
• 40 м — он достигает уже 25%;
• 60 м — уровень падает до 15–20%.

Каждый погруженный в воду предмет дополнительно испытывает гидростатический прессинг, этот показатель считается избыточным.

Впервые взаимосвязь между глубиной и давлением обнаружили во время изучения того, как организм человека меняется при нахождении на глубине. Этим же объясняется то, что при сильном погружении люди не могут вдохнуть кислород, даже если он подключен.

В этом случае влияет разница между двумя уровнями давления и тем, насколько сильным становится класс прессинга, который влияет на грудную клетку. Поэтому при большом погружении грудная клетка просто разрывается, даже если человек подключен к кислородному баллону.

Как рассчитать давление воды?

Поскольку уровень меняется в зависимости от глубины, его определяют по следующей формуле:

• h — уровень глубины погружения в метрах, при этом не учитывают, какой именно объект там находится;
• g — ускорение, возникающее в результате силы тяжести, иногда вместо него за показатель берут силу свободного падения, на поверхности он не меняется и едва превышает 9 единиц;
• р — плотность, которая высчитывается в соотношении килограмм на квадратный метр.

Эта формула появилась в результате формирования закона Паскаля, который определяет показатель давления на жидкость и газ. Выявленная закономерность указывает, что значение прессинга меняется в зависимости от размера водяного столба.

По этой формуле с каждым метром давление увеличивается примерно на 0,1 атмосферу, поэтому при погружении на глубину с каждым метром увеличивается сила воздействия.

На какой глубине давление опасно?

Поскольку каждые 10 метров показатель увеличивается на одну единицу, организм человека выдерживает только определенную глубину. При погружении сердцебиение замедляется примерно на 20%, а при частом нырянии еще больше. Из-за этого в организме снижается уровень потребления кислорода. В такой ситуации организм рефлекторно защищает легкие от попадания воды и повышает давление.

В этот период кровь приливает к жизненно важным органам, чтобы защитить их от высокого давления. Также повышается гемоглобин, чтобы формировались запасы кислорода. Рефлекс появляется даже в том случае, если не нырять, а просто опустить голову в прохладную воду.

Организм пытается предотвратить влияние прессинга, но полностью защититься от него он не может. Уже на глубине 3 м диафрагма неспособна в достаточной мере расширить легкие, чтобы они раскрылись и сделали вдох. У дайверов эта проблема решается тем, что воздух подается под тем же давлением, что и в окружающей среде.

Компенсировать прессинг удается только примерно до 60 метров, на этой глубине давление уже равняется 5 атмосферам. После этого воздух становится еще плотней, поэтому даже при возможности дыхания на этот процесс у человека уходят все силы. В таблице показаны остальные показатели давления и глубина погружения при этом.

Поскольку при погружении прирост давления неодинаковый и снижается он медленно, у человека остается достаточно времени, чтобы подняться повыше. Если этого не сделать, то кислород станет токсичным и вызовет отравление, которое спровоцирует судороги, тошноту, головную боль.

Источник

Пока не закипела кровь

Чтобы покорить глубину 200 метров, аквалангисту требуется несколько часов, а фридайверу — менее десяти минут

Каждый пятый, наверное, читал роман Беляева «Человек-амфибия», и, скорее всего, каждый третий смотрел фильм Бессона «Голубая бездна». Все это о «людях-рыбах». А одна из таких «рыбин» недавно попалась в ловкие сети корреспондента «МК». Уверен, что у вас она тоже вызовет интерес. И особенно — ее образ жизни. Догадываетесь, о чем я говорю? Об одном из самых опасных занятий — глубоководном погружении без снаряжения. С одной лишь задержкой дыхания! Опускаемся в морские толщи: на 10 метрах и выше — вода вас выталкивает, на 20 метрах — вы начинаете падать вниз, словно тяжелый якорь, на 50 — так себе, ученический уровень, 80 метров — ого, уже круто, ну а 125 метров достижимы только ведущим фридайверам мира. Один из них — Алексей Молчанов, поставивший этим летом новый мировой рекорд в дисциплине погружения в ластах. Этот парень (ему всего 25) с 10-литровыми легкими практикует один из древнейших видов плавания. Для него не составляет труда оставаться «бездыханным» целых 8 минут и 31 секунду (хотя формальный рекорд был поставлен на поверхности бассейна датчанином Стигом Северинсеном — 22 минуты ровно).

Фото: Сергей Орлов

На одном дыхании

В начале самых начал смельчаки ныряли за едой, ловили рыбу, добывали губку, искали жемчуг. Ныряние с задержкой дыхания (апноэ) применялось и в военных вылазках — у вражеских кораблей отсоединяли якоря. Все это было до тех пор, пока в середине ХХ века Кусто не изобрел акваланг. До нас не дошло сведений о возможностях древних фридайверов. Сохранилась лишь легендарная история грека по имени Хагис Стати. Местные передавали вести о том, что, дескать, этот ныряльщик за губками погружался на метров и у него не было ушных перепонок (их он потерял при ныряниях). Не был он атлетом, был худым и страдал от последствий декомпрессионного заболевания. (Ведь любого ныряльщика на 40 метрах «ждут» 5 атмосфер давления, а на 100 метрах он встречает сопротивление в 11 атмосфер. Для сравнения: в обычной жизни на нас давит всего 1 атмосфера.)

Опыт фридайвера Сергея Орлова:

«В первый же год занятий, ныряя слишком быстро и в неправильном состоянии духа, я пропустил глубину, на которой надо продуваться, но не остановился, а продолжал погружение до тех пор, пока не дошел до дна бассейна. Продуться на глубине получилось, однако, когда я всплыл на поверхность, ощущение заложенного уха не проходило. После посещения врача выяснилось, что мне «удалось» повредить себе слуховой нерв, что бывает достаточно редко — гораздо чаще в подобных ситуациях люди просто рвут барабанные перепонки. В итоге — некоторая потеря слуха и шум в ухе на всю остающуюся жизнь».

Перед человеком, раньше никогда не нырявшим, встает множество ограничений при глубинном нырянии, объяснил «МК» Алексей Молчанов. Поначалу почти невозможно продуться — из-за разности давления начинают болезненно втягиваться перепонки и болеть уши. А если не продуваться вовсе, то вода попадает в среднее ухо и может начаться головокружение, вследствие чего человек начинает терять ориентацию. «Когда ныряешь в теплом месте, то это еще не так страшно, но если кто-то ныряет в „темном“ водоеме, то видимость заметно снижена, что чревато опасной дезориентацией: становится непонятно, куда всплывать на поверхность», — говорит Алексей. Поэтому фридайверы, как правило, опускаются в глубины вдоль направляющего троса.

У Алексея Молчанова не было еще ни одной баротравмы, связанной с ушами, хотя даже у легендарной чемпионки мира по фридайвингу Натальи Молчановой (его мамы) их было несколько. Он считает, что это связано с его изначально хорошей способностью к продуванию и с ранними навыками ныряния. Что характерно, травмы у Натальи возникали не под водой, а после отита, который часто случается у фридайверов.

Алексей делится самым простым способом продувания (под названием «вальсальва»): зажимаешь нос рукой и делаешь в него выдох. Вследствие чего и выравнивается внутреннее давление относительно внешнего. Кстати, при погружении на метров легкие и диафрагма втянуты настолько, что любой человек сделать выдох уже просто не способен. Если у человека объем легких 6 литров, то при погружении этот объем сжимается вдвое. Обычно это бывает на глубине 35 метров.

Если нырять с маской и без зажима, тогда придется зажимать нос рукой, но встречаются уникумы, способные продуваться без рук. Сам процесс погружения можно разбить на три зоны. Первая — это положительная плавучесть, за ней следует нейтральная и сразу отрицательная, способная вызвать некоторую оторопь. Она начинается примерно на 25 метрах. После этой отметки вы начинаете ощущать отрицательную плавучесть — человек падает «на дно» безо всяких усилий. «В зоне отрицательной плавучести ты начинаешь падать вниз с довольно приличной скоростью», — говорит Алексей Молчанов.

Алексей Молчанов — рекордсмен мира по нырянию с ластами.

«Блэкаут»

У любого человека очень много всяких ограничителей. Чтобы нырнуть очень глубоко, к этому нужно идти очень много лет. Когда сам Алексей был маленьким, то мог нырять без акваланга на глубину 15 метров. Самый обыкновенный новичок способен нырнуть на метров максимум — в силу ряда психофизиологических ограничений. Спортивным фридайвингом заниматься можно только с 18 лет, считает Молчанов. Детям это делать все-таки нежелательно, поскольку у них отсутствует полноценный контроль над собой. «У детей может запросто включиться „неправильная“ мотивация, — говорит Алексей, — когда они начинают свои игры на спор, что во фридайвинге категорически не рекомендуется. Дети в порывах самоутверждения могут вознамериться достичь 50 или даже 100 метров, чего сделать им, скорее всего, не удастся, они элементарно потеряют сознание», — предупреждает мастер фридайвинга.

Блэкаут — самое страшное слово в словарном запасе фридайверов. Блэкаут, то есть отключение сознания, происходит на последних метрах при всплытии с глубин. Самые рисковые блэкауты, которые бывали при всплытии, происходили на глубине не ниже 30 метров. «Опасность его в том, что он часто наступает незаметно, — объясняет Алексей Молчанов. — Если человек сосредоточен на цели и у него отключено внимание от собственных телесных ощущений, он может за это поплатиться. Ну а если ты расслаблен, то вполне можешь почуять неладное». По каким признакам его узнать? «Начинает покалывать в конечностях. Наступает напряжение. Возникает „туннельное зрение“ — ваш взгляд становится как бы суженным». «Бывают под водой и галлюцинации, и видения, и гипоксические сны. Кто-то начинает видеть под водой пингвинов, кому-то грезится журнал „Playboy“ на дне египетского Блю-Холла, — вспоминает Алексей байки коллег-фридайверов. — Могут начаться отвлеченные размышления, которые зачастую предвещают потерю сознания».

Теперь вы понимаете, почему никогда нельзя нырять в одиночку? «Должно быть взаимодействие людей, притом знающих правила безопасности во фридайвинге», — говорит наш эксперт.

Кажется парадоксальным, но погружение с аквалангом в какой-то мере более опасное занятие, нежели экстремальный фридайвинг. Во время дыхания под водой в крови растворяется очень много азота, что и приводит к разным неприятностям, таким как закипание крови. Фридайверы могут всплывать с любой скоростью, в то время как обычный дайвер позволить себе этого не может и вынужден всплывать медленно. Иначе из-за азота может случиться паралич или блокироваться кровоснабжение какого-то участка мозга. Для сравнения. На погружение (вместе со всплытием) Алексей Молчанов тратит всего 4 минуты (при падении вниз развивается скорость больше метра в секунду)! Дайвер же с аквалангом должен провести под водой при аналогичном погружении целых два часа. У фридайверов опасность пережить декомпрессионное заболевание, как это ни странно, значительно ниже.

Такое кольцо выдувает сам фридайвер, успевая сквозь него проплыть.

Заблудившиеся там

Что делать, если вдруг потерялся в голубой бездне? «Чаще всего не трудно отличить донные глубины от просвечивающейся солнцем поверхности, — говорит Алексей Молчанов. — На глубине 125 метров в Красном море, например, поверхность вполне различима и выплыть возможно даже без направляющего троса. Но, предположим, в Белом море такой трюк у вас не выйдет — там темно, и заплутать можно в два счета». Конечно, можно выдохнуть чуть-чуть воздуха и увидеть, куда всплывают пузыри, однако казус весь в том, что на глубине 100 метров сделать этого нельзя: выдохнуть вы неспособны. Даже никакой вещицы уже не отпустишь, чтобы посмотреть, куда всплывать — они будут безнадежно погружаться вниз в силу отрицательной плавучести. Кажется, что выхода практически никакого. И вот «чтобы такого не случилось, — советует Алексей, — следует пользоваться качественным страхующим „лайнером“, соединенным с направляющим тросом».

Недавно был случай, вспоминает Алексей Молчанов, когда один из фридайверов случайно потерял страхующий «лайнер» из-за плохой липучки и отплыл от троса (вдоль которого ныряют фридайверы). «Он нырял с закрытыми глазами и на приличной глубине вдруг понял, что страховка утеряна, а у него ничего нет — даже ласт! Его спасло то, что он очень хорошо умеет нырять без ласт. А ведь на глубину 100 метров ныряет без ласт всего один человек в мире — это австралиец Уильям Трубридж, у которого рекорд 101 метр. Хорошо, что заблудившийся не запаниковал и, всплывая, на глубине 60 метров увидел страховочную веревку и стал подниматься вдоль нее. Лишь наверху он осознал, что это был не его трос, а веревка другого спортсмена — женщины из Англии, которая в тот же самый момент готовилась к рекордному погружению. Представьте себе ее лицо, когда вдруг перед ней внезапно возник этот человек. Судьи, конечно же, схватились за головы, а бедная женщина от шока даже отменила свой перспективный нырок».

На глубинах, как вы сами можете догадаться, не так уж одиноко. На 60 метрах вас ждут почти метровые тунцы — весьма любознательные рыбины, которые своим любопытством могут вас изрядно напугать. Вокруг вас начинает плавать целый косяк тунцов, пытающихся разобраться, насколько вы принадлежите местному подводному миру. «Со мной был однажды случай в Шарм-эль-Шейхе, когда меня акула толкнула под зад носом, — вспоминает Алексей. — Хотя обычно они агрессии к людям не проявляют». На Багамах, например, можно встретить больших рыб, напоминающих собой деревенских коров. Когда ты погружаешься в излюбленном фридайверами Блю-Холле в Египте, то уже на 20 метрах внезапное появление рыб-гигантов может вас немало напугать».

Без троса в море делать нечего.

глубин

Во фридайвинге физическая форма не так важна, как в других видах спорта. Достаточно хорошей сердечно-сосудистой системы и здоровых легких. «Лично я помимо занятий фридайвингом плаваю, бегаю и делаю упражнения — отжимания, подтягивания, приседания», — делится с «МК» секретом своих подводных успехов Алексей. Для фридайвинга необходима эластичная и сильная диафрагма. Очень важна растяжка, в чем могут помочь занятия йогой. Основные вещи, которые больше всего ценят фридайверы: первое — самоконтроль. Второе — умение расслабляться во время нырка. Третье — это эффективная и оптимальная техника. Чем хуже техника, тем выше расход кислорода. Наконец, четвертое — тактика, которая особенно важна на больших глубинах.

Кстати, после ныряния на глубину больше 100 метров требуется не так уж и много времени на восстановление. «Ты подышал, покушал и уже хорошо чувствуешь себя. Хотя ощущение утомления может пройти только на следующий день».

Самая опасная, экстремальная и наиболее технически сложная из всех дисциплин во фридайвинге (по ней не проводится соревнований!) называется «Апноэ без ограничений» (No limits apnoe). По этой дисциплине ныряет сегодня не более пяти человек в мире. Среди женщин рекорд удерживает американка Таня Стритер с ее 160 метрами, а среди мужчин — австриец Герберт Ницш (214 метров). Среди «силачей» фридайвинга есть и экспериментаторы. Например, немец Бенджамин Франц любил ставить безумные опыты. Ныряя, он не пил воду во имя эксперимента, а во фридайвинге очень важно быть хорошо гидрированным, то есть пить очень много воды. Этот немец нырял без воды на глубину до сотни метров и, что самое рисковое, — по три раза подряд. Как результат — паралич, Франц провел в инвалидной коляске несколько лет. Сегодня любит эксперименты и австриец Герберт Ницш, который может резко увеличивать глубину, чего делать нежелательно.

Любопытно, но если вспомнить биографию прославленной Натальи Молчановой, которая увлеклась фридайвингом, прочитав статью в одном журнале, то успехов во фридайвинге можно достичь всего за каких-то 9 лет, причем в 40—50-летнем возрасте. Между прочим, сегодня Наталья — многократный чемпион мира. Хотя немаловажно, что изначально у нее была профессиональная подготовка пловца.

Любимые места для фридайверских игрищ. Блю-Хоул в Дахабе (где можно выплыть на глубине 60 метров сразу в открытое море), Таур-Бэй в Шарм-эль-Шейхе, городок Каламата в Греция, Блю-Хоул на Багамах (200 метров), Черное море, высокогорное Голубое озеро в Кабардино-Балкарии (глубина 280 метров с очень чистой водой), Белое море, Владивосток. А одни из самых лучших мест для фридайвинга находятся в Мексика.

Источник