2011. november 21., hétfő

Felhajtóerő és búvárkodás

A felhajtóerő működésének megértése fontos kulcsa az élvezetes és biztonságos merülésnek. Vizsgáljuk meg hogyan működik az elv, és hogyan használjuk ezt a gyakorlatban



A felhajtóerő működésének megértése segít
elérni a víz alatti mozdulatlan lebegés állapotát 

Mi a felhajtóerő?
A felhajtóerő miatt lehetséges, hogy egy test (vagy búvár) képes úszni a víz felszínén. Úgy is fogalmazhatnánk, hogy ez a test képessége az "úszásra". De a felhajtóerő nem kizárólag úszást eredményez. A búvárkodásban a felhajtóerő háromféle formában jelentkezhet:
  • pozitív - a test úszik a felszínen
  • negatív - a test elsüllyed
  • semleges - a test nem süllyed és nem úszik, hanem a víz között egy meghatározott pontban lebeg


Hogyan működik a felhajtóerő?

Amikor egy test (búvár) vízbe merül, akkor - hogy legyen elég helye - odébb tolja a vizet, más szóval kiszorítja azt. Például, ha bedobod az új iphone-odat egy teli pohár vízbe, akkor nem csak kommunikációs malőr történik, hanem valamennyi víz a padlóra is ki fog folyni. A víz mennyisége (ami a padlón van) pontosan annyi, amennyi hely a telefonnak kellett, vagyis megegyezik a telefon térfogatával. A lényeg, hogy a víz kiszorult. Amikor egy test ilyen módon vizet szorít ki, akkor a maradék víz arra törekszik, hogy újra kitöltse a helyét, ezért erőteljes nyomást fejt ki rá. Ez a nyomás felfelé tolja a testet - ezt hívjuk felhajtóerőnek.


Mitől függ hogy egy test (búvár) elmerül, vagy sem?

A kérdés eldöntésére Arkhimédész törvényét hívhatjuk segítségül. Innen tudjuk, hogy kétféle erő találkozása határozza meg, hogy végül is elsüllyed vagy úszik-e majd az adott test:
  1. a test saját súlya (a gravitáció) -ami lefelé nyomja
  2. a felhajtóerő - ami felfelé tolja

Ilyen egyszerű! Abban az esetben ha a test saját súlya bizonyul nagyobb erőnek, akkor elsüllyed (az iphone esetében ez történik). Amikor a felhajtóerő bizonyul nagyobbnak, akkor a test úszni fog. A kérdés már csak az, hogy mekkora is ez a felhajtóerő. A legegyszerűbb, ha megmérjük a kiszorított víz mennyiségét. A testre ható felhajtóerő nagysága ugyanis megegyezik az általa kiszorított víz tömegével. Ebből következik, hogy:
  1. a test úszni fog, ha a kiszorított víz súlya nagyobb mint a saját súlya
  2. a test süllyedni fog, ha a kiszorított víz súlya kisebb mint a saját súlya
  3. a test egy pontban lebeg, ha a kiszorított víz súlya pontosan megegyezik a test saját súlyával

Búvárként a merülés elején süllyedni szeretnénk egészen a kívánt mélységig. Amikor ezt elértük, akkor szeretnénk ott is maradni egészen a felemelkedés megkezdéséig. Magunktól képtelenek lennénk váltani pozitív és negatív felhajtóerő között (nem tudjuk változtatni a testünk által kiszorított víz mennyiségét). Erre a célra használjuk a levegővel feltölthető búvármellényt (BCD), amely feltöltve (növelve a kiszorított víz mennyiségét) pozitív, leengedve (csökkentve a kiszorított víz mennyiségét) negatív felhajtóerőt fog eredményezni. A halak úszóhólyagja, vagy a tengeralattjárók ballasztjai is hasonlóképpen működnek.


Milyen tényezők befolyásolják a búvár felhajtóerejét?

A búvárra ható felhajtóerő több dologtól is függ:
  • Búvármellény (BCD): a mellényben lévő levegő mennyiségének változtatásával szabályozni tudjuk, és szabályozzuk is a felhajtóerő nagyságát. Míg a felszerelés többi része állandó tömegű és térfogatú, addig a mellénynél ez változtatható, és ezáltal változik a kiszorított víz mennyisége is. A mellényt feltöltve nőni fog a kiszorított víz mennyisége és a felhajtóerőnk is, leeresztve pedig csökkenni fog a víz kiszorított mennyisége, így a felhajtóerőnk is.
  • Súlyok: alapesetben a búvár és a felszerelése pozitív lebegőképességű, vagy azzá válik merülés közben. A pozitív felhajtóerő legyőzéséhez, vagyis hogy le tudjunk merülni, övre fűzött ólomsúlyokat használunk. Ezek a súlyok teszik lehetővé, hogy lemerüljünk a merülés kezdetén és hogy lent maradhassunk a víz alatt.
  • Búvárruha: akár vizes, akár száraz típusú a búvárruhánk, mindenképpen pozitív felhajtóerőt fog eredményezni. A neoprén búvárruhák anyagában apró levegőbuborékok vannak, míg a száraz ruháknál hőszigetelő levegőréteg veszi körül a búvár testét. A vastagabb és/vagy nagyobb búvárruha nagyobb felhajtóerőt is jelent, amihez több súlyt kell majd használnunk amikor le akarunk merülni.
  • Egyéb felszerelések: természetesen minden felszerelési tárgynak van saját - pozitív, vagy negatív - felhajtóereje, melyek összeadódnak. A nehezebb uszonyt, reduktort, stb. használó búvár összességében nehezebb lesz, ezért kevesebb súlyt kell majd használnia. Éppen ezért kell a búvárnak minden olyan esetben ellenőriznie a helyes besúlyozást, amikor a felszerelés összeállításban változás történik.
  • Palacknyomás: hiszed vagy nem, de a palackban lévő levegőnek is van súlya. Merülés közben a palack térfogata és anyagának tömege persze nem változik, de a benne lévő levegő mennyisége - miközben folyamatosan lélegzünk - csökken, így folyamatosan csökken az össztömeg és súly is. Például egy normál 11 literes alumínium palack teljesen feltöltve -1,5 kg negatív felhajtóerővel rendelkezik, míg a merülés végére ez +1,2 kg-ra változik pozitív irányba, pusztán az elfogyasztott levegő hiánya miatt.
  • Tüdőkben lévő levegő: igen, a tüdőkben lévő levegő mennyisége is befolyásolja a felhajtóerőnket. Amikor a búvár kilélegzik, akkor a tüdők térfogata kissé csökken (a búvár ennek megfelelően kevesebb vizet szorít ki) és enyhén negatív felhajtóerő keletkezik. Ellenkezőleg pedig, amikor a búvár belélegzik, akkor kissé nő a tüdők térfogata (kicsit több vizet szorít ki) és enyhén pozitív felhajtóerő keletkezik. Ezért érdemes lemerüléskor kilélegezni, mert az ekkor keletkező enyhe negatív felhajtóerő segíti a süllyedést.
  • Édesvíz - sós víz: a víz sótartalma alapvetően befolyásolja a felhajtóerőt. A sós víz nehezebb mint az édesvíz, mivel nagyobb benne az oldott só mennyisége. Ha előbb édes, majd utána sós vízbe merülnél azt tapasztalnád, hogy az általad kiszorított víz súlya sós víz esetében nagyobb, miközben a vízmennyiség ugyanaz marad. Mivel a felhajtóerő nagysága megegyezik a kiszorított víz súlyával, így sós vízben nagyobb lesz a felhajtóerőd is. Ez azt is jelenti, hogy édesvízben kevesebb súlyt kell majd használnod, mint a tengerben.
  • Testfelépítés: lehet hogy kissé nyersen hangzik, de a zsír bizony úszik a vízen. Több testzsír nagyobb felhajtóerőt eredményez. A nők teste genetikailag nagyobb százalékban tartalmaz zsírt, ezért nagyobb a felhajtóerejük is, így általában kicsit több súlyra van szükségük az ólomővön. Ellenpélda a testépítők esete, akik többnyire elmerülnek a medencében, miközben az átlagember simán lebeg. 


Lebegőképesség beállítása lépésről-lépésre

Nézzük akkor most meg, hogyan játszunk a felhajtóerővel merülés közben, azaz hogyan kezeljük a búvármellényt, mikor töltjük fel és mikor engedjük le:

  1. Töltés vízbeszálláskor: vízbe ugrás előtt levegőt töltünk a mellénybe. Ez pozitív felhajtóerőt (lebegőképességet) eredményez, vagyis biztosan nem fogunk egyből lesüllyedni. A felszínen nyugodtan bevárhatjuk a merülőpárunkat, vagy a csoport többi tagját, még egyszer ellenőrizhetjük felszerelésünket, stb.
  2. Leeresztés lemerüléskor: alámerüléskor kilélegzünk és kiengedjük a levegőt a mellényből. Ha ekkor a búvár baltaként zuhan alá, akkor nem volt jó a besúlyozás (vagy elmaradt).
  3. Töltés süllyedés közben: miközben a búvár süllyed, a víz nyomása folyamatosan nő körülötte. Ez a nyomás hatással van a mellényben és a búvárruhában lévő levegő térfogatára is - összenyomja azt és negatív felhajtóerő keletkezik. Ennek ellensúlyozására apró levegőadagokat fújunk a mellénybe, amint érezzük hogy jobban süllyedünk a kelleténél.
  4. Töltés a semleges lebegőképesség eléréséhez: amint elértük a kívánt merülési mélységet, addig töltünk apró levegőadagokat a mellénybe, amíg létre nem hozzuk a semleges lebegés állapotát.
  5. Leengedés merülés közben: ne feledd, ahogy fogy a levegő a palackból, úgy növekszik a pozitív felhajtóerő is. Szükség lehet rá, hogy a palack növekvő felhajtóerejét a mellény kis mértékű leengedésével kompenzáljuk.
  6. Leengedés emelkedés közben: elsőre furának tűnhet, de emlékezz csak: a mellényben és a búvárruhában lévő levegő emelkedés közben tágul (mert csökken a víz nyomása), és ez pozitív felhajtóerőt okoz. A cél, hogy kézben tartsuk a felhajtóerő változását és semleges lebegőképességgel könnyedén felfelé ússzunk - katapultálás helyett.
  7. Töltés a felszínen: amint elértük a felszínt egyből fel kell tölteni a mellényünket hogy ott is maradjunk, még mielőtt kivennénk szánkból a reduktorunkat. Ez nyilvánvalónak tűnhet, de sokan megfeledkeznek erről izgatottságukban, és jutalomként egyből vizet nyelnek.

A túlsúlyozás problémája


  • Túl sok súly használata bonyolítja a lebegőképesség merülés közbeni beállítását. Több súly azt (is) jelenti, hogy több levegőt kell majd a mellénybe tölteni a súlyok negatív felhajtóerejének kompenzálására. Ez a nagyobb mennyiségű levegő aztán a mélység legkisebb változására hol összenyomódik majd, hol pedig kitágul, márpedig minél több ez a levegő, annál körülményesebb változó mélységben kézben tartani a folyamatot.
  • Több levegő a mellényben nagyobb térfogatot és ellenállást is eredményez, vagyis a búvár csak nagyobb erőkifejtéssel tud haladni a vízben, ami pedig szükségtelenül megnöveli a levegőfogyasztást.
  • Ez a felszínen is probléma, hiszen nem csak kényelmetlen, de fárasztó is túlfújt mellénnyel úszni, vagy akár egy helyben megmaradni.
E problémák elkerülése érdekében érdemes minden merülés előtt ellenőrizni a helyes besúlyozást.

Ha tetszett a cikk, kérlek fűzz hozzá megjegyzést, esetleg iratkozz fel az RSS csatornára, hogy legközelebb már a kedvenc hírolvasódba kapjad a legfrissebb bejegyzéseket.