了解浮力是安全和轻松潜水的关键。虽然浮力的概念一开始可能会令人困惑,但当我们考虑到浮力如何影响水肺潜水员,以及潜水员需要知道如何正确控制浮力时,就会发现其实没那么复杂。
什么是浮力?浮力是指物体的漂浮倾向。你可以把浮力看作是一个物体的"漂浮性"。在水肺潜水中,我们使用浮力一词不仅描述物体在水中漂浮的能力,同时也能描述其下沉或保持中性浮力(既不上升也不下沉)的趋势。
-正浮力:物体或人在水中向上浮动或保持浮在水面上。
-负浮力:物体或人在水中往下沉或停留在水底。
-中性浮力:物体或人既不往下沉,也不往上浮,而是在一定深度悬浮
浮力是如何工作的?当物体(或潜水员)浸入水中时,水会被推到一边,为物体腾出空间。例如,如果你把你的新iPhone掉进了满满的一杯水里,为了给iPhone腾出空间而推开的水量与iPhone的体积完全相同。原本的空间被iPhone置换了。
当一个物体或潜水员将水置换时,它周围的水会试图填满物体现在占据的空间。水推着物体,对它施加压力。这种压力将物体向上推,称为浮力。
那么,如何判断一个物体(或潜水员)是会漂浮还是下沉?一个简单的方法来判断一个物体是否会漂浮、下沉或悬浮,就是使用阿基米德原理。阿基米德原理解释说,有两种力量在起作用,决定一个物体是否会漂浮或下沉。
1.地心引力和物体的重量--将物体下推。
.浮力----将物体上推。
简单!如果物体的重量所产生的力大于浮力,物体就会下沉。如果浮力大于物体重量所产生的力,物体就会浮起来。(iPhone会下沉,不要轻易尝试)。
现在剩下的就是要计算出物体的浮力有多大。最简单的方法是称出物体位移的水的重量。物体的浮力与它所排开的水的重量相同。那么由此可知:
1.如果物体所排开的水的重量大于它自身的重量,则物体会浮起来。
.如果物体所排开的水的重量小于其自身的重量,则物体会下沉。
3.如果物体位移的水的重量与自身的重量完全相同,则物体悬浮在一个水平面上。
在潜水中,我们要在开始潜水时下沉,以达到我们所期望的深度,然后保持中性浮力,直到我们上升。我们不能随心所欲地从负浮力变为中性浮力,因为我们无法改变身体的排水量。因此,潜水员使用浮力控制装置(BCD)来控制自己的浮力,以排出更多的水(通过充气增加浮力)或更少的水(通过放气减少浮力)。
哪些因素会影响水肺潜水员的浮力?潜水员的浮力是由一系列因素决定的。影响潜水员浮力的因素有以下几点。
1.浮力控制装置(BCD)---潜水员通过给BCD充气和放气来控制自己在水下的浮力。当装备的其他部分保持恒定的重量和体积(置换恒定数量的水)时,BCD可以通过充气或放气来改变潜水员置换的水量。给BCD充气会使潜水员排出更多的水,增加潜水员的浮力,而给BCD放气则会使潜水员排出更少的水,减少潜水员的浮力。
.配重---一般来说,潜水员和他的装备(即使BCD中没有空气)是正浮力。因此,潜水员使用铅块来克服其正浮力。配重使潜水员能够在潜水开始时下降,并在潜水过程中保持一定深度。
3.暴露保护---任何暴露保护,例如湿衣或干衣,都具有正浮力。湿衣的氯丁橡胶内密封着微小的气泡,干衣则在潜水员周围填充了一层空气。湿衣或干衣越厚(或越大),潜水员的浮力越大,需要的配重也越大。
4.其他潜水配件---每件装备的浮力都有作用于潜水员的整体浮力。在其他条件相同的情况下,使用较重的调节器或脚蹼的潜水员将比使用较轻的装备的潜水员负浮力更大,需要的配重更少。出于这个原因,每当他们改变任何一件潜水装备,甚至他们的BCD,脚蹼,或气瓶的类型,都需要测试他们的浮力,以确定在潜水中使用合适的配重。
5.气瓶压力---不管你信不信,潜水气瓶中的压缩空气是有重量的。在潜水过程中,气瓶的体积和气瓶的重量保持不变,但气瓶内的空气量却不一样。当潜水员从气瓶中呼吸时,他将空气排空,气瓶会逐渐变轻。在潜水开始时,一个标准的1L铝制气瓶大约有1.5磅的负浮力,而在潜水结束时,它大约有4磅的正浮力。潜水员需要给自己配重,以便在潜水结束时,即使气瓶较轻,也能保持负浮力或中性浮力。
6.肺中的空气---是的,即使是潜水员肺部的空气量也会对他的浮力产生不小的影响。当潜水员呼气时,他将肺部排空,胸部也会略微变小。这就减少了他所排出的水量,使他产生负浮力。当他吸气时,他的肺部充气,增加了水的排量,使他的浮力略为正值。出于这个原因,学生潜水员被教导在水面上呼气以开始下降;呼气有助于潜水员下沉。在开放水域课程中,潜水员学会利用肺活量对自己的浮力进行小幅调整,并进行中心浮力(Fin-Pivot)的练习。
7.盐水与淡水---水的盐度对潜水员的浮力有很大影响。盐水比淡水重,因为它有盐溶解在里面。如果同一个潜水员先后在盐水中和淡水中,他所置换的盐水的重量将大于他所置换的淡水的重量,尽管水的体积是一样的。由于潜水员所受的浮力与他所排开的水的重量相等,所以潜水员在盐水中的浮力要比在淡水中大得多。事实上,一个潜水员在淡水中使用的配重几乎只有他在盐水中的一半,但仍然可以获得足够的负浮力。
8.身体胖瘦的影响---这可能听起来有点刺耳,但脂肪会浮起来。潜水员的脂肪占比越高,他的浮力就越大。女性的身体脂肪比例一般比男性高,因此浮力更大,需要更多的配重。这就是健美人士在泳池中会沉下去,而普通人却能浮起来的原因!
在潜水水如何控制浮力我们如何将浮力概念应用于潜水?以下是典型的水肺潜水中如何调整浮力的步骤指南。
1.给浮力补偿器(BCD)充气,然后跳入水中
在入水之前,给BCD充气,使你能浮在水面上。这可以让您在下水前进行最终检查,例如忘记打开气瓶阀门或对面镜的调整。
.给BCD放气,使其刚好能够下降
开始下降时,将BCD的气放得足够多,这样你就可以通过呼气下降了。诀窍是缓慢下降,以便有时间平衡你的耳压,BCD完全放气可能会使你像石头一样下沉,并有可能使耳膜受伤。
3.在下沉时,向BCD中加入少量的空气
当潜水员下降时,他周围的水压会增加。这将导致他的BCD和他的湿衣(或干衣)中的空气被压缩,负浮力增加。每当你觉得自己开始下沉太快时,就在BCD中加入少量的空气,以补偿你不断增加的负浮力。
4.向BCD充气以达到中性浮力
一旦您到达了您所需要的深度,就向BCD中少量地添加空气,直到您获得中性浮力。
5.在潜水过程中根据需要给BCD放气
请记住,当气瓶排逐渐排空时,它的浮力会越来越大。可能有必要以小的减量给BCD放气,以补偿气瓶越来越大的浮力。
6.上升时给BCD放气
这可能听起来有悖常理,上升不是应该充气吗?但请记住,当您上升时,BCD和湿衣(或干衣)中的空气会膨胀,使您的浮力更大(因为压力降低)。我们的目标是在上升过程中控制你的浮力,保持中性浮力,并游动--而不是漂浮--上升。
7.在水面上给BCD充气
一旦你的头到达水面,继续给你的BCD充气,这样你就可以轻松地浮在水面上。很多潜水员对潜水太过兴奋,以至于忘记了充气,而导致呛水!
配重过大的问题配重过大的潜水员在控制浮力方面会比较困难。潜水员使用的配重越大,BCD需要的空气就越多,以补偿配重带来的负浮力。当潜水员的BCD中的空气随着深度的变化而膨胀或压缩时,他的BCD中的空气越多,膨胀或压缩的空气量也越大。这使得潜水员在改变深度时更难控制自己的浮力。为了避免这个问题,一定要在潜水前进行正确的配重测试。
现在大家知道了浮力的基本知识和如何将其应用到你的潜水中了吧!祝大家玩得开心!
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