몸이 물에 잠겨 있으면 누르는 힘이 있습니다. 케이슨병과 감압병
액체(또는 기체)에 잠긴 물체가 물체에 의해 변위된 액체(기체)의 무게와 동일한 부력에 의해 이 액체(또는 기체)의 영향을 받아 수직으로 위쪽을 향하게 되는 액체 및 기체.
이 법칙은 3세기에 고대 그리스 과학자 아르키메데스에 의해 발견되었습니다. 기원전 이자형. 아르키메데스는 그의 마지막 과학 작품 중 하나로 여겨지는 논문 "부유체에 관하여"에서 자신의 연구를 설명했습니다.
아래는 다음으로부터 도출된 결론이다. 아르키메데스의 법칙.
액체와 기체가 잠긴 몸체에 미치는 작용.
공기를 채운 공을 물에 담갔다가 놓으면 떠오르게 됩니다. 나무 조각, 코르크 및 기타 여러 몸체에서도 동일한 일이 발생합니다. 어떤 힘이 그들을 뜨게 만드는가?
물에 잠긴 신체는 모든 면에서 수압의 영향을 받습니다(그림 1). ㅏ). 신체의 모든 지점에서 이러한 힘은 표면에 수직으로 향합니다. 이 모든 힘이 동일하다면 신체는 전반적인 압축만을 경험하게 됩니다. 그러나 깊이에 따라 정수압은 달라집니다. 즉, 깊이가 증가할수록 증가합니다. 따라서 신체의 하부에 가해지는 압력은 위에서 신체에 작용하는 압력보다 더 큽니다.
물에 잠긴 몸체에 가해지는 모든 압력을 이러한 모든 개별 힘을 합친 것과 동일한 효과를 몸체에 미치는 하나의 (합력 또는 합력) 힘으로 대체하면 합력은 위쪽으로 향하게 됩니다. 이것이 몸을 뜨게 만드는 것입니다. 이 힘을 부력 또는 아르키메데스 힘(처음으로 이 힘의 존재를 지적하고 그것이 무엇에 의존하는지 확립한 아르키메데스의 이름을 따서 명명됨)이라고 합니다. 이미지에 비로 지정된다 FA.
아르키메데스(부력) 힘은 물뿐만 아니라 다른 액체에서도 신체에 작용합니다. 왜냐하면 모든 액체에는 깊이마다 다른 정수압이 있기 때문입니다. 이 힘은 기체에도 작용하는데, 이것이 바로 풍선과 비행선이 날아가는 이유입니다.
부력 덕분에 물(또는 다른 액체)에 있는 물체의 무게는 공기보다 작고, 공기가 없는 공간보다 공기가 적습니다. 이는 먼저 공중에서 훈련용 스프링 동력계를 사용하여 무게의 무게를 측정한 다음 물이 담긴 용기에 내려놓으면 쉽게 확인할 수 있습니다.
체중 감소는 신체가 진공 상태에서 공기(또는 다른 가스)로 이동할 때도 발생합니다.
진공 상태(예: 공기가 펌핑된 용기)에서 물체의 무게가 다음과 같다면 P0이면 공기 중 무게는 다음과 같습니다.
,
어디 파- 공중에 있는 물체에 작용하는 아르키메데스 힘. 대부분의 물체에서 이 힘은 무시할 수 있고 무시할 수 있습니다. 즉, 다음과 같이 가정할 수 있습니다. 쌍 =P 0 =mg.
액체 속의 신체 무게는 공기 중에서보다 훨씬 더 많이 감소합니다. 몸의 무게가 공중에 떠 있는 경우 쌍 =피 0, 그러면 액체 속의 몸체의 무게는 다음과 같습니다. P 액체 = P 0 - F A. 여기 FA- 액체에 작용하는 아르키메데스 힘. 그것은 다음과 같습니다
따라서 어떤 액체에 있는 물체에 작용하는 아르키메데스 힘을 찾으려면 공기와 액체 속에서 이 물체의 무게를 측정해야 합니다. 얻은 값의 차이는 아르키메데스(부력) 힘이 됩니다.
즉, 공식 (1.32)을 고려하면 다음과 같이 말할 수 있습니다.
액체에 잠긴 물체에 작용하는 부력은 이 물체가 밀어낸 액체의 무게와 같습니다.
아르키메데스 힘은 이론적으로도 결정될 수 있습니다. 이를 위해 액체에 담긴 물체는 그 물체가 잠겨 있는 것과 동일한 액체로 구성되어 있다고 가정합니다. 액체에 잠긴 물체에 작용하는 압력은 물체가 만들어지는 물질에 의존하지 않기 때문에 우리는 이것을 가정할 권리가 있습니다. 그런 다음 그러한 몸체에 아르키메데스 힘이 가해졌습니다. FA하향 중력에 의해 균형을 이룰 것입니다. 중그리고g(어디 중- 주어진 몸체의 부피에 있는 액체의 질량):
그러나 중력은 대체된 유체의 무게와 같습니다. 아르 자형. 따라서.
액체의 질량은 밀도의 곱과 같다고 생각하면 ρ부피에 대해 공식(1.33)은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
어디 V그리고- 대체된 액체의 부피. 이 부피는 액체에 잠긴 신체 부위의 부피와 같습니다. 몸체가 액체에 완전히 잠기면 부피와 일치합니다. V전신의; 몸의 일부가 액체에 잠기면 부피가 커집니다. V그리고변위된 유체가 부피보다 적습니다. V시체 (그림 1.39).
공식(1.33)은 기체에 작용하는 아르키메데스 힘에도 유효합니다. 이 경우에만 액체가 아닌 가스의 밀도와 변위된 가스의 부피를 대체해야 합니다.
위의 내용을 고려하여 아르키메데스의 법칙은 다음과 같이 공식화될 수 있습니다.
정지해 있는 액체(또는 기체)에 잠겨 있는 물체는 액체(또는 기체)의 밀도, 중력 가속도 및 액체의 부피를 곱한 것과 같은 이 액체(또는 기체)로부터의 부력에 의해 작용합니다. 액체(또는 기체)에 잠겨 있는 신체의 일부.
옛날에는 쥘 베른(Jules Verne)의 문학 영웅들만이 바다 깊은 곳까지 여행할 수 있었지만, 1960년에는 환상적인 노틸러스호가 아니라 두 명의 과학자(J. Picard와 D. Walsh)가 탑승한 완전히 실제적인 심해잠수정이 탄생했습니다. )는 태평양에서 가장 깊은 함몰지 중 하나인 10,919m의 바닥에 도달했습니다.
가장 터무니없는 꿈 속에서도 인류는 그러한 성공을 거의 기대할 수 없었습니다. 연구자들의 대담함에 경의를 표하면서 그러한 성취는 현대 기술의 발전 덕분에 우리 시대에만 가능해졌다는 것을 인정하지 않을 수 없습니다.
스쿠버 장비 없이 다이빙할 수 있는 깊이는 주로 신체에서 사용할 수 있는 산소의 양(약 2.5리터)에 의해 제한됩니다. 다이버는 또한 팔다리에서 혈액을 짜내는 수압이 폐의 포화도를 증가시킨다는 사실에 도움을 받습니다. 예를 들어, 프랑스인 자크 마이롤(Jacques Maillol)은 스쿠버 장비 없이 수심 105m에 도달한 후 케이블을 따라 10m/s의 속도로 물 속으로 뛰어들었다가 같은 속도로 올라갔습니다. 이 현상의 비밀 중 하나는 마이롤이 새로운 세계 기록을 세울 당시 10년 동안 요가 시스템을 훈련한 경험이 있다는 것입니다. 그는 근육을 완벽하게 이완시키고 최대 4분 동안 숨을 참는 방법을 배웠으며 폐활량을 7.4리터로 늘렸습니다. 이러한 긴 숨 참기 덕분에 수중 깊이의 인체는 마치 바티스카프에 비유됩니다. 즉, 가스 교환을 차단한 결과 신체에 감압 장애 문제가 발생하지 않습니다. 나중에 독자에게 알려 드리겠습니다. 또한 Maillol이 코 클립을 사용하여 50m 깊이까지 다이빙하여 물이 비인두로 들어가는 것을 방지한다는 것도 흥미로웠습니다. 더 담그면 코 클립을 제거한 다음 비인두에 물이 침투하여 고막 외부와 내부의 기압이 동일해집니다. 이는 고막의 일방적인 수압과 관련된 귀의 불쾌한 감각을 제거합니다. 마이롤의 눈은 수중 깊은 곳에서 콘택트렌즈로 보호됩니다.
여성들 사이에서는 이탈리아의 젊은 다이버 안젤라 반디니(Angela Bandini)가 1986년에 눈부신 성공을 거두었습니다.
엘바 섬 근처에서 그녀는 스쿠버 장비 없이 여성 기록 수심인 52.5m까지 다이빙했으며 전체 작업에 2.5분이 걸렸습니다. 그리고 5년 전, 반디니는 페리(Pery)의 해발 5km에 위치한 호수의 얼음물 속으로 20m 깊이로 잠수했습니다.
수중 기록에 관해 말하면 스쿠버 다이빙 Shavarsh Karapetyan에서 여러 세계 기록 보유자의 영웅적 행위를 기억하지 않을 수 없습니다. 1982년 20명의 승객을 태운 무궤도전차가 예레반 저수지의 차가운 물(깊이 8~9m)에 떨어져 가라앉았을 때, 카라페티안은 20분 이상 연속 바닥으로 잠수해 모든 희생자들의 생명을 구했습니다. 그 후 그는 또한 무궤도 전차 자체를 꺼내는 것을 도왔습니다. 이것은 민간인의 업적이자 비공식 스포츠 기록이었습니다.
그러나 스쿠버 다이버의 심해 침투 기록은 565m로 1972년 두 명의 프랑스인이 세웠다.
1986년 미국인 제이 스미스(Jay Smith)는 스쿠버 장비를 착용하고 124시간 30분 동안 물 속에 머물렀고, 그의 동포인 페이 헨리(Fay Henry)는 72시간 이상 물 속에서 버텼으며 동시에 에어벨을 이용해 휴식과 식사를 했습니다.
Vasiliev "Matter"(1977)의 저서는 압력실에서 4명의 자원봉사자가 어떻게 1520m 깊이에 해당하는 기압을 견딜 수 있었는지 설명합니다! 그들은 자신에게 해를 끼치 지 않고 그러한 "깊이"에서 4 시간을 보냈으며 이는 지구 압력보다 152 배 더 높은 기압에서 보냈습니다. 정상적인 대기압에서 사람에게 99.86% 헬륨과 0.14% 산소가 포함된 혼합물을 흡입하도록 제안하면 1-2분 내에 산소 결핍으로 인해 의식을 잃게 됩니다. 그러나 바다 깊이 1.5km에 해당하는 기압에서 사람은 정상적인 조건에서 대기를 호흡하는 것과 같은 방식으로 이 혼합물을 자유롭게 호흡할 수 있습니다. 반대로, 수십 기압의 대기압을 호흡하는 것은 치명적입니다. 이러한 조건에서 신체는 질소와 산소로 중독됩니다. 예, 예, 다른 경우 생명을 구하는 것과 동일한 산소 과도한 산소 포화도는 신체에 심각하고 때로는 돌이킬 수 없는 변화를 초래합니다.
1985년 우리나라에서는 4명의 자원봉사자가 수심 450m의 압력실에서 한 달 이상 살았고, 동시에 북극 다이버들은 수심 300m의 해저에서 수중 기술 작업을 시작했습니다. 1.5시간 동안 계속해서.
기압이 크게 증가하면 대기 중의 산소뿐만 아니라 대기에 함유된 질소도 생명을 위협하게 됩니다. 이 가스는 신경 조직에 완벽하게 용해되어 처음에는 마취 효과를 일으키고 그 다음에는 독성 효과를 유발합니다. 질소 마취 또는 "심각한 중독"은 일반적으로 사람이 30-100m 깊이에서 대기를 흡입할 때 발생하며, 이 상태에서 그는 자신에 대한 통제력을 잃습니다. "심각한 중독"상태의 스쿠버 다이버가 입에서 실린더에서 공기를 공급하는 호스가 달린 마우스 피스를 가져와 사망 한 사례가 알려져 있습니다. 따라서 다이버가 깊은 수심으로 잠수하면 질소가 신경 조직과 혈액에 훨씬 덜 용해되는 헬륨으로 대체된 가스 혼합물이 제공됩니다.
질소를 헬륨으로 대체하면 다이버가 수면으로 올라갈 때 소위 감압병이나 감압병을 예방하는 데 도움이 됩니다. 이는 급격한 상승 중에 혈액, 조직액 및 조직에 용해된 추가 질소량이 신체에서 방출될 시간이 없기 때문에 주로 발생합니다. 혈액에 기포가 나타나 중요한 혈관이 막힐 수 있습니다.
그는 50년대에 이러한 생리적 장벽을 극복하는 데 큰 공헌을 했습니다. 젊은 스위스 과학자 한스 켈러. 그의 아이디어의 본질은 상승하는 동안 다양한 가스 혼합물의 순차적 변화입니다. 그는 300~90m 깊이에서 헬륨과 산소의 혼합물, 90~60m(질소와 산소의 혼합물), 60~15m(아르곤-산소 혼합물), 15m에서 표면까지 호흡할 것을 제안합니다. 물 - 순수한 산소. 스스로 실험을 한 켈러는 단 53분 만에 수심 222m에서 상승했습니다. 하지만 수심 180m에서 도달하는 데 12시간이 걸렸습니다!
감압병은 심해에서 수면으로 상승하는 동안뿐만 아니라 압력실의 대기가 급속히 희박해지는 동안에도 발생할 수 있습니다. 실제로 우리는 고도 11,000m에 해당하는 대기 희박 상태에서 압력실의 마스크를 통해 사람이 산소를 흡입하는 동시에 자전거 인체공학적 작업을 최대 1,000m까지 수행하는 경우가 있었습니다. kgm/분 출근 26분쯤 왼쪽 무릎에 감압통이 생겼다. 그들을 무시한 채 자원봉사자는 계속해서 일했습니다. 5분 더 지나면 기포가 폐의 큰 혈관을 막히기 시작했습니다. 그 결과, 산소를 흡입했음에도 불구하고 갑자기 질식하는 듯한 느낌이 들었고, 의식을 잃기까지 했습니다. 단 3분 만에 압력실의 기압이 정상화되었고, 피해자는 심지어 고압실에 15m의 '깊이'까지 '담그고' 1시간 동안 머물렀지만 그의 건강은 계속 악화되었습니다. 상태가 악화되어 혈압이 50/0mmHg까지 떨어졌습니다. 미술. 소생술과 2주간의 병원 치료 후에야 감압병으로 인한 모든 결과가 완전히 사라졌습니다.
그건 그렇고, 수면으로 급격하게 상승하는 동안 감압병이 발생할 가능성을 줄이기 위해 다이버가 권장 될 수 있습니다... 높은 고도의 등산에 참여하는 것입니다. 11,000m 고도의 압력실에서 산소를 흡입하면서 자전거 인체공학계로 힘든 육체 노동을 수행한 8명의 자원 봉사자들을 관찰한 결과, 그들 모두는 예외 없이 13~35분에 관절에 감압 통증이 나타났습니다. 일의. 실제로 엘브루스를 등반한 후 같은 자원봉사자 중 한 명은 작업 18분이 아닌 39분에 감압통을 겪었습니다. 나머지는 1시간 동안 계속 작업했음에도 불구하고 나타나지 않았습니다.
일반적으로 사람이 물에서 직면하는 다양한 종류의 장벽을 이후에 더 쉽게 극복할 수 있도록 유아기부터 수중 신체 훈련을 시작하는 것이 좋습니다. 신생아는 산소 결핍에 매우 강합니다. 그리고 산모의 몸에서 태아가 에베레스트 높이와 거의 같은 양의 산소를 받는다는 점을 고려하면 이는 놀라운 일이 아닙니다.
우리의 감독하에 새끼 고양이가 태어나기 이틀 전에 압력실에서 12,000m의 "높이"까지 "키워" 호흡이 완전히 멈출 때까지(18분) 그곳에 머물렀습니다. 이러한 심각한 저산소증에도 불구하고 고양이는 여섯 마리의 성숙한 새끼 고양이를 낳았습니다. 또 다른 실험에서는 갓 태어난 쥐가 무산소 가스 환경(순수 질소)에서 50분 동안 사는 것으로 밝혀졌습니다. 요오도아세트산을 투여하여 해당작용을 인위적으로 억제하면 수명이 3분으로 단축됩니다.
최근 몇 년간 어린이를 관찰한 결과, 스쿠버 다이빙 수업을 받은 신생아는 나이가 많은 어린이와 성인보다 오랫동안 물속에서 숨을 쉬지 않는 법을 훨씬 더 빨리 배우는 것으로 나타났습니다. 이는 신생아가 성인보다 무산소 에너지를 얻는 능력이 더 뛰어나기 때문입니다.
일반 교육학 및 심리학 연구소의 직원인 I.B. Charkovsky는 7개월 된 조산 딸을 대상으로 흥미로운 실험을 수행했습니다. 소녀의 몸무게는 1600g에 불과했으며 자궁에 잠긴 조건에서 조기 유기체가 적응하기가 매우 어려운 지상 중력 조건으로의 조기 전환을 어떻게 든 촉진하기 위해 Charkovsky는 주기적으로 딸을 수족관에 가서 그녀를 몇 시간 동안 거기에 두었습니다. 놀랍게도 그 소녀는 물 속의 진짜 어류처럼 느껴졌고 자유롭게 수영하고 다이빙했으며 생후 4개월에 이미 정상 체중을 유지했습니다.
호주의 수영 코치인 Timmermans는 출생 후 첫 주가 끝날 때부터 아들에게 수영을 가르치기 시작했습니다. 6개월이 되면 아이는 최대 15~20분 동안 물에 떠 있을 수 있고 수백 미터를 수영할 수 있습니다.
이제 신생아는 물에 잠길 때 호흡을 차단하는 반사가 성인보다 훨씬 더 강하게 발달한다는 것이 입증되었습니다. 또한 가장 오래된 분석기인 미각 분석기의 도움으로 유아가 아직 수생 환경에서 탐색하는 능력을 잃지 않았다는 것이 입증되었습니다. “맛에 따라” 물속에 있는 어린이는 자신과 가까운 사람과 낯선 사람을 구별할 수도 있습니다.
이미 노인이었던 소련 학자 S.I. 볼프코비치(Volfkovich)는 한때 가그라에서 바다 폭풍이 닥쳤을 때 목숨을 걸고 익사하는 사람을 구했습니다. 구원받은 사람의 감사에 대한 응답으로 그는 이렇게 대답했습니다. “왜 나에게 감사합니까? 당신의 생명은 나에게 빚진 것이 아닙니다. 나에게 빚진 것이 아닙니다. 하지만 두 살 때 수영을 가르쳐 주신 훌륭한 부모님이 있다는 사실에 감사드립니다.”
1982년, 뉴질랜드 투투카카 시에서 물속 아이의 탄생을 주제로 한 최초의 과학 회의가 열렸습니다. 현재까지 수백 명의 어린이가 이미 소련에서 물속에서 성공적으로 태어났습니다. 1982년 1월 현재 프랑스에서는 52명, 미국에서는 15명의 출산이 등록되었으며, 물론 이러한 출산은 경험이 풍부한 의사에 의해 이루어집니다. 수조는 철저히 소독되며 수온은 엄마 자궁 온도 (약 38.5 ° C)와 같습니다. 0.5%의 소금을 물에 첨가합니다. 즉, 혈장에 있는 양과 같은 양입니다. 그래서 아이는 친숙한 수중 환경에서 태어납니다. 아기의 피부는 차가운 공기에 닿지 않아 숨을 쉬기 시작합니다. 이 경우 분만중인 여성은 일반적으로 매우 강한 통증을 경험하지 않으며 아이는 출산 외상을 입지 않습니다.
흥미로운 점은 수천 년 전 고대 이집트에서 산모가 어려움을 겪을 때 물 속으로 내려갔다는 것입니다. 아마도 물에서 태어난 아이들이 신체적, 정신적 발달에서 동료보다 앞서 있다는 것을 알 수 있었던 것은 바로 그러한 경우였을 것입니다. 그리고 제사장이 될 사람들은 수중 환경에서 태어나기 시작했습니다.
1986년 7월 우리나라에서 Vladimir 시 출신의 Bagryansky 배우자와 함께 흥미로운 이야기가 일어났습니다. 그들은 가족의 보충을 기다리며 수닥 근처 크리미아에서 휴가를 보내고 있었습니다. 수정처럼 맑은 바닷물에서 아침 수영을 하는 동안 정상적인 출산이 이루어졌습니다. 그러한 이국적인 환경에서 태어난 소녀는 이국적인 이름 Eya를 받았습니다.
Sondra Ray의 저서 The Perfect Birth(1985)는 1966년 Neville von Schleffenberg와 함께 발생한 유사한 사건을 설명합니다. 23세 어머니는 바다에서 수영을 하고 있던 중 진통을 시작했고, 아기는 출산 후 4~5분 동안 물 속에 있었다.
수중 도시 건설을 위한 프로젝트가 있습니다(그리고 멀지 않은 미래에 시행될 예정입니다). 그리고 전 세계 여러 나라에는 이미 별도의 수중 실험실이 존재합니다. 1969년에 미국 수중 연구소 "Aegir"는 최대 다이빙 수심인 158.5m에 도달했으며, 6명의 수중 비행사가 5일 동안 그곳에 머물렀습니다.
수중 집 "Aegir"의 대기에는 산소가 1.8%밖에 포함되어 있지 않았지만 기압은 지구 표면보다 훨씬 높았습니다.
예를 들어, 산소 함량이 낮을 경우 기압이 10-11 atm으로 증가하면 신체는 산소 결핍을 느끼지 않습니다. 수중 주택과 바시스카프를 구별하는 것은 증가된 기압입니다. 결국, 그들의 주민인 수중 비행사들은 주기적으로 우주복을 입고 수중 세계, 즉 기압이 훨씬 더 높은 값에 도달하는 조건으로 나가야 합니다. 수중 주택의 기압이 지구 표면(및 심해수욕장)과 동일하게 유지된다면 수중 비행사는 감압병을 피하기 위해 각 수중 여행 후 집의 "복도"에서 너무 오래 기다려야 할 것입니다.
수중 인간 활동 연구에 관한 제2차 국제 회의에서 프랑스 연구원 Jacques Yves Cousteau는 미래의 수중 도시에는 물에서 직접 산소를 추출하는 인공 아가미를 가진 사람들이 거주할 수 있다고 제안했습니다. Cousteau의 이러한 생각에 따르면, 심해의 압력에 대응하려면 사람의 폐를 제거해야 하며 순환계에 특수 카트리지를 삽입해야 합니다. 이 카트리지는 화학적으로 혈액에 산소를 방출하고 혈액에서 이산화탄소를 제거합니다. 그것. 또한 Cousteau에 따르면 체강을 불활성 액체로 채우면 감압병과 해저를 따라 자유롭게 이동할 수 있다고 합니다. 이 모든 것은 인간의 새로운 종인 "Homo aquaticus"의 특징이 될 것입니다. 쿠스토는 이 종의 첫 번째 사람이 2000년에 나타날 것이라는 점을 배제하지 않았습니다.
원칙적으로 Homo aquaticus는 아가미 없이도 할 수 있지만 이를 위해서는 500-700m 깊이에서 살아야합니다. 생쥐와 개를 대상으로 한 실험에서 그러한 깊이에서 폐가 물로 채워지면 그러면 그 안에 용해된 산소가 고전압으로 인해 물을 호흡하기에 충분할 것입니다. 개 한 마리가 지상 생활로 돌아왔습니다.
우리 의견으로는 인류는 쿠스토가 제안한 것과는 달리 수중 깊이를 탐험할 것입니다. 그것은 한 단계 뒤로 물러나는 것입니다. 결국, 현대 물개, 해마 및 고래의 출현으로 이어진 수생 환경으로의 포유류의 2차 복귀는 아가미의 출현과 관련이 없습니다. 하지만 이 동물들은 산소를 경제적으로 사용하는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 사람은 특별한 훈련을 통해 동일한 능력을 개발합니다. 특수 훈련 및 기술 장치의 도움으로 사람은 물에서의 열 전달 증가와 관련된 감압 및 냉각에 대한 신체의 저항력을 높이고 돌고래보다 나쁘지 않은 다이빙과 수영 방법을 배웁니다. 그러나 사람은 결코 특별하고 예외적인 종인 "homo aquaticus"로 변하지 않을 것입니다. 그는 물의 요소, 땅과 우주에서 조화롭게 발전하고 동등하게 자유로움을 느낄 것입니다.
오늘날 인간은 수중뿐만 아니라 지하 깊이에서도 성공적으로 폭풍을 몰아냅니다. 우선, 이것은 동굴 탐험가-동굴학자에게 적용됩니다.
프랑스의 유명한 동굴학자인 미셸 시프레(Michel Sifre)는 17세 때 수심 320~450m의 동굴에 81시간 동안 잠수했고, 1962년에는 프랑스와 이탈리아 국경의 알프스 산맥에 위치한 스카라슨(Scarasson) 심연으로 내려갔다. 깊이 135m, 지하 빙하에서 어둠 속에서(매우 약한 전구의 빛 아래) 기온 약 0°C, 습도 100%, 지속적인 붕괴 조건에서 두 달을 보냈습니다. 그는 동굴에서 느낀 감정을 이렇게 설명했습니다. “내 귀는 끊임없이 음악이나 산사태의 환상적인 포효로 가득 차 있었습니다. 그러나 나의 시각적 인식은 어둠으로 인해 크게 제한되었습니다. 얼마 지나지 않아 자연광이 부족하고 전기 조명이 약해 눈이 피로해지기 시작했고, 색이 점점 눈에 들어오지 않는 느낌을 받았습니다. 예를 들어, 나는 녹색과 파란색을 혼동하기 시작했습니다. 물체와의 거리를 판단하기가 어려웠습니다. 때때로 시각적 환각을 느꼈습니다.”
1972년에 Sifre는 텍사스의 한 동굴에서 훨씬 더 오랫동안(약 7개월) 살았습니다. 흥미롭게도, 동굴에서 두 번의 깨어남 사이의 시간 간격으로 측정한 그의 "하루"는 24.5시간이었고 그의 체온은 36°C를 넘지 않았습니다.
이러한 자체 실험은 미국 제독 Richard Byrd의 남극 외로움과 비교할 수 있습니다. 1934년 극지방의 밤 동안 그는 지독한 추위(남위 80° 근처의 남극 기지)에서 여러 달 동안 사람들과 단절된 자신을 발견했습니다. 그럼에도 불구하고 버드의 용기는 그를 떠나지 않았고, 어둠과 추위와의 일대일 전투에서 그는 승리를 거두었습니다.
동굴에서 인간을 기다리는 심각한 위험 중에는 수중 홍수가 있습니다. 이것이 Norbert Caster의 저서 "My Life Underground"에 그 중 하나가 설명되어 있는 방법입니다. 1951년에 Merey 박사는 지하 홍수가 갑자기 시작되었을 때 Jura 동굴 중 한 곳에서 6명의 동료와 함께 자신을 발견했습니다. 분리대에 공황이 일어나고 모두가 달려가 솟아 오르는 물을 극복하고 동굴 출구로 가려고했지만 분리대 7 명 중 6 명이 물에 휩쓸려 익사했습니다.
Merey 박사는 평정심을 유지하려고 노력하고 아치가 더 높고 오목한 부분과 같은 것을 형성하는 제자리에 머물기로 결정했습니다. 물이 그의 어깨에 닿았고 또한 그는 끊임없이 급류에 맞서 싸워야했기 때문에 그의 계산은 정당화되지 않았을 수 있습니다. 물은 27시간 후에야 물러났습니다. 메리는 추위와 피로로 완전히 지쳤지만 계속해서 물과 싸워 살아남았습니다.
흥미롭게도 일부 동굴은 의약 목적으로 성공적으로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 1968년부터 Transcarpathia의 Solotvinsky 소금 광산에서는 기관지 천식 환자의 치료가 동굴에서 밤을 보내는 방식으로 수행되었습니다. 의료 통계에 따르면 성인의 84%, 어린이의 96%가 이러한 방식으로 기관지 천식을 제거합니다. 이 동굴의 치유 효과는 공기의 순도와 명확하게 표현되는 음이온화로 설명됩니다.
현재까지 연구된 가장 깊은 동굴은 프랑스의 Jean-Bernard 동굴(1445m)입니다. 코카서스의 Snezhnaya 동굴의 깊이는 1600m라고 믿어집니다. 광산에 대해 이야기하면 가장 깊은 곳은 3 이상입니다. 표면에서 km-남아프리카에서 파졌습니다. 이렇게 깊은 곳에서 사람들은 금을 채굴합니다.
스쿠버 장비 발명가인 Jacques-Yves Cousteau에 관한 인기 있는 책 중 하나는 다음과 같습니다. “수중 수영은 안전하고 흥미진진합니다. 하지만 다이빙에 대한 준비가 제대로 되어 있지 않은 사람들은 문제에 빠질 수 있습니다.
스쿠버 다이빙의 생리학과 고압에서의 호흡 규칙을 알기 전까지는 깊이 다이빙하지 마십시오. 항공기 작동 방식을 잘 연구하고 다이빙 테이블을 기억하여 주어진 수심에서 얼마나 오래 머무를 수 있는지 알아보세요.
다이빙 전 반드시 매뉴얼을 읽어주세요. 세 가지 주요 위험에 관해 설명되어 있는 모든 내용을 주의 깊게 읽으십시오. 첫째는 가스색전증, 둘째는 심한 만취, 셋째는 악명 높은 감압병이다. 다이빙 테이블을 알면 모든 위험을 쉽게 피할 수 있습니다.
황금률: “절대 혼자 다이빙하지 마세요!” 수중에서는 모든 사람이 동료를 면밀히 모니터링하고 시야를 벗어나지 않으며 항상 친구의 도움을 받을 준비가 되어 있습니다. 가장 큰 기쁨과 가장 큰 보상은 수중에서의 행동 규칙을 미리 연구하고 그룹의 일원으로 훈련한 사람들이 많다는 것입니다.”
요즘에는 돈만 있다면 누구나 스쿠버 장비와 기타 다이빙 장비를 사용할 수 있습니다. 이러한 접근성은 충분한 지식과 훈련 없이 스쿠버 다이빙이 안전하다는 착각을 불러일으키고 종종 비참한 결과를 초래합니다.
장비를 갖춘 스쿠버 다이버가 어떻게 물속으로 혼자 들어가고, 알려지지 않은 곳에서 수영하며 해안에 있는 동료들 사이에 우려를 불러일으키는지를 종종 볼 수 있습니다. 시간별로만 탐색할 수 있습니다. 그것은 용납될 수 없습니다! 두 사람이 함께 다이빙해야 하며, 혼자라면 부표를 사용하고 선박과 함께 다이빙해야 합니다. 이는 스쿠버 다이빙을 시작할 때 특히 중요합니다.
모든 다이빙 사고는 무지, 규칙 위반 및 과도한 자만(“나는 모든 것을 알고 있습니다!”)으로 인해 발생합니다.
저자는 수년 동안 블라디보스토크 해양 클럽 DOSAAF와 Morflot 해양 학교에서 라이트 다이빙 및 다이빙 생리학 강사이자 교사였습니다. 나는 함대의 일반 병사들을 대상으로 라이트 다이빙 훈련을 실시하는 것이 필수라고 생각합니다. 모든 선원은 스쿠버 장비를 올바르게 사용할 수 있어야 합니다.
크라보플로트(Kraboflot)의 부유 기지에서 작업할 때, 우리는 그물에서 선망 프로펠러를 꺼내기 위해 반복적으로 물속으로 다이빙해야 했습니다. 모선과 예망선에 스쿠버 장비를 공급하겠다는 나의 제안에 대해 그들은 나의 제안이 합리화 제안이 아니라고 대답했습니다. 플로팅 베이스에는 SVV-55 다이빙 장비(물에 접근할 수 있는 장비)가 장착되어 유지 관리를 위해 전문가를 제공하는 여러 사람이 참여해야 했으며 스쿠버 장비를 사용하면 이러한 작업이 훨씬 쉽게 해결되었습니다. 현재 판매 가능한 스쿠버 다이빙 교과서나 가이드가 없습니다. 불행히도 도서관에서도 사용할 수 없습니다.
스쿠버 다이빙 훈련의 전체 과정을 제시하는 척하지 않고, 특별 매뉴얼에서 스쿠버 다이버 훈련에 필요한 압축 공기 장치를 사용한 스쿠버 다이빙의 물리적, 생리학적 기초에 대한 정보를 독자들에게 제공할 것입니다.
다이빙의 신체적 조건
인체는 공중에서의 존재에 적응되어 있습니다. 공기보다 밀도가 훨씬 높은 비압축성 매체인 물에서 인체는 육지와 완전히 다르게 행동합니다. 따라서 바다 깊은 곳으로 침투하려는 사람들의 욕구는 신체적, 생리적 성격의 많은 어려움을 극복하는 것과 관련이 있습니다.
압력.정상적인 조건에서 사람은 1기압의 압력을 경험합니다. 피부 1제곱센티미터 당 1킬로그램. 전체적으로 이는 약 16톤의 하중에 달합니다!
그러나 신체 내부의 기압은 외부 압력과 균형을 이룹니다. 그러나 물은 공기보다 훨씬 무겁습니다. 그것에 잠기면 사람은 압력 증가를 경험하며 그 크기는 그 위에있는 물기둥의 무게에 따라 결정됩니다. 다이빙이 깊어질수록 압력은 커집니다. 따라서 수심 10m까지 물에 잠기면 외부에서 신체에 가해지는 압력은 대기압의 약 2배로 증가합니다. 20미터 깊이에서는 3배가 됩니다.
동시에 신체의 외부 압력과 신체의 내부 압력 사이의 균형이 점점 더 깨져 다양한 부정적인 결과를 초래합니다. 예를 들어, 수심 20m에서는 사람의 고막이 터질 수 있습니다. 가슴 압박도 증가합니다. 그렇기 때문에 특수 슈트와 헬멧 없이는 수심 40m 이상까지 다이빙하는 것이 불가능합니다. 또한 다이버는 다이빙의 처음 10미터 동안 압력의 상대적인 최대 증가(100%)가 발생한다는 점을 기억해야 합니다. 이 임계 구역에서는 초보 수중 수영자에게 가장 위험한 심각한 생리적 과부하가 관찰됩니다.
비중과 밀도.물의 비중은 온도와 밀도에 따라 달라집니다. 결과적으로 밀도는 약간이지만 온도의 영향으로 변합니다. 따라서 20도에서 물의 밀도는 4도보다 0.2% 적습니다. 불순물이 없는 증류수는 온도 4도에서 비중이 1입니다. 물 1ml의 무게는 1g입니다. 물은 모든 액체와 고체의 비중을 비교하는 일반적인 단위로 사용됩니다. 바닷물은 염분 함량이 높아 강물보다 2.5~3% 무겁고 비중은 평균 1.025이다.
신체의 비중은 부력을 결정하는 데 중요합니다.
신체의 부력.물에 담그면 중력과 부력이라는 두 가지 반대 방향의 힘이 모든 신체에 작용합니다. 중력은 몸 자체의 무게입니다. 수직으로 아래쪽을 향하게 됩니다. 적용 지점을 무게 중심이라고 합니다. 동시에 물은 마치 몸을 표면으로 밀어내는 것처럼 몸이 잠기는 것을 방지합니다. 이 부력을 부력이라고 합니다. 수직으로 위쪽을 향하게됩니다. 이 힘이 작용하는 지점을 부력중심이라고 합니다. 아르키메데스의 법칙에 따르면 액체에 담근 물체는 그 물체가 대체하는 액체의 무게만큼 무게를 잃습니다. 따라서 모든 것은 다이빙 중에 몸을 변위시키는 액체의 양에 따라 달라집니다. 부피가 클수록 부력이 커지며 그 반대도 마찬가지입니다.
물체의 무게가 물체가 대체하는 물의 무게보다 더 큰 경우, 물체는 음의 부력을 갖고 있기 때문에 가라앉게 됩니다.
음의 부력의 양은 몸의 자체 무게와 몸에 담그는 동안 변위된 액체 부피의 무게 사이의 차이와 같습니다.
변위된 유체의 무게가 신체 자체 무게보다 크면 후자는 양의 부력을 가지고 떠오를 것입니다. 그 값은 변위된 유체의 무게와 체적의 무게 사이의 차이와 같습니다. 몸.
부력의 개념은 다이버에게 매우 중요합니다. 작업의 성공과 물 속에서의 안전도 물 속에서 균형을 잡는 능력에 달려 있습니다.
물의 밀도가 높기 때문에 물에 잠긴 사람은 무중력 상태에 가깝습니다. 숨을 내쉴 때 사람의 평균 비중은 1.020-1.060kg/m3이고 1-2kg의 음부력이 관찰됩니다. 이는 신체에 의해 대체되는 물의 무게와 무게의 차이입니다. 흡입하면 사람의 평균 비중은 0.970kg/m3으로 감소하고 약간의 양성부력이 나타납니다.
방수복을 입고 수영할 경우 접힌 부분의 공기로 인해 양성 부력이 증가하여 물에 담그기가 더욱 어려워집니다. 부력은 웨이트를 사용하여 조절할 수 있습니다. 수중 수영의 경우 일반적으로 0.5-1kg의 약간의 음부력이 생성됩니다. 큰 음의 부력은 원하는 깊이를 유지하기 위해 지속적으로 활동적인 움직임이 필요하며 일반적으로 지상(물체)에서 지지대를 사용하여 작업할 때만 생성됩니다.
방수는 수영 속도에 눈에 띄는 영향을 미칩니다.
0.8-1.7m/s의 속도로 표면에서 수영할 때 신체 움직임에 대한 저항은 그에 따라 2.5kg에서 11.5kg으로 증가합니다. 수중 수영을 할 때 수중 수영자는 더 수평적인 위치를 차지하고 숨을 쉬기 위해 주기적으로 물 밖으로 머리를 들어 올릴 필요가 없기 때문에 움직임에 대한 저항이 적습니다. 또한 수중에서는 수영자의 움직임으로 인한 파도와 난기류로 인한 제동력이 약합니다. 수영장에서의 경험에 따르면 같은 사람이 평영 50m 거리를 37.1초에 수영하면 물 속에서도 같은 거리를 32.2초에 수영할 수 있습니다.
호흡 장치가 장착된 잠수복을 입고 수중에서 수영할 때의 평균 속도는 0.3~0.5m/s입니다. 짧은 거리에서 잘 훈련된 수영인은 0.7-1m/s의 속도에 도달할 수 있고, 잘 훈련된 수영인은 최대 1.5m/s(5.4km/h)의 속도에 도달할 수 있습니다.
물에서의 가시성은 물에 용해된 물질, 즉 광선을 산란시키는 부유 입자의 양과 구성에 따라 달라집니다. 진흙탕에서는 맑은 날씨에도 가시성이 거의 없습니다. 물기둥 속으로 빛이 침투하는 깊이는 광선의 입사각과 수면 상태에 따라 달라집니다. 수면에 떨어지는 경사진 태양광선은 얕은 깊이까지 침투하며, 대부분은 수면에서 반사됩니다. 희미한 잔물결이나 파도는 물 속의 가시성을 크게 감소시킵니다.
10m 깊이에서는 조명이 표면보다 4배 적습니다. 수심 20m에서는 조도가 8배 감소하고, 수심 50m에서는 수십 배 감소합니다. 서로 다른 파장의 광선은 고르지 않게 흡수됩니다. 가시 스펙트럼(적색 광선)의 장파장 부분은 물의 표면층에 거의 완전히 흡수됩니다. 가장 투명한 바닷물의 단파장 부분(보라색 광선)은 수심 1000m까지 투과할 수 있고, 녹색 광선은 100m 이상 깊이까지 투과하지 못합니다.
수중 시야에는 고유한 특성이 있습니다. 물은 눈의 광학 시스템과 거의 동일한 굴절력을 가지고 있습니다. 수영자가 마스크 없이 다이빙하면 빛의 광선이 물을 통과하여 거의 굴절 없이 눈에 들어갑니다. 따라서 광선은 망막이 아니라 훨씬 더 뒤쪽으로 수렴합니다. 그 결과 시력이 100~200배 저하되고 시야가 감소하며 사물의 상이 불분명하고 흐려지며 원시가 된다.
마스크를 착용한 다이버가 다이빙할 때 물에서 나오는 광선은 마스크의 공기층을 통과하여 눈에 들어가고 평소와 같이 광학 시스템에서 굴절됩니다. 그러나 수중 수영자는 물체의 이미지를 실제 위치보다 다소 더 가깝고 높게 봅니다. 물체 자체는 실제보다 물 속에서 훨씬 더 크게 보입니다. 그러나 숙련된 수영선수는 이러한 시각적 특징에 적응하므로 어떤 어려움도 겪지 않습니다.
물속에서 색상 인식이 급격히 저하됩니다. 자연의 물색에 가까운 파란색과 녹색은 특히 인식이 잘 되지 않으며, 흰색과 주황색이 가장 좋습니다.
수중 오리엔테이션에는 특정 어려움이 있습니다. 표면적으로 사람은 시력의 도움으로 환경에 적응하고 신체의 균형은 전정 기관, 근육 관절 감각 및 신체가 움직일 때 내부 장기와 피부에서 발생하는 감각을 통해 유지됩니다. 위치가 변경됩니다. 그는 끊임없이 중력의 작용(지지감)을 경험하고 공간에서 신체 위치의 사소한 변화를 감지합니다.
수 중에서 수영할 때 사람은 일반적인 지원을 받지 못합니다. 이러한 조건 하에서 사람을 우주에서 방향을 잡는 감각 기관 중에서 남은 유일한 희망은 지구의 중력이 계속해서 작용하는 이석에 있는 전정 기관입니다. 부력이 전혀 없는 사람에게는 수중에서 방향을 잡는 것이 특히 어렵습니다. 수중에서 눈을 감은 수영자는 공간에서 10-25도 각도로 몸의 위치를 결정하는 데 오류를 범합니다.
물속에서 방향을 잡는 데는 사람의 위치가 더 중요합니다. 가장 불리한 자세는 머리를 뒤로 젖힌 채 등을 대는 자세로 간주됩니다. 전정기관의 자극으로 외이도에 찬물이 들어가면 현기증이 나고 방향을 판단하기 어려워지며 오차가 180도에 이르는 경우가 많다.
수중에서 항해하기 위해 수영자는 우주에서 신체의 위치를 알려주는 외부 요인(내쉬는 기포, 부표 등의 움직임)을 사용해야 합니다. 훈련은 수중 항해에 매우 중요합니다.
물 속의 소리는 주로 공기 전도보다 40% 낮은 골전도를 통해 감지되기 때문에 물 속에서의 가청도가 저하됩니다. 골전도 중 가청 범위는 소리의 높이에 따라 달라집니다. 즉, 톤이 높을수록 소리가 더 잘 들립니다. 이는 수영선수들 사이 및 수면과의 연결에 있어 실질적으로 중요합니다.
물 속의 소리는 대기보다 4.5배 더 빠르게 전달되므로 물 속에서는 측면에 있는 음원의 신호가 거의 동시에 양쪽 귀에 도달하며 그 차이는 0.00001초 미만입니다. 이러한 신호 도착 시간의 미세한 차이는 미분화가 잘 되지 않고, 소리에 대한 명확한 공간 인식도 일어나지 않습니다. 결과적으로 사람이 수중에서 음원의 방향을 파악하기가 어렵습니다.
물 속에서의 신체 냉각은 훨씬 더 강렬하게 발생합니다. 공중보다. 물의 열전도율은 25배, 열용량은 공기의 4배입니다. 사람이 건강에 특별한 위험없이 4도에서 6 시간 동안 머물 수 있고 체온이 거의 떨어지지 않으면 같은 온도의 물에서 보호 복을 입지 않은 경화되지 않은 사람은 대부분 30-40 후에 저체온증으로 사망합니다. 분. 수온이 감소하고 전류가 흐르면 신체의 냉각이 증가합니다.
대기환경에서는 복사(40~45%)와 증발(20~25%)에 의해 기온 15~20도에서 강렬한 열손실이 발생하며, 전도를 통한 열전달은 30~35%에 불과하다. . 물 속에서 보호복을 입지 않은 사람은 주로 전도를 통해 열을 잃습니다. 공기 중에서는 다리, 팔의 접촉면과 신체의 해당 부위 사이에 열 교환이 있기 때문에 신체 표면의 약 75% 영역에서 열 손실이 발생합니다. 물에서는 신체 전체 표면에서 열 손실이 발생합니다.
피부에 직접 닿는 공기는 빠르게 가열되며 실제로 주변 공기보다 온도가 더 높습니다. 바람조차도 피부에서 이 따뜻한 공기층을 완전히 제거할 수 없습니다. 물에서는 비열 용량과 열전도율이 높기 때문에 신체에 인접한 층은 가열될 시간이 없으며 찬물로 쉽게 옮겨집니다. 따라서 물 속에서의 신체 표면 온도는 공기 중에서보다 더 강하게 감소합니다. 또한, 물의 정수압이 고르지 않기 때문에 더 큰 압력을 받는 신체 아래쪽 부분은 물에 의해 덜 압축되는 위쪽 부분보다 더 빨리 냉각되고 피부 온도가 더 낮습니다.
같은 온도의 공기와 물 속에서 신체의 열 감각은 다릅니다. 정수압에 의한 강렬한 냉각과 압박으로 인해 물 속에서 피부의 민감도가 감소되고, 통증이 둔화되어 작은 상처나 상처까지도 눈에 띄지 않게 됩니다.
방수복을 입고 물 속에 들어가면 피부 온도가 고르지 않게 감소합니다. 피부 온도의 가장 큰 하락은 사지에서 관찰됩니다.
수중 혈액 순환은 신체의 여러 부분에 고르지 않은 정수압으로 인해 고유한 특성을 갖습니다. 예를 들어, 평균 키(170cm)의 사람이 물 속에서 수직 자세를 취하는 경우, 침수 깊이에 관계없이 발은 머리보다 0.17kg/cm2 더 많은 정수압을 경험하게 됩니다. 압력이 낮은 신체 상부로 혈액이 흐르고(과다), 압력이 더 큰 신체 하부에서 혈액이 흘러나옵니다(부분 출혈). 이러한 혈류 재분배는 심장에 가해지는 부하를 증가시키며, 이는 혈관을 통한 혈액 이동에 대한 더 큰 저항을 극복해야 합니다.
물 속에서 몸을 수평으로 위치시키면 가슴과 등의 정수압 차이는 0.02-0.03kg/cm2에 불과하고 심장에 가해지는 부하가 약간 증가합니다.
수중 호흡은 외부 수압이 "폐-호흡 장치" 시스템의 내부 기압과 동일한 조건에서만 가능합니다. 이러한 평등을 준수하지 않으면 호흡이 어려워지거나 심지어 불가능해집니다. 따라서 수심 1m의 튜브를 통해 외압과 내압의 차이가 0.1kg/cm2로 호흡하려면 호흡근에 많은 긴장이 필요하고 오래 지속되지 못하며, 수심 2m에서는 호흡근이 약해진다. 더 이상 가슴의 수압을 극복할 수 없습니다.
수면에서 휴식을 취하는 사람은 분당 12~24회 호흡하며, 폐호흡량(분당 호흡량)은 6~12l/분입니다.
정상적인 조건에서 각 흡입 및 호기마다 전체 공기의 1/6 이하가 폐에서 교환됩니다. 나머지 공기는 폐의 폐포에 남아 있으며 혈액과의 가스 교환이 일어나는 매체입니다. 폐포 공기는 일정한 구성을 갖고 있으며 대기와 달리 산소 14%, 이산화탄소 5.6%, 수증기 6.2%를 함유하고 있습니다. 구성 성분의 사소한 변화라도 신체의 보상 방어인 생리적 변화로 이어집니다. 중대한 변화가 있으면 보상적 방어가 대처할 수 없어 고통스러운(병리학적) 상태가 발생합니다.
신체로 들어오는 모든 공기가 혈액과 폐 사이에서 가스 교환이 일어나는 폐포에 도달하는 것은 아닙니다. 공기 중 일부는 신체의 호흡기관(기관, 기관지)을 채우고 가스 교환 과정에 참여하지 않습니다. 숨을 내쉴 때 이 공기는 폐포에 도달하지 않고 제거됩니다. 숨을 들이쉴 때 폐포는 먼저 호기 후 기도에 남아 있는 공기(산소가 고갈되고 이산화탄소와 수증기 함량이 높음)를 받은 다음 신선한 공기를 받습니다.
공기가 습해지고 따뜻해지지만 가스 교환에 참여하지 않는 신체 호흡기의 부피는 약 175입방cm입니다. 호흡 장치(호흡관)를 사용하여 수영할 경우 호흡기(신체 및 장치)의 총 부피가 거의 두 배로 늘어납니다. 동시에 폐포의 환기가 악화되고 성능이 저하됩니다.
수중에서 강렬한 근육 운동을 하려면 산소 소비가 많이 필요하며, 이로 인해 폐 환기가 증가하여 신체 호흡기관과 장치(호흡관)의 공기 흐름 속도가 증가합니다. 이 경우 호흡 저항은 공기 흐름 속도의 제곱에 비례하여 증가합니다. 침수 깊이에 따라 압축 공기의 밀도가 증가하므로 호흡 저항도 증가합니다.
그리고 이는 수중 수영의 지속 시간과 속도에 큰 영향을 미칩니다. 호흡 저항이 60-65mmHg에 도달하면. Art., 호흡이 어려워지고 호흡 근육이 빨리 피곤해집니다. 시간이 지남에 따라 흡입 및 호기 단계를 연장하면 호흡기의 공기 흐름 속도를 줄일 수 있으며 이로 인해 폐 환기가 약간 감소하지만 동시에 호흡 저항이 눈에 띄게 감소합니다.
다음 호에 끝나요
약간의 고대
당신은 수영의 법칙으로 얼마나 많은 현상이 설명되는지 보았습니다. 그러나 법 자체는 어떻게 설명됩니까? 다음은 최초의 물리학자 중 한 사람인 17세기 프랑스 과학자 파스칼의 명확하고 간단한 설명입니다.
그는 “물은 아래에서 닿는 물체를 위로 밀어 올린다”고 썼습니다. 위에서 닿는 자들을 누른다. 측면에서 닿는 부분을 측면으로 누릅니다. 여기에서 몸을 물에 담그면 위, 아래, 옆에서 닿으면 위, 아래, 옆에서 누르는 것으로 결론을 내리기 쉽습니다. 그리고 물의 높이는 압력의 강도를 나타내는 척도이므로 이러한 효과 중 어느 것이 우세한지 쉽게 알 수 있습니다. 첫째, 몸의 측면 위의 높이가 같은 물이 똑같이 누르는 것이 분명합니다. 이것이 바로 두 개의 동일한 바람 사이에 있는 풍향계처럼 몸이 한 방향이나 다른 방향으로 움직이려는 경향이 없는 이유입니다. 그러나 몸의 아래쪽 위의 물은 위쪽보다 높이가 더 높습니다. 몸을 아래에서 위로 움직여야 한다는 것은 분명합니다. 그리고 물의 높이의 차이는 곧 몸 자체의 높이이므로, 물은 몸과 같은 양의 물의 무게와 같은 힘으로 몸을 아래에서 위로 밀어낸다는 것을 이해하기 쉽습니다.
“액체에 잠긴 물체는 그 압력으로 인해 마치 저울 접시에 매달려 있는 것처럼 지탱되고, 다른 접시에는 몸의 부피와 같은 양의 액체가 담겨 있습니다. 물체가 같은 부피에서 물보다 무거운 구리나 다른 물질로 만들어졌다면 물에 빠지게 됩니다. 왜냐하면 그 무게가 균형을 맞추려는 것을 압도하기 때문입니다. 만약 물체가 같은 양의 물보다 가벼운 나무나 다른 재료로 만들어졌다면, 물의 무게가 그 무게를 초과하는 힘으로 물 속에서 떠오를 것입니다. 물과 같은 무게라면 가라앉지도 오르지도 않습니다. 이런 식으로 왁스는 왁스가 놓인 대략 물 속에 남아 있습니다. 또한 우물 욕조는 물 속에 있는 동안 쉽게 꺼낼 수 있지만, 물 밖으로 나오기 시작하면 그 무게가 즉시 느껴집니다.
쌀. 45. 블레즈 파스칼, 17세기 물리학자
“사람이 물에 잠기면 물이 위와 아래 모두를 누르지만 물보다 무게가 더 나가기 때문에 공중에 떨어지는 것만큼 빠르지는 않지만 가라 앉습니다. 물 속에서 그는 무게로 균형을 이룹니다. 그의 몸의 무게와 거의 같은 양의 물. 이 무게가 정확히 같다면 사람은 물에 뜰 것입니다. 물에 부딪치거나 물에 약간의 힘을 가하면 떠오르며 떠오른다. 같은 이유로 욕조에 잠겨 있는 사람은 물 속에 있는 동안 쉽게 손을 들어올리지만, 물에서 나오면 더 이상 같은 양의 물에 대한 평형추가 없기 때문에 손이 많이 무겁다고 느낀다. , 물에 잠겨 있는 동안에도 마찬가지였습니다.
“볼록한 납 컵은 모양 때문에 물 속에서 많은 공간을 차지하기 때문에 물 위에 떠 있습니다. 그러나 만약 그것이 단단한 조각이라면 그것은 그 물질의 부피와 같은 물 속의 공간만을 차지할 것이고, 그러한 양의 물의 무게는 그것의 균형을 이룰 수 없을 것입니다.”
책에서 물리학은 내 직업입니다. 작가언어 저글링 방법에 의한 자연에 대한 지식이 어떻게 실험으로 대체되었는지 알려주는 작은 역사 6장 독자는 또한 과학의 엄청난 성공이 19세기 물리학자들에게 과도한 자신감을 주었다는 것을 알게 됩니다. 우리에게 남은 건
리터칭 없이 책에서. 시대를 배경으로 한 물리학자들의 초상 작가 이오페 보리스 라자레비치약간의 상상력 내가 "물리학이 끝날 것인가?"라고 말할 때, 이는 예를 들어 지리학에서 일어났던 것처럼 이 과학의 새로운 미개척 분야에 대한 연구가 끝날 것인지 여부를 의미합니다. 지리학은 아직 발견되지 않은 새로운 대륙, 산, 강, 섬이 없다는 의미에서 "종료"되었습니다.
모든 단계의 물리학 책에서 작가 페렐만 야코프 이시도로비치제1장 작은 역학 에디슨의 바위 사망 직전, 미국의 유명한 발명가 에디슨은 추가 교육을 위한 후한 재정적 지원을 제공함으로써 조국에서 가장 뛰어난 젊은이를 표창하고 싶었습니다. 공화국 전역에서
책 운동에서. 열 작가 키타이고로드스키 알렉산더 이사코비치작은 역사 에너지 보존 법칙은 열의 기계적 성질에 대한 생각이 충분히 명확해지고 기술이 열과 일의 동등성에 대한 실질적으로 중요한 문제를 제기했을 때만 공식화될 수 있었습니다.
젊은 물리학자를 위한 책 [실험 및 오락]에서 작가 페렐만 야코프 이시도로비치4. 성냥에 대한 약간의 산술 3개에서 4개가 있습니다. 문제 27 이것은 농담 문제입니다. 꽤 재미있습니다. 테이블 위에는 3개의 성냥이 있습니다. 단 하나의 매치도 추가하거나 중단하지 않고 이 3개의 매치 중 4개의 매치를 만드세요!
영구 운동 기계(Perpetual Motion Machine) 책에서 - 이전과 현재. 유토피아에서 과학으로, 과학에서 유토피아로 작가 Brodyansky 빅토르 미하일로비치5. 수평 및 수직 성냥에 약간의 기하학 작업 32 친구에게 성냥 하나를 테이블 위에 수평으로 놓으라고 요청하세요. 물론 그는 다음과 같이 말할 것이다. 44. 그런 다음 두 번째 성냥을 첫 번째 성냥 옆에 수직으로 놓으라고 요청하세요. 그는 대략적으로 그것을 할 것이다
소행성-혜성 위험: 어제, 오늘, 내일 책에서 작가 슈스토프 보리스 미하일로비치6. 성냥에 대한 약간의 물리학 성냥과 핀 성냥과 중간 크기의 핀 중 무엇이 더 무겁다고 생각하시나요? 추측하기 어렵습니다. 성냥과 핀의 무게를 원하는 만큼 손에 쥘 수 있지만, 여전히 어느 것이 더 무거운지는 결정할 수 없습니다. 문제가 해결될 수 있습니다.
책 인터스텔라: 무대 뒤의 과학에서 발췌 작가 손 킵 스티븐 작가의 책에서1.4. 약간의 역사 그들이 말하는 것이 있습니다: "보세요, 이것은 새로운 것입니다."; 그러나 이것은 우리보다 먼저 온 수세기 동안 이미 있었던 일입니다. 과거에 대한 기억은 없습니다. 그리고 앞으로 일어날 일에 대해서도, 뒤따르는 사람들에게는 기억이 남지 않을 것입니다. 전도서 1:9, 10 작은 물체가 다른 물체와 충돌하는 과정
작가의 책에서신념을 바꾸는 것에 대해 조금 1985년 Carl Sagan이 그의 여주인공 Elinor Arroway(여배우 Jodie Foster)를 블랙홀을 통해 별 Vega에게 보내기로 결정했을 때 나는 그에게 말했습니다: 안 됩니다! 그녀는 블랙홀 안에서 죽을 것이고, 무자비한 특이점은 그녀를 혼란스러운 방식으로 찢어 놓을 것입니다.
아르키메데스의 법칙은 액체와 기체의 정역학 법칙으로, 액체(또는 기체)에 잠긴 물체에 물체 부피 중 액체의 무게와 동일한 부력이 작용한다는 법칙입니다.
배경
"유레카!" (“발견!”) - 전설에 따르면 이것은 억압의 원리를 발견한 고대 그리스 과학자이자 철학자 아르키메데스가 만든 느낌표입니다. 전설에 따르면 시라쿠사 왕 헤론 2세는 사상가에게 자신의 왕관이 왕실 왕관 자체를 손상시키지 않고 순금으로 만들어졌는지 확인해달라고 요청했다고 합니다. 아르키메데스의 왕관의 무게를 측정하는 것은 어렵지 않았지만 이것만으로는 충분하지 않았습니다. 주조된 금속의 밀도를 계산하고 순금인지 확인하려면 왕관의 부피를 결정해야 했습니다. 그런 다음 전설에 따르면 아르키메데스는 왕관의 부피를 결정하는 방법에 대한 생각에 몰두하여 욕조에 뛰어 들었고 갑자기 욕조의 수위가 상승한 것을 발견했습니다. 그리고 나서 과학자는 그의 몸의 부피가 같은 양의 물을 대체한다는 것을 깨달았습니다. 따라서 크라운을 가장자리까지 채워진 대야로 낮추면 그 부피와 같은 양의 물이 대체된다는 것을 깨달았습니다. 문제에 대한 해결책이 발견되었고 전설의 가장 일반적인 버전에 따르면 과학자는 옷을 입지 않고도 자신의 승리를 왕궁에보고하기 위해 달려갔습니다.
그러나 사실은 사실입니다. 부력의 원리를 발견한 사람은 아르키메데스였습니다. 고체를 액체에 담그면 액체에 담긴 신체 부분의 부피와 같은 부피의 액체가 변위됩니다. 이전에 변위된 액체에 작용했던 압력이 이제 그것을 변위시킨 고체에도 작용하게 됩니다. 그리고 수직 위쪽으로 작용하는 부력이 몸체를 수직 아래쪽으로 끌어당기는 중력보다 크다면 몸체는 뜨게 됩니다. 그렇지 않으면 가라앉을 것입니다. 현대 언어에서는 신체의 평균 밀도가 몸이 담긴 액체의 밀도보다 작을 경우 신체가 물에 뜬다고 합니다.
아르키메데스의 법칙과 분자운동론
정지한 유체에서는 움직이는 분자의 충격으로 인해 압력이 생성됩니다. 일정량의 액체가 고체에 의해 변위되면 분자 충돌의 상향 추진력은 물체에 의해 변위된 액체 분자가 아니라 물체 자체에 떨어지게 됩니다. 이는 아래에서 가해지는 압력을 설명하고 밀어냅니다. 액체 표면쪽으로 향하게 합니다. 몸이 액체에 완전히 잠기면 깊이가 증가함에 따라 압력이 증가하고 몸의 아래쪽 부분이 부력이 작용하는 위쪽 부분보다 더 많은 압력을 받기 때문에 부력이 계속 작용합니다. 발생합니다. 이것이 분자 수준의 부력에 대한 설명입니다.
이러한 밀기 패턴은 물보다 밀도가 훨씬 높은 강철로 만들어진 배가 물 위에 떠 있는 이유를 설명합니다. 사실, 선박에 의해 대체되는 물의 양은 물에 잠긴 강철의 양과 흘수선 아래 선박 선체 내부에 포함된 공기의 양을 더한 것과 같습니다. 선체 껍질과 내부 공기의 밀도를 평균화하면 (물리적 몸체로서) 선박의 밀도가 물의 밀도보다 작으므로 결과적으로 부력이 작용하는 것으로 나타났습니다. 물 분자의 충돌에 대한 상향 충격은 지구의 인력의 중력보다 더 높은 것으로 밝혀져 배를 바닥으로 끌어 당기고 배가 떠 있습니다.
공식화 및 설명
물에 잠긴 몸에 특정 힘이 작용한다는 사실은 모든 사람에게 잘 알려져 있습니다. 무거운 몸은 더 가벼워지는 것 같습니다. 예를 들어 욕조에 담그면 우리 몸이 있습니다. 강이나 바다에서 수영할 때 땅에서는 들어올릴 수 없는 매우 무거운 돌을 바닥을 따라 쉽게 들어올리고 이동할 수 있습니다. 동시에, 가벼운 몸체는 물에 잠기는 것을 방지합니다. 작은 수박 크기의 공을 가라앉히려면 힘과 손재주가 모두 필요합니다. 직경이 0.5m인 공을 담그는 것은 거의 불가능할 것입니다. 질문에 대한 대답, 즉 신체가 뜨는 이유(그리고 다른 신체는 가라앉는 이유)는 액체가 그 안에 담긴 신체에 미치는 영향과 밀접한 관련이 있다는 것이 직관적으로 분명합니다. 가벼운 물체는 뜨고 무거운 물체는 가라앉는다는 대답에 만족할 수 없습니다. 물론 철판은 물에 가라앉지만, 상자를 만들면 뜨게 됩니다. 그러나 그녀의 체중은 변하지 않았습니다.
정수압이 존재하면 액체나 기체에 있는 물체에 부력이 작용하게 됩니다. 아르키메데스는 액체에서 이 힘의 값을 실험적으로 결정한 최초의 사람이었습니다. 아르키메데스의 법칙은 다음과 같이 공식화됩니다. 액체나 기체에 잠긴 물체는 잠긴 부분에 의해 대체된 액체나 기체의 무게와 동일한 부력을 받습니다.
공식
액체에 잠긴 몸체에 작용하는 아르키메데스의 힘은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다. 에프 A = ρf gV금,
여기서 ρl은 액체의 밀도이고,
g - 자유 낙하 가속도,
Vpt는 액체에 잠긴 신체 부위의 부피입니다.
액체나 기체 속에 있는 물체의 거동은 중력 모듈 Ft와 이 물체에 작용하는 아르키메데스 힘 FA 사이의 관계에 따라 달라집니다. 다음 세 가지 경우가 가능합니다.
1) Ft > FA – 몸이 가라앉습니다.
2) Ft = FA – 몸이 액체나 기체에 떠 있습니다.
3) 피트< FA – тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
