02.07.2020

Kuinka ääni kulkee vedessä. Äänen eteneminen ja kuuluvuus vedessä. Näkymättömän aallon graafinen esitys


HEINÄKALASTUS

Äänen leviäminen vedessä .

Ääni kulkee vedessä viisi kertaa nopeammin kuin ilmassa. keskinopeus on 1400 - 1500 m / s (äänen etenemisnopeus ilmassa on 340 m / s). Vaikuttaa siltä, ​​että myös kuuluvuus vedessä paranee. Itse asiassa tämä on kaukana siitä. Loppujen lopuksi äänen voimakkuus ei riipu etenemisnopeudesta, vaan äänen värähtelyn amplitudista ja kuuloelinten havaintokyvystä. etanassa sisäkorva Cortin elin sijaitsee, joka koostuu kuulosoluista. Ääniaallot värähtelevät tärykalvoa kuuloluun luut ja Cortin elimen kalvo. Jälkimmäisen hiussoluista, havaitessaan äänivärähtelyjä, hermostunut viritys menee kuulokeskukseen, joka sijaitsee ajallinen lohko aivot.

Ääniaalto voi päästä ihmisen sisäkorvaan kahdella tavalla: ilman johtuen ulkokorvan ulkokorvakäytävän, tärykalvon ja kuuloluun kautta sekä luun johtuminen- kallon luiden tärinää. Pinnalla vallitsee ilman ja veden alla luun johtuminen. Tämän vahvistaa yksinkertainen kokemus. Peitä molemmat korvat kämmenillä. Pinnalla kuultavuus heikkenee jyrkästi, mutta tätä ei havaita veden alla.

Joten vedenalaiset äänet havaitaan pääasiassa luun johtumisen kautta. Teoreettisesti tämä selittyy sillä, että veden akustinen vastus lähestyy ihmiskudosten akustista vastusta. Siksi energiahäviö ääniaaltojen siirtyessä vedestä ihmisen pään luihin on pienempi kuin ilmassa. Ilmanjohtavuus veden alla melkein katoaa, koska ulkoinen kuulokäytävä on täynnä vettä, ja tärykalvon lähellä oleva pieni ilmakerros siirtää heikosti äänivärähtelyjä.

Kokeet ovat osoittaneet, että luun johtuminen on 40 % alhaisempi kuin ilman johtuminen. Siksi kuuluvuus veden alla yleensä huononee. Kuultavuusalue äänen luun johtuessa ei riipu niinkään voimakkuudesta kuin sävystä: mitä korkeampi ääni, sitä kauemmaksi ääni kuuluu.

Vedenalainen maailma on ihmiselle hiljaisuuden maailma, jossa ei ole ylimääräisiä ääniä. Siksi yksinkertaisimmat äänisignaalit voidaan havaita veden alla huomattavilta etäisyyksiltä. Ihminen kuulee iskun veteen upotettuun metallisäiliöön 150-200 metrin etäisyydeltä, helistimen äänen 100 metrin etäisyydeltä, kellon 60 metrin etäisyydeltä.

Vedenalaiset äänet eivät yleensä kuulu pinnalla, aivan kuten ulkopuolelta tulevat äänet eivät kuulu veden alla. Vedenalaisten äänien havaitsemiseksi sinun on sukeltaa ainakin osittain. Jos astut veteen polviin asti, alat havaita äänen, jota ei ole ennen kuulunut. Kun sukeltat, äänenvoimakkuus kasvaa. Se kuuluu erityisen hyvin, kun pää upotetaan.

Äänisignaalien antamiseksi pinnasta on tarpeen laskea äänilähde veteen vähintään puoleen, jolloin äänenvoimakkuus muuttuu. Veden alla suuntautuminen korvalla on erittäin vaikeaa. Ilmassa ääni saapuu toiseen korvaan 0,00003 sekuntia aikaisemmin kuin toiseen. Tämän avulla voit määrittää äänilähteen sijainnin vain 1-3 ° virheellä. Veden alla molemmat korvat havaitsevat äänen samanaikaisesti, joten selkeää, suunnattua havaintoa ei ole. Suuntavirhe on 180°.

Vain erityisesti suunnitellussa kokeessa yksittäisiä keuhkoja sukeltajat pitkän vaeltamisen jälkeen ja. etsinnät menivät äänilähteen sijaintiin, joka oli niistä 100-150 m. Todettiin, että pitkäaikainen systemaattinen harjoittelu mahdollistaa kyvyn kehittää kykyä navigoida melko tarkasti veden alla. Heti kun harjoittelu kuitenkin loppuu, sen tulokset mitätöidään.

Äänen siirto

Älä ajattele, että ääni välittyy vain ilman kautta. Se voi kulkeutua muiden aineiden läpi - kaasumaisten, nestemäisten, jopa kiinteiden. Ääni kulkee vedessä yli neljä kertaa nopeammin kuin ilmassa.

Jos epäilet äänen siirtymistä veden läpi, kysy työntekijöiltä, ​​jotka ovat olleet vedenalaisissa rakenteissa: he varmistavat, että rannikkoäänet kuuluvat selvästi veden alla.

Ja opit kalastajilta, että kalat hajoavat pienimmästäkin epäilyttävästä melusta rannalla.

Tiedemiehet mittasivat 200 vuotta sitten, kuinka nopeasti ääni kulkee veden alla. Tämä tehtiin yhdellä Sveitsin järvistä - Genevessä. Kaksi fyysikkoa nousi veneisiin ja erosi kolme kilometriä toisistaan. Yhden veneen kyljestä veden alla riippui kello, johon voitiin lyödä pitkävartisella vasaralla. Tämä kahva oli yhdistetty laitteeseen, jolla sytytettiin ruuti pienessä, veneen keulaan asennetussa kranaatissa: samaan aikaan kun kelloa lyötiin, ruuti leimahti ja kirkas salama näkyi kaukana ympärillä. Saattoi tietysti nähdä tämän välähdyksen ja fyysikko, joka istui toisessa veneessä ja kuunteli kellon ääntä veden alle lasketussa putkessa. Äänen viiveellä salamaan verrattuna määritettiin kuinka monta sekuntia ääni kulki veden läpi veneestä toiseen. Tällaisilla kokeilla havaittiin, että ääni kulkee vedessä noin 1440 m sekunnissa.

Kovat elastiset materiaalit, kuten valurauta, puu, luut, välittävät ääntä entistä paremmin ja nopeammin. Laita korvasi pitkän puupalkin tai puupalkin päähän ja pyydä ystävääsi lyömään kepillä vastakkaiseen päähän, kuulet jyskyttävän iskun äänen, joka välittyy palkin koko pituudelta. Jos ympäristö on riittävän hiljainen ja vieraat äänet eivät häiritse, voidaan tangon läpi jopa kuulla vastakkaiseen päähän kiinnitetyn kellon tikitystä. Ääni siirtyy hyvin myös rautakiskojen tai -palkkien, valurautaputkien kautta, maaperän läpi. Kun lasket korvasi maahan, kuulet hevosten jalkojen vaeltamisen kauan ennen kuin se ulottuu ilmaan; ja kanuunanlaukausten äänet kuuluvat tällä tavalla sellaisista kaukaisista aseista, joiden jyrinä ei ulotu ollenkaan ilmaan. Elastiset kiinteät materiaalit välittävät ääntä niin hyvin; pehmytkudokset, löysät, joustamattomat materiaalit välittävät ääntä erittäin huonosti itsensä läpi - ne "absorboivat" sen. Siksi he ripustavat paksut verhot oviin, jos he haluavat estää äänen pääsemästä seuraavaan huoneeseen. Matot, pehmustetut huonekalut, mekko vaikuttavat ääneen samalla tavalla.

Tämä teksti on johdantokappale. Kirjasta uusin kirja tosiasiat. Osa 3 [Fysiikka, kemia ja tekniikka. Historia ja arkeologia. Sekalaista] kirjoittaja Kondrashov Anatoli Pavlovich

Kirjasta Physics at Every Step kirjoittaja Perelman Yakov Isidorovich

Äänen nopeus Oletko koskaan nähnyt puunraivaajan kaukaa kaatavan puuta? Tai ehkä katselit puusepän työskentelyä etäältä ja naulaa nauloja? Olet ehkä huomannut täällä hyvin oudon asian: iskua ei kuulu, kun kirves osuu puuhun tai

Kirjasta Movement. Lämpö kirjoittaja Kitaygorodsky Aleksanteri Isaakovich

Äänen voimakkuus Kuinka ääni heikkenee etäisyyden myötä? Fyysikko kertoo, että ääni vaimentaa "käänteisesti etäisyyden neliön kanssa". Tämä tarkoittaa seuraavaa: jotta kolminkertaisen matkan kellon ääni kuuluisi yhtä kovaa kuin yhden matkan päässä, sinun on samanaikaisesti

Nikola Teslan kirjasta. LUENTOT. ARTIKKELI. Kirjailija: Tesla Nikola

Äänen nopeus Älä pelkää ukkonen salaman välähdyksen jälkeen. Olet varmaan kuullut siitä. Ja miksi? Tosiasia on, että valo etenee verrattoman nopeammin kuin ääni, lähes välittömästi. Ukkonen ja salama tapahtuvat samalla hetkellä, mutta näemme salaman sisään

Kirjasta Nuorille fyysikoille [Elämyksiä ja viihdettä] kirjoittaja Perelman Yakov Isidorovich

Äänen sointi Olet nähnyt kuinka kitara viritetään - kieli vedetään tapeista. Jos kielen pituus ja jännitysaste valitaan, kieli antaa kosketettaessa hyvin määritellyn äänen. Jos kuitenkin kuuntelet kielen ääntä koskettamalla sitä eri paikoissa -

Kirjasta Mitä valo kertoo kirjoittaja Suvorov Sergei Georgievich

Äänienergia Kaikki äänikappaletta ympäröivät ilman hiukkaset ovat värähtelytilassa. Kuten luvussa V havaitsimme, värähtelee sinilain mukaan aineellinen kohta sillä on määrätty ja muuttumaton kokonaisenergia Kun värähtelypiste ohittaa paikan

Kirjasta Kuinka ymmärtää fysiikan monimutkaiset lait. 100 yksinkertaista ja hauskaa kokemusta lapsille ja heidän vanhemmilleen kirjoittaja Dmitriev Aleksandr Stanislavovich

Äänenvaimennus etäisyydellä Kuulostavasta instrumentista ääniaalto etenee luonnollisesti kaikkiin suuntiin Piirretään mielessään kaksi erisäteistä palloa äänilähteen lähelle. Tietysti ensimmäisen pallon läpi kulkeva äänienergia kulkee myös toisen pallon läpi

Kirjasta Interstellar: tiede kulissien takana kirjoittaja Thorn Kip Steven

Äänen heijastus Tässä osiossa oletetaan, että ääniaallon pituus on riittävän pieni ja siksi ääni etenee säteitä pitkin. Mitä tapahtuu, kun tällainen äänisäde putoaa ilmasta kiinteälle pinnalle? On selvää, että tässä tapauksessa on pohdintaa

Kirjailijan kirjasta

ILMAN ODOTTAMATTOJEN OMINAISUUKSIEN LÖYDÄMINEN - OMATTOJA KOKEILUJA - SÄHKÖENERGIAN SIIRTO YHDELLÄ JOHTOLLA ILMAN PALAUTTAMISTA - SIIRTO MAAN KAUTTA ILMAN JOHTOJA Toinen näistä syistä on, että tajusin siirron sähköenergiaa

Kirjailijan kirjasta

SÄHKÖTEHDON SIIRTO ILMAN JOHTOJA* Vuoden 1898 lopulla useiden vuosien ajan tehty systemaattinen tutkimus sähköenergian siirtomenetelmän parantamiseksi luonnollisen ympäristön läpi sai minut ymmärtämään kolme tärkeää tarvetta; Ensimmäinen -

Kirjailijan kirjasta

Kirjailijan kirjasta

Äänensiirto radioputkigeneraattorilla, jonka kaavio on esitetty kuvassa. 24 tuottaa radiolähetyksiä muuttumattomin parametrein. Tehdään siihen pieni lisäys: piiriin, joka syöttää jännitettä elektronilampun verkkoon, yhdistämme sen induktion kautta

Kirjailijan kirjasta

48 Energian siirto aineen läpi Kokeeseen tarvitsemme: tusina kolikkoa ruplaa varten. Olemme jo tavanneet erilaisia ​​aaltoja. Tässä on toinen vanha kokeilu, joka näyttää aika hauskalta ja näyttää kuinka aalto kulkee esineen läpi. Otetaan pieni asia - kolikot, esim.

Kirjailijan kirjasta

30. Viestien välittäminen menneisyyteen Sääntöjoukko katsojalle Ennen kuin Christopher Nolan ohjasi Interstellarin ja muokkasi käsikirjoituksen, hänen veljensä Jonah kertoi minulle säännöistä. Scifi-elokuvan pitämiseksi oikeilla jäljillä

Kirjailijan kirjasta

Luku 30 Viestiä menneisyyteen Katso kuinka modernit fyysikot kuvittelevat matkustavansa ajassa taaksepäin neljässä aika-avaruusulottuvuudessa ilman massaa, katso viimeinen luku Black Holes and the Folds of Time [Thorn 2009], luvut

Kirjailijan kirjasta

Luku 30 Viestien lähettäminen menneisyyteen Suurin osa, kuten braanissamme, paikat avaruudessa, joissa viestejä voidaan lähettää ja mitä tahansa voidaan siirtää, on rajoitettu lailla, ettei mikään voi kulkea valoa nopeammin. Tutkia

Äänen leviämisen peruslakeja ovat sen heijastumisen ja taittumisen lait eri välineiden rajoilla sekä äänen diffraktio ja sironta esteiden ja epähomogeenisuuksien esiintyessä väliaineessa ja välineiden välisissä rajapinnoissa.

Äänen etenemisetäisyyteen vaikuttaa äänen absorptiotekijä, eli ääniaaltoenergian palautumaton siirtyminen muun tyyppiseksi energiaksi, erityisesti lämmöksi. Tärkeä tekijä on myös säteilyn suunta ja äänen etenemisnopeus, joka riippuu väliaineesta ja sen erityistilasta.

Akustiset aallot etenevät äänilähteestä kaikkiin suuntiin. Jos ääniaalto kulkee suhteellisen pienen reiän läpi, se etenee kaikkiin suuntiin, eikä kulje suunnatussa säteessä. Esimerkiksi avoimesta ikkunasta huoneeseen tunkeutuvat kadun äänet kuuluvat sen kaikissa kohdissa, eivät vain ikkunaa vasten.

Ääniaaltojen etenemisen luonne esteessä riippuu esteen mittojen ja aallonpituuden välisestä suhteesta. Jos esteen mitat ovat pienet verrattuna aallonpituuteen, aalto virtaa tämän esteen ympäri ja etenee kaikkiin suuntiin.

Väliaineesta toiseen tunkeutuvat ääniaallot poikkeavat alkuperäisestä suunnastaan, eli ne taittuvat. Taitekulma voi olla suurempi tai pienempi kuin tulokulma. Se riippuu siitä, mistä mediasta ääni tulee. Jos äänen nopeus toisessa väliaineessa on suurempi, taitekulma on suurempi kuin tulokulma ja päinvastoin.

Kohtaaessaan matkallaan esteen, ääniaallot heijastuvat siitä tiukasti määritellyn säännön - heijastuskulman - mukaisesti yhtä suuri kuin kulma putoaminen - kaiun käsite liittyy tähän. Jos ääni heijastuu useilta pinnoilta eri etäisyyksillä, syntyy useita kaikuja.

Ääni etenee hajaantuvan palloaallon muodossa, joka täyttää yhä suuremman tilavuuden. Etäisyyden kasvaessa väliaineen hiukkasten värähtelyt heikkenevät ja ääni haihtuu. Tiedetään, että lähetysetäisyyden lisäämiseksi ääni on keskitettävä tiettyyn suuntaan. Kun haluamme esimerkiksi tulla kuulluksi, laitamme kätemme suullemme tai käytämme suukappaletta.

Diffraktiolla eli äänisäteiden taivutuksella on suuri vaikutus äänen etenemisalueeseen. Mitä heterogeenisempi väliaine, sitä enemmän äänikeila on taipunut ja sitä lyhyempi äänen etenemisetäisyys.

äänen leviäminen

Ääniaallot voivat kulkea ilman, kaasujen, nesteiden ja kiinteät aineet. Aallot eivät muodostu ilmattomassa tilassa. Tämä on helppo nähdä yksinkertaisella kokeella. Jos sähkökello asetetaan ilmatiiviin korkin alle, josta ilma poistetaan, emme kuule ääntä. Mutta heti kun korkki on täynnä ilmaa, kuuluu ääntä.

Värähtelyliikkeiden etenemisnopeus hiukkasesta hiukkaseen riippuu väliaineesta. Muinaisina aikoina soturit laittoivat korvansa maahan ja löysivät näin vihollisen ratsuväen paljon aikaisemmin kuin se näkyi. Ja kuuluisa tiedemies Leonardo da Vinci kirjoitti 1400-luvulla: "Jos sinä merellä ollessasi lasket putken reiän veteen ja laitat toisen pään korvallesi, kuulet laivojen melun, jotka ovat hyvin kaukana sinusta."

Milanon tiedeakatemia mittasi äänen nopeuden ilmassa ensimmäisen kerran 1600-luvulla. Yhdelle kukkulalle oli asennettu tykki ja toiselle havaintopiste. Kellonaika tallennettiin sekä kuvaushetkellä (salamalla) että äänen vastaanottohetkellä. Tarkkailupisteen ja aseen välisen etäisyyden ja signaalin alkamisajan perusteella äänen etenemisnopeutta ei ollut enää vaikea laskea. Se osoittautui yhtä suureksi kuin 330 metriä sekunnissa.

Vedessä äänen etenemisnopeus mitattiin ensimmäisen kerran vuonna 1827 Genevejärvellä. Kaksi venettä olivat toisistaan ​​13847 metrin etäisyydellä. Ensimmäisessä pohjan alle ripustettiin kello ja toisessa yksinkertainen hydrofoni (torvi) laskettiin veteen. Ensimmäisessä veneessä kellon lyönnin yhteydessä sytytettiin ruuti tuleen, toisella tarkkailijalla hän käynnisti välähdyksen hetkellä sekuntikellon ja alkoi odottaa kellon äänimerkin saapumista. Kävi ilmi, että ääni kulkee vedessä yli 4 kertaa nopeammin kuin ilmassa, ts. nopeudella 1450 metriä sekunnissa.

Äänen etenemisnopeus

Mitä suurempi väliaineen elastisuus on, sitä suurempi nopeus: kumissa50, ilmassa330, vedessä 1450 ja teräksessä - 5000 metriä sekunnissa. Jos me, jotka olimme Moskovassa, voisimme huutaa niin kovaa, että ääni pääsisi Pietariin, niin meidät kuulisi siellä vain puolessa tunnissa, ja jos ääni leviäisi saman matkan teräksessä, se vastaanotetaan kahdessa minuutissa.

Äänen etenemisnopeuteen vaikuttaa saman väliaineen tila. Kun sanomme, että ääni kulkee vedessä nopeudella 1450 metriä sekunnissa, se ei tarkoita ollenkaan sitä missä tahansa vedessä ja missään olosuhteissa. Veden lämpötilan ja suolapitoisuuden noustessa sekä syvyyden lisääntyessä ja näin ollen hydrostaattinen paineäänen nopeus kasvaa. Tai ota terästä. Tässäkin äänen nopeus riippuu sekä lämpötilasta että teräksen laadullisesta koostumuksesta: mitä enemmän se sisältää hiiltä, ​​sitä kovempi se on, sitä nopeammin ääni kulkee siinä.

Kohtaaessaan esteen tiellään, ääniaallot heijastuvat siitä tiukasti tietty sääntö: Heijastuskulma on yhtä suuri kuin tulokulma. Ilmasta tulevat ääniaallot heijastuvat lähes kokonaan ylös veden pinnalta ja vedessä olevasta lähteestä tulevat ääniaallot heijastuvat siitä alaspäin.

Väliaineesta toiseen tunkeutuvat ääniaallot poikkeavat alkuperäisestä asemastaan, ts. ovat taittuneet. Taitekulma voi olla suurempi tai pienempi kuin tulokulma. Se riippuu väliaineesta, josta ääni tunkeutuu. Jos äänen nopeus toisessa väliaineessa on suurempi kuin ensimmäisessä, taitekulma on suurempi kuin tulokulma ja päinvastoin.

Ilmassa ääniaallot etenevät hajaantuvan palloaallon muodossa, joka täyttää yhä suuremman tilavuuden, kun äänilähteiden aiheuttamat hiukkasvärähtelyt siirtyvät ilmamassaan. Etäisyyden kasvaessa hiukkasten värähtelyt kuitenkin heikkenevät. Tiedetään, että lähetysetäisyyden lisäämiseksi ääni on keskitettävä tiettyyn suuntaan. Kun haluamme tulla kuulluiksi paremmin, laitamme kämmenemme suullemme tai käytämme torvea. Tässä tapauksessa ääni vaimenee vähemmän ja ääniaallot etenevät edelleen.

Seinämän paksuuden kasvaessa kaikuluotain matalilla keskitaajuuksilla kasvaa, mutta kaikuluotaimen tukehtumista aiheuttava "kavala" yhteensattumaresonanssi alkaa ilmaantua alemmilla taajuuksilla ja vangitsee laajemman alueen niistä.

Ääni imeytyy satoja kertoja vähemmän veteen kuin ilmaan. Siitä huolimatta kuultavuus vesiympäristössä on paljon huonompi kuin ilmakehässä. Tämä selittyy ihmisen äänihavainnon erityispiirteillä. Ilmassa ääni havaitaan kahdella tavalla: ilman värähtelyjen välittymisellä tärykalvoihin (ilman johtuminen) ja ns. luun johtumisena, jolloin kallon luut havaitsevat ja välittävät äänivärähtelyjä kuulokojeeseen.

Sukellusvarusteiden tyypistä riippuen sukeltaja havaitsee äänen vedessä, jossa vallitsee joko ilma tai luu. Ilmalla täytetyn kolmiulotteisen kypärän läsnäolo mahdollistaa äänen havaitsemisen ilman johtumisen avulla. Merkittävä äänienergian menetys on kuitenkin väistämätöntä, koska ääni heijastuu kypärän pinnalta.

Laskeutuessa ilman varusteita tai varusteissa, joissa on tiukka kypärä, luun johtuminen vallitsee.

Äänen havaitsemisen ominaisuus veden alla on myös kyvyn määrittää äänilähteen suunta. Tämä johtuu siitä, että ihmisen elimiä kuulo sopeutetaan äänen etenemisnopeuteen ilmassa ja määrittävät suunnan äänilähteeseen äänisignaalin saapumisajan ja kummankin korvan havaitseman suhteellisen äänenpainetason eron vuoksi. Laitteen ansiosta korvakalvo ilmassa oleva ihminen pystyy määrittämään missä äänilähde on - edessä vai takana, jopa yhdellä korvalla. Vedessä asiat ovat toisin. Äänen etenemisnopeus vedessä on 4,5 kertaa suurempi kuin ilmassa. Siksi ero äänisignaalin vastaanottoaikaan kummassakin korvassa tulee niin pieneksi, että on lähes mahdotonta määrittää suuntia äänilähteeseen.

Käytettäessä kovaa kypärää osana varusteita, äänilähteen suunnan määrittäminen on yleensä poissuljettu.

Kaasujen biologiset vaikutukset ihmiskehoon

Kysymys aiheesta biologinen vaikutus kaasuja ei asetettu sattumalta, ja se johtuu siitä, että kaasunvaihtoprosessit ihmisen hengityksen aikana normaaleissa olosuhteissa ja ns. korkea verenpaine) ovat merkittävästi erilaisia.

Tiedetään, että tavallinen ilmakehän ilma, jota hengitämme, ei sovellu lentäjien hengittämiseen korkealla lennolla. Sillä on myös rajoitettu käyttö sukeltajien hengittämiseen. Laskeutuessaan yli 60 metrin syvyyteen se korvataan erityisillä kaasuseoksilla.

Harkitse kaasujen perusominaisuuksia, jotka, kuten esim puhdas muoto sukeltajat käyttävät hengittämiseen sekoitettuna muiden kanssa.

Koostumuksessaan ilma on erilaisten kaasujen seos. Ilman pääkomponentit ovat: happi - 20,9%, typpi - 78,1%, hiilidioksidi - 0,03%. Lisäksi pienet määrät ilmassa sisältävät: argonia, vetyä, heliumia, neonia sekä vesihöyryä.

Ilmakehän kaasut voidaan jakaa kolmeen ryhmään sen mukaan, miten ne vaikuttavat ihmiskehoon: happea - kulutetaan jatkuvasti "kaikkien elämänprosessien ylläpitämiseen; typpi, helium, argon jne. - eivät osallistu kaasunvaihtoon; hiilidioksidi - kun lisääntynyt keskittyminen haitallista keholle.

Happi(O2) on väritön kaasu, jolla ei ole makua ja hajua ja jonka tiheys on 1,43 kg/m3. Se on erittäin tärkeä henkilölle osallistujana kaikkiin kehon oksidatiivisiin prosesseihin. Hengitysprosessissa keuhkoissa oleva happi yhdistyy veren hemoglobiiniin ja kulkeutuu koko kehoon, jossa solut ja kudokset kuluttavat sitä jatkuvasti. Kudosten saannin katkeaminen tai jopa väheneminen aiheuttaa hapen nälänhätää, johon liittyy tajunnan menetys ja vakavia tapauksia- elämän lopettaminen. Tämä tila voi ilmetä, kun hengitetyn ilman happipitoisuus laskee, kun normaali paine alle 18,5 %. Toisaalta hengitetyn seoksen happipitoisuuden lisääntyessä tai paineen alaisena hengitettäessä, yli sallitun, happea esiintyy myrkyllisiä ominaisuuksia- Tapahtuu happimyrkytys.

Typpi(N) - väritön, hajuton ja mauton kaasu, jonka tiheys on 1,25 kg/m3, on tilavuuden ja massan mukaan pääosa ilmakehän ilmasta. Normaaliolosuhteissa se on fysiologisesti neutraali, ei osallistu aineenvaihduntaan. Kuitenkin paineen kasvaessa sukeltajan sukellussyvyyden myötä typpi lakkaa olemasta neutraalia ja yli 60 metrin syvyydessä sillä on voimakkaita huumausaineita.

Hiilidioksidi(CO2) on väritön kaasu, jolla on hapan maku. Se on 1,5 kertaa ilmaa raskaampaa (tiheys 1,98 kg / m3), ja siksi se voi kerääntyä suljettujen ja huonosti ilmastoitujen tilojen alaosiin.

Hiilidioksidia tuotetaan kudoksissa mm lopputuote oksidatiiviset prosessit. Tietty määrä tätä kaasua on aina läsnä kehossa ja osallistuu hengityksen säätelyyn, ja ylimäärä kulkeutuu veren mukana keuhkoihin ja poistuu uloshengitysilman mukana. Henkilön myöntämä summa hiilidioksidi riippuu lähinnä tutkinnosta liikunta ja organismin toiminnallinen tila. Toistuva syvä hengitys (hyperventilaatio) vähentää kehon hiilidioksidipitoisuutta, mikä voi johtaa hengityspysähdykseen (apneaan) ja jopa tajunnan menetykseen. Toisaalta sen pitoisuuden lisääntyminen hengityselinten seoksessa sallittua enemmän johtaa myrkytykseen.

Muista kaasuista, jotka muodostavat ilman, eniten käytetty sukeltajien keskuudessa heliumia(Ei). Se on inertti kaasu, hajuton ja mauton. Pieni tiheys (noin 0,18 kg / m3) ja huomattavasti pienempi kyky aiheuttaa huumausaineita, kun korkeat paineet, sitä käytetään laajalti typen korvikkeena valmistettaessa keinotekoisten hengitysteiden seoksia laskeutuessa suuriin syvyyksiin.

Heliumin käyttö hengityselinten seosten koostumuksessa johtaa kuitenkin muihin ei-toivottuihin ilmiöihin. Sen korkea lämmönjohtavuus ja siten lisääntynyt kehon lämmönsiirto edellyttävät tehostettua lämpösuojaa tai sukeltajien aktiivista lämmitystä.

Ilmanpaine. Tiedetään, että meitä ympäröivällä ilmakehällä on massa ja se kohdistaa painetta maan pintaan ja kaikkiin sillä oleviin esineisiin. Merenpinnan tasolla mitattu ilmanpaine tasapainotetaan putkissa, joiden halkaisija on G cm2 ja jossa elohopeapatsas on 760 mm korkea tai vesi 10,33 m. Jos tämä elohopea tai vesi punnitaan, niiden massa on 1,033 kg. Tämä tarkoittaa, että "normaali ilmanpaine on 1,033 kgf / cm2, mikä SI-järjestelmässä vastaa 103,3 kPa *. (* SI-järjestelmässä paineen yksikkö on pascal (Pa). Tarvittaessa käytetään suhteita: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u000 kPad3 \u000 kPad3 1 MPa).

Sukelluslaskelmissa on kuitenkin hankalaa käyttää tällaisia ​​tarkkoja mittayksiköitä. Siksi paineyksikköä pidetään paineena, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin 1 kgf / cm2, jota kutsutaan tekniseksi ilmakehäksi (at). Yksi tekninen ilmakehä vastaa 10 m:n vesipatsaan painetta.

Ilma puristuu helposti paineen noustessa, mikä pienentää tilavuutta suhteessa paineeseen. Paineilman paine mitataan painemittarilla, joka näyttää ylipaine eli ilmakehän paineen yläpuolella. Ylipaineen yksikkö on merkitty ati. Ylimääräinen määrä ja ilmakehän paine nimeltään absoluuttinen paine(ata).

Normaaleissa maanpäällisissä olosuhteissa ilma kaikilta puolilta painaa tasaisesti ihmistä. Kun otetaan huomioon, että ihmiskehon pinta on keskimäärin 1,7-1,8 m2, siihen laskeutuva ilmanpainevoima on 17-18 tuhatta kgf (17-18 tf). Ihminen ei kuitenkaan tunne tätä painetta, koska hänen kehonsa koostuu 70 % käytännössä kokoonpuristumattomista nesteistä ja sisäiset ontelot- keuhkot, välikorva jne. - sitä tasapainottaa siellä sijaitsevan ja ilmakehän kanssa kommunikoivan ilman vastapaine.

Veteen upotettuna ihminen altistuu yläpuolellaan olevan vesipatsaan ylipaineelle, joka kasvaa 1 ati joka 10 m. Paineen muutos voi aiheuttaa kipu ja kompressio, jonka estämiseksi sukeltajalle on syötettävä hengitysilmaa, jonka paine on yhtä suuri kuin ympäristön absoluuttinen paine.

Koska sukeltajat joutuvat käsittelemään paineilmaa tai kaasuseoksia, on syytä muistaa heidän noudattamansa peruslait ja antaa joitain käytännön laskelmia varten tarvittavia kaavoja.

Ilma, kuten muutkin todelliset kaasut ja kaasuseokset, noudattaa tietyllä likiarvolla fysikaalisia lakeja, jotka ovat ehdottoman päteviä ihanteellisille kaasuille.

SUKELLUSVARUSTEET

Sukellusvarusteet ovat laitteita ja tuotteita, joita sukeltaja käyttää varmistaakseen elämän ja työskentelyn vesiympäristössä tietyn ajan.

Sukellusvarusteet ovat tarkoitukseen sopivia, jos ne tarjoavat:

henkilön hengitys, kun hän tekee työtä veden alla;

eristys ja lämpösuojaus kylmä vesi;

riittävä liikkuvuus ja vakaa asento veden alla;

turvallisuus upotuksen, pinnalle poistumisen ja työskentelyn aikana;

varma liitos pintaan.

Ratkaistavista tehtävistä riippuen sukellusvarusteet jaetaan:

käyttösyvyyden mukaan - matalien (keskisuurten) syvyyksien ja syvänmeren laitteille;

hengityskaasuseoksen tarjoamismenetelmän mukaan - autonomiselle ja letkulle;

lämpösuojausmenetelmän mukaan - laitteille, joissa on passiivinen lämpösuojaus, sähkö- ja vesilämmitteinen;

eristysmenetelmän mukaan - laitteille, joissa on vesi- ja kaasutiiviit "kuiva"-tyyppiset ja läpäisevät "märkä"-tyyppiset märkäpuvut.

Täydellisen käsityksen sukellusvarusteiden toiminnan toiminnallisista ominaisuuksista antaa sen luokittelu hengitykseen tarvittavan koostumuksen ylläpitomenetelmän mukaan. kaasuseos. Laitteet erotetaan tästä:

tuuletettu;

avoimella hengitysjärjestelmällä;

puolisuljetulla hengitysmallilla;

suljetulla hengityksellä.

Ääni on yksi osa elämäämme, ja ihminen kuulee sen kaikkialla. Jotta voimme tarkastella tätä ilmiötä yksityiskohtaisemmin, meidän on ensin ymmärrettävä itse käsite. Tätä varten sinun on viitattava tietosanakirjaan, jossa kirjoitetaan, että "ääni on elastisia aaltoja, jotka etenevät missä tahansa elastisessa väliaineessa ja luovat siihen mekaanisia värähtelyjä." Puhuen enemmän selkeää kieltä ovat kuultavia värähtelyjä väliaineessa. Äänen pääominaisuudet riippuvat siitä, mikä se on. Ensinnäkin etenemisnopeus esimerkiksi vedessä on erilainen kuin muussa väliaineessa.

Kaikilla äänianalogeilla on tiettyjä ominaisuuksia (fyysisiä piirteitä) ja ominaisuuksia (näiden piirteiden heijastus ihmisen aistimuksissa). Esimerkiksi kesto-kesto, taajuus-sävelkorkeus, sävellys-sävy ja niin edelleen.

Äänen nopeus vedessä on paljon suurempi kuin esimerkiksi ilmassa. Siksi se leviää nopeammin ja on paljon kauempana kuultavissa. Tämä johtuu vesipitoisen väliaineen suuresta molekyylitiheydestä. Se on 800 kertaa tiheämpi kuin ilma ja teräs. Tästä seuraa, että äänen eteneminen riippuu suurelta osin väliaineesta. Katsotaanpa tiettyjä lukuja. Joten äänen nopeus vedessä on 1430 m/s, ilmassa - 331,5 m/s.

Matalataajuista ääntä, kuten laivan moottorin ääntä, kuuluu aina vähän ennen kuin laiva tulee näkökenttään. Sen nopeus riippuu useista asioista. Jos veden lämpötila nousee, niin luonnollisesti äänen nopeus vedessä nousee. Sama tapahtuu veden suolaisuuden ja paineen lisääntyessä, mikä kasvaa vesitilan syvyyden kasvaessa. Tällaisella ilmiöllä, kuten lämpökiiloilla, voi olla erityinen rooli nopeuteen. Nämä ovat paikkoja, joissa erilämpöiset vesikerrokset kohtaavat.

Myös sellaisissa paikoissa se on erilainen (johtuen erosta lämpötilajärjestelmä). Ja kun ääniaallot kulkevat tällaisten eri tiheydellä olevien kerrosten läpi, ne häviävät suurin osa sen vahvuus. Termokliinin edessä ääniaalto heijastuu osittain ja joskus kokonaan (heijastusaste riippuu kulmasta, johon ääni putoaa), minkä jälkeen tämän paikan toiselle puolelle muodostuu varjovyöhyke. Jos tarkastellaan esimerkkiä, jossa äänilähde sijaitsee vesitilassa termokliinin yläpuolella, on lähes mahdotonta kuulla jotain vielä alempana.

Jotka julkaistaan ​​pinnan yläpuolella, niitä ei koskaan kuulla itse vedessä. Ja päinvastoin tapahtuu vesikerroksen alla: se ei kuulosta sen yläpuolelta. Näyttävä esimerkki tästä on nykyaikaiset sukeltajat. Heidän kuulonsa heikkenee huomattavasti, koska vesi vaikuttaa ja suuri äänen nopeus vedessä heikentää sen liikkumissuunnan määrittämisen laatua. Tämä heikentää stereofonista kykyä havaita ääntä.

Ne tulevat vesikerroksen alle ihmisen korva ennen kaikkea pään kallon luiden kautta, ei niin kuin ilmakehässä tärykalvot. Tämän prosessin seurauksena molemmat korvat havaitsevat sen samanaikaisesti. Ihmisen aivot eivät tällä hetkellä pysty erottamaan paikkoja, mistä signaalit tulevat ja millä voimakkuudella. Tuloksena on tietoisuuden ilmaantuminen, että ääni ikään kuin vierähtää kaikilta puolilta samaan aikaan, vaikka näin ei suinkaan ole.

Edellä mainittujen lisäksi ääniaalloilla vesitilassa on sellaisia ​​ominaisuuksia kuin absorptio, hajoaminen ja sironta. Ensimmäinen on se, kun äänen voimakkuus suolavedessä häviää vähitellen vesiympäristön ja siinä olevien suolojen kitkan vuoksi. Ero ilmenee äänen poistamisessa sen lähteestä. Se näyttää liukenevan avaruuteen kuin valo, ja sen seurauksena sen intensiteetti laskee merkittävästi. Ja heilahtelut katoavat kokonaan kaikenlaisten esteiden ja väliaineen epähomogeenisuuden vuoksi.