02.07.2020

איך קול עובר במים. התפשטות קול ושמיעה במים. ייצוג גרפי של גל בלתי נראה


חנית

התפשטות הקול במים .

הקול עובר חמישה פעמים מהר יותר במים מאשר באוויר. מהירות ממוצעתשווה ל-1400 - 1500 מ' לשנייה (מהירות התפשטות הקול באוויר היא 340 מ' לשנייה). נראה שגם השמיעה במים משתפרת. למעשה, זה רחוק מלהיות המצב. אחרי הכל, עוצמת הקול אינה תלויה במהירות ההתפשטות, אלא במשרעת תנודות הקול וביכולת התפיסה של איברי השמיעה. בחילזון אוזן פנימיתהאיבר של קורטי ממוקם, המורכב מתאי שמיעה. גלי קול מרעידים את עור התוף עצמות השמיעהוקרום האיבר של קורטי. מתאי השיער של האחרונים, קולטים תנודות קול, עוררות עצבים עוברת למרכז השמיעה, הממוקם ב אונה רקתיתמוֹחַ.

גל קול יכול להיכנס לאוזן הפנימית של אדם בשתי דרכים: על ידי הולכת אוויר דרך תעלת השמע החיצונית, עור התוף ועצם השמע של האוזן התיכונה ודרך הולכת עצם- רעידות של עצמות הגולגולת. על פני השטח שולטת הולכת אוויר, ומתחת למים הולכת עצם. זה מאושר על ידי חוויה פשוטה. כסו את שתי האוזניים בכפות הידיים. על פני השטח, השמיעה תתדרדר בחדות, אבל זה לא נצפה מתחת למים.

אז, צלילים מתחת למים נתפסים בעיקר על ידי הולכת עצם. תיאורטית, זה מוסבר על ידי העובדה שההתנגדות האקוסטית של מים מתקרבת להתנגדות האקוסטית של רקמות אנושיות. לכן, אובדן האנרגיה במהלך המעבר של גלי קול ממים לעצמות ראש האדם קטן מאשר באוויר. הולכת אוויר מתחת למים כמעט נעלמת, שכן תעלת השמע החיצונית מלאה במים, ושכבת אוויר קטנה ליד עור התוף מעבירה בצורה חלשה תנודות קול.

ניסויים מצאו כי הולכת עצם נמוכה ב-40% מהולכת אוויר. לכן, השמיעה מתחת למים באופן כללי מתדרדר. טווח השמיעה עם הולכת עצם של צליל תלוי לא כל כך בעוצמה אלא בטון: ככל שהטון גבוה יותר, הצליל נשמע רחוק יותר.

העולם התת-ימי עבור אדם הוא עולם של שקט, שבו אין רעשים זרים. לכן, אותות הקול הפשוטים ביותר יכולים להיתפס מתחת למים במרחק ניכר. אדם שומע מכה על מיכל מתכת טבול במים במרחק של 150-200 מ', קול רעשן ב-100 מ', פעמון ב-60 מ'.

צלילים הנשמעים מתחת למים בדרך כלל אינם נשמעים על פני השטח, בדיוק כפי שקולות מבחוץ אינם נשמעים מתחת למים. כדי לקלוט צלילים מתחת למים, עליך לצלול לפחות חלקית. אם אתה נכנס למים עד הברכיים, אתה מתחיל לקלוט צליל שלא נשמע קודם לכן. תוך כדי צלילה, עוצמת הקול עולה. זה נשמע טוב במיוחד כשטובלים את הראש.

כדי לתת אותות קול מהמשטח, יש צורך להוריד את מקור הקול למים לפחות חצי, ועוצמת הצליל תשתנה. התמצאות מתחת למים באוזן היא קשה ביותר. באוויר, קול מגיע לאוזן אחת 0.00003 שניות מוקדם יותר מאשר באוזן השנייה. זה מאפשר לך לקבוע את המיקום של מקור הקול עם שגיאה של 1-3 מעלות בלבד. מתחת למים, הצליל נתפס בו זמנית על ידי שתי האוזניים ולכן אין תפיסה ברורה וכיוונית. שגיאת כיוון היא 180°.

בניסוי שתוכנן במיוחד, בלבד ריאות נפרדותצוללנים לאחר נדודים ארוכים ו. החיפושים עברו למיקום מקור הקול, שהיה 100-150 מ' מהם, צוין כי אימון שיטתי לאורך זמן מאפשר לפתח יכולת ניווט די מדויק על ידי קול מתחת למים. עם זאת, ברגע שהאימון מפסיק, תוצאותיו מתבטלות.

העברת קול

אל תחשוב שקול מועבר רק דרך האוויר. זה יכול לעבור דרך חומרים אחרים - גזי, נוזלי, אפילו מוצק. הקול עובר יותר מפי ארבעה מהר יותר במים מאשר באוויר.

אם אתה מטיל ספק בכך שניתן להעביר קול דרך מים, שאל עובדים שהיו במבנים תת-מימיים: הם יאשרו שצלילי החוף נשמעים בבירור מתחת למים.

ותלמדו מהדייגים שהדגים מתפזרים ברעש חשוד הכי קטן על החוף.

מדענים לפני 200 שנה מדדו בדיוק כמה מהר קול עובר מתחת למים. זה נעשה באחד האגמים של שוויץ - בג'נבה. שני פיזיקאים נכנסו לסירות ונפרדו זה מזה שלושה קילומטרים. מצידה של סירה אחת נתלה פעמון מתחת למים, שניתן היה לפגוע בו בפטיש בעל ידית ארוכה. ידית זו חוברה למתקן להצתת אבק שריפה במרגמה קטנה שהורכבה על חרטום הסירה: במקביל ללחיצת הפעמון התלקח אבק שריפה והבזק בהיר נראה הרחק מסביב. יכולתי לראות את ההבזק הזה, כמובן, ואת הפיזיקאי שישב בסירה אחרת והקשיב לקול הפעמון בצינור שהופל מתחת למים. לפי עיכוב הצליל בהשוואה לפלאש, נקבע כמה שניות הקול עבר במים מסירה אחת לאחרת. בניסויים כאלה נמצא שקול עובר כ-1,440 מ' לשנייה במים.

חומרים אלסטיים קשים, כמו ברזל יצוק, עץ, עצמות, משדרים צליל אפילו טוב ומהיר יותר. שים את האוזן שלך לקצה קורת עץ ארוכה או בול עץ ובקש מחבר להכות בקצה הנגדי עם מקל, תשמע קול רועם של פגיעה המועבר לכל אורכה של הקורה. אם הסביבה שקטה מספיק ורעשים זרים לא מפריעים, אז אפשר אפילו לשמוע את תקתוק השעון המחובר לקצה הנגדי דרך הבר. הצליל מועבר היטב גם דרך מסילות ברזל או קורות, דרך צינורות ברזל יצוק, דרך האדמה. מניח את אוזנך אל הקרקע, אתה יכול לשמוע את ניד רגליהם של סוסים הרבה לפני שהוא מגיע באוויר; וקולות יריות תותחים נשמעים כך מתותחים כל כך רחוקים, שהרעש אינו מגיע באוויר כלל. חומרים מוצקים אלסטיים משדרים צליל כל כך טוב; רקמות רכות, חומרים רופפים ובלתי אלסטיים מעבירים סאונד בצורה גרועה מאוד דרך עצמם - הם "סופגים" אותו. לכן הם תולים וילונות עבים על הדלתות אם הם רוצים למנוע מהקול להגיע לחדר הסמוך. שטיחים, רהיטים מרופדים, לבוש משפיעים על הסאונד בצורה דומה.

טקסט זה הוא קטע מבוא.מתוך ספר הספר האחרוןעובדות. כרך 3 [פיזיקה, כימיה וטכנולוגיה. היסטוריה וארכיאולוגיה. שונות] מְחַבֵּר קונדרשוב אנטולי פבלוביץ'

מתוך הספר פיזיקה בכל צעד מְחַבֵּר פרלמן יעקב איזידורוביץ'

מהירות הקול האם אי פעם צפית בחוטב עצים חוטב עץ מרחוק? או אולי התבוננת בנגר שעובד מרחוק, דופק מסמרים? אולי שמתם לב לדבר מאוד מוזר כאן: המכה לא נשמעת כשהגרזן פוגע בעץ או

מתוך הספר תנועה. חוֹם מְחַבֵּר קיטיגורודסקי אלכסנדר איזקוביץ'

עוצמת הצליל איך הצליל נחלש עם המרחק? הפיזיקאי יגיד לך שצליל מוחלש "הפוך לריבוע המרחק". המשמעות היא הדבר הבא: כדי שצליל פעמון במרחק משולש יישמע בעוצמה כמו במרחק בודד, עליך בו-זמנית

מתוך ספרו של ניקולה טסלה. הרצאות. מאמרים. מאת טסלה ניקולה

מהירות הקול אל תפחד מרעם לאחר הבזק ברק. בטח שמעת על זה. ולמה? העובדה היא שאור נע מהר יותר מהקול, כמעט באופן מיידי. רעם וברקים מתרחשים באותו רגע, אך אנו רואים ברק פנימה

מתוך הספר לפיזיקאים צעירים [חוויות ובידור] מְחַבֵּר פרלמן יעקב איזידורוביץ'

גוון הצליל ראית איך מכוונים את הגיטרה - החוט נמשך על היתדות. אם נבחרו אורך המיתר ומידת המתח, אזי המיתר יפלוט, אם נוגעים בו, צליל מאוד ספציפי. אם, לעומת זאת, תקשיבו לצליל המיתר על ידי נגיעה בו במקומות שונים -

מתוך הספר מה שאור מספר מְחַבֵּר סובורוב סרגיי ג'ורג'יביץ'

אנרגיית קול כל חלקיקי האוויר המקיפים גוף קול נמצאים במצב של תנודה. כפי שגילינו בפרק ה', תנודה לפי חוק הסינוס נקודה חומריתבעל אנרגיה כוללת מוגדרת ובלתי משתנה.כאשר נקודת הנדנוד עוברת את המיקום

מתוך הספר איך להבין את חוקי הפיזיקה המורכבים. 100 חוויות פשוטות ומהנות לילדים ולהוריהם מְחַבֵּר דמיטרייב אלכסנדר סטניסלבוביץ'

הנחתת קול עם מרחק ממכשיר צליל גל קול מתפשט, כמובן, לכל הכיוונים, הבה נצייר באופן מנטאלי שני כדורים ברדיוסים שונים ליד מקור הקול. כמובן, אנרגיית הקול העוברת דרך הכדור הראשון תעבור גם דרך הכדור השני

מתוך הספר Interstellar: המדע מאחורי הקלעים מְחַבֵּר קיפ קיפ סטיבן

השתקפות קול בסעיף זה נניח שאורך גל הקול קטן מספיק ולכן הקול מתפשט לאורך הקרניים. מה קורה כאשר אלומת קול כזו נופלת מהאוויר אל משטח מוצק? ברור שבמקרה הזה יש השתקפות

מתוך ספרו של המחבר

גילוי של מאפיינים בלתי צפויים של האטמוספירה - ניסויים מוזרים - העברת אנרגיה חשמלית על חוט בודד ללא החזרה - שידור דרך כדור הארץ ללא חוטים בכלל עוד אחת מהסיבות הללו היא שהבנתי שהעברת אנרגיה חשמלית

מתוך ספרו של המחבר

העברת כוח חשמלי ללא חוטים* עד סוף שנת 1898, שנים רבות של מחקר שיטתי, במטרה לשפר את שיטת העברת האנרגיה החשמלית דרך הסביבה הטבעית, הביאו אותי להבנה של שלושה צרכים חשובים; ראשון -

מתוך ספרו של המחבר

מתוך ספרו של המחבר

העברת קול באמצעות מחולל צינורות רדיו, שתוכניתו מוצגת באיור. 24 מייצר פליטות רדיו עם פרמטרים ללא שינוי. בוא נעשה לו תוספת קטנה: למעגל שמספק מתח לרשת של מנורת האלקטרון, נחבר אותו באמצעות אינדוקציה

מתוך ספרו של המחבר

48 העברת אנרגיה דרך חומר לצורך הניסוי אנחנו צריכים: תריסר מטבעות עבור הרובל. כבר נפגשנו עם גלים שונים. הנה עוד ניסוי ישן שנראה די מצחיק ומראה איך גל עובר דרך חפץ. קח זוטת - מטבעות, למשל

מתוך ספרו של המחבר

30. העברת הודעות לעבר מערכת חוקים לצופה לפני שכריסטופר נולאן ביים את Interstellar ועיבד מחדש את התסריט, אחיו ג'ונה סיפר לי על מערכת כללים. כדי לשמור על סרט מדע בדיוני על המסלול הנכון

מתוך ספרו של המחבר

פרק 30. מסר העובר אל העבר לאופן שבו פיזיקאים מודרניים מדמיינים נסיעה אחורה בזמן בארבעה ממדי מרחב-זמן ללא כמות גדולה, ראה את הפרק האחרון של חורים שחורים וקפלי זמן [Thorn 2009], פרקים

מתוך ספרו של המחבר

פרק 30 שליחת הודעות לעבר ברוב המקרים, כמו בבריאן שלנו, העמדות במרחב-זמן בהן ניתן לשלוח הודעות ולהזיז כל דבר מוגבלות על ידי החוק ששום דבר אינו יכול לנוע מהר יותר מהאור. כדי לחקור

חוקי היסוד של התפשטות הקול כוללים את חוקי השתקפותו ושבירה שלו בגבולות מדיות שונות, וכן עקיפה של קול ופיזורו בנוכחות מכשולים ואי-הומוגניות במדיום ובממשקים בין מדיות.

מרחק התפשטות הקול מושפע מגורם קליטת הקול, כלומר, העברה בלתי הפיכה של אנרגיית גלי קול לסוגים אחרים של אנרגיה, בפרט, לחום. גורם חשובהוא גם כיוון הקרינה ומהירות התפשטות הקול, התלויה במדיום ובמצבו הספציפי.

גלים אקוסטיים מתפשטים ממקור קול לכל הכיוונים. אם גל קול עובר דרך חור קטן יחסית, אז הוא מתפשט לכל הכיוונים, ולא עובר בקרן מכוונת. למשל, קולות רחוב החודרים דרך חלון פתוח לחדר נשמעים בכל נקודותיו, ולא רק כנגד החלון.

אופי התפשטות גלי הקול במכשול תלוי ביחס בין ממדי המכשול ואורך הגל. אם מימדי המכשול קטנים בהשוואה לאורך הגל, אז הגל זורם סביב מכשול זה ומתפשט לכל הכיוונים.

גלי קול, החודרים ממדיום אחד למשנהו, סוטים מכיוונם המקורי, כלומר, הם נשברים. זווית השבירה יכולה להיות גדולה או קטנה מזווית הפגיעה. זה תלוי מאיזה מדיום מגיע הצליל. אם מהירות הקול במדיום השני גדולה יותר, אזי זווית השבירה תהיה גדולה מזווית הפגיעה, ולהיפך.

נתקל במכשול בדרכו, גלי קול מוחזרים ממנו על פי כלל מוגדר בהחלט - זווית ההשתקפות שווה לזוויתנפילה - מושג הד קשור לזה. אם קול מוחזר מכמה משטחים במרחקים שונים, מתרחשים הדים מרובים.

צליל מתפשט בצורה של גל כדורי מתפצל הממלא נפח גדול יותר מתמיד. ככל שהמרחק גדל, התנודות של חלקיקי המדיום נחלשות, והקול מתפוגג. ידוע שכדי להגדיל את מרחק השידור יש לרכז את הקול בכיוון נתון. כשאנחנו רוצים, למשל, להישמע, אנחנו מניחים ידיים לפה או משתמשים בפומית.

לעקיפה, כלומר לכיפוף של קרני קול, יש השפעה רבה על טווח התפשטות הקול. ככל שהמדיום הטרוגני יותר, אלומת הקול מכופפת יותר ובהתאם לכך, מרחק התפשטות הקול קצר יותר.

הפצת קול

גלי קול יכולים לעבור דרך אוויר, גזים, נוזלים ו מוצקים. גלים אינם נוצרים בחלל חסר אוויר. ניתן לראות זאת בקלות מניסוי פשוט. אם מניחים פעמון חשמלי מתחת לפקק אטום שממנו פונה האוויר, לא נשמע שום צליל. אבל ברגע שהכובע מתמלא באוויר, נשמע קול.

מהירות ההתפשטות של תנועות נדנוד מחלקיק לחלקיק תלויה במדיום. בימי קדם, לוחמים שמו את אוזניהם לקרקע וכך גילו את חיל הפרשים של האויב הרבה יותר מוקדם ממה שנראה באופק. והמדען המפורסם ליאונרדו דה וינצ'י כתב במאה ה-15: "אם אתה, בהיותך בים, תוריד את חור הצינור למים, ותשים את הקצה השני לאוזן, תשמע את רעש הספינות הרחוקות מאוד. אתה."

מהירות הקול באוויר נמדדה לראשונה במאה ה-17 על ידי האקדמיה למדעים של מילאנו. באחת הגבעות הותקן תותח, ובשנייה עמדת תצפית. השעה תועדה הן ברגע הצילום (במבזק) והן ברגע קליטת הקול. מהמרחק בין עמדת התצפית לאקדח וזמן מקור האות, לא היה עוד קשה לחשב את מהירות התפשטות הקול. התברר שהוא שווה ל-330 מטר לשנייה.

במים, מהירות התפשטות הקול נמדדה לראשונה בשנת 1827 באגם ז'נבה. שתי סירות היו אחת מהשנייה במרחק של 13847 מטר. בראשון נתלה פעמון מתחת לקרקעית, ובשני הוריד למים הידרופון פשוט (קרן). בסירה הראשונה, במקביל לצלצול הפעמון, הוצת אבק שריפה, על התצפיתן השני, ברגע ההבזק, הפעיל את שעון העצר והחל לחכות לאות הקול מהפעמון. . התברר שקול עובר יותר מפי 4 מהר יותר במים מאשר באוויר, כלומר. במהירות של 1450 מטר לשנייה.

מהירות התפשטות הקול

ככל שהאלסטיות של המדיום גבוהה יותר, כך המהירות גדולה יותר: בגומי50, באוויר330, במים1450 ובפלדה - 5000 מטר לשנייה. אם אנחנו, בהיותנו במוסקבה, היינו יכולים לצעוק כל כך חזק עד שהקול יגיע לפטרבורג, אז היינו נשמעים שם רק בעוד חצי שעה, ואם הצליל מתפשט על אותו מרחק בפלדה, הוא היה מתקבל תוך שתי דקות.

מהירות התפשטות הקול מושפעת ממצבו של אותו מדיום. כשאומרים שקול עובר במים במהירות של 1450 מטר לשנייה, זה בכלל לא אומר שבשום מים ובכל תנאי. עם עלייה בטמפרטורה ובמליחות המים, כמו גם עם עלייה בעומק, וכתוצאה מכך, לחץ הידרוסטטימהירות הקול עולה. או לקחת פלדה. גם כאן מהירות הקול תלויה הן בטמפרטורה והן בהרכב האיכותי של הפלדה: ככל שהיא מכילה יותר פחמן, כך היא קשה יותר, הקול עובר בה מהר יותר.

נתקלים במכשול בדרכו, גלי הקול משתקפים ממנו בצורה קפדנית כלל מסוים: זווית ההשתקפות שווה לזווית הפגיעה. גלי קול המגיעים מהאוויר מוחזרים כמעט לחלוטין כלפי מעלה מפני השטח של המים, וגלי קול המגיעים ממקור במים מוחזרים כלפי מטה ממנו.

גלי קול, החודרים ממדיום אחד למשנהו, חורגים ממיקומם המקורי, כלומר. נשברים. זווית השבירה יכולה להיות גדולה או קטנה מזווית הפגיעה. זה תלוי במדיום שממנו חודר הצליל. אם מהירות הקול במדיום השני גדולה יותר מאשר בראשון, אזי זווית השבירה תהיה גדולה מזווית הפגיעה ולהיפך.

באוויר מתפשטים גלי הקול בצורה של גל כדורי מתפצל, הממלא נפח גדול מתמיד, כאשר תנודות החלקיקים הנגרמות ממקורות קול מועברות למסת האוויר. עם זאת, ככל שהמרחק גדל, התנודות של החלקיקים נחלשות. ידוע שכדי להגדיל את מרחק השידור יש לרכז את הקול בכיוון נתון. כשאנחנו רוצים להישמע טוב יותר, אנחנו שמים את כפות הידיים שלנו אל הפה או משתמשים בקרן. במקרה זה, הצליל יוחלש פחות, וגלי הקול יתפשטו הלאה.

ככל שעובי הדופן גדל, הסונאר בתדרים בינוניים נמוכים גדל, אך תהודה המקריות ה"ערמומית", הגורמת לחנק סונאר, מתחילה להופיע בתדרים נמוכים יותר ותופסת אזור רחב יותר מהם.

קול נספג במים פי מאות פחות מאשר באוויר. אף על פי כן, השמיעה בסביבה המימית גרועה בהרבה מאשר באטמוספרה. זה מוסבר על ידי המוזרויות של התפיסה האנושית של צליל. באוויר קול נתפס בשני אופנים: על ידי העברת תנודות אוויר לעור התוף (הולכת אוויר) ומה שנקרא הולכת עצם, כאשר תנודות הקול נתפסות ומועברות למכשיר השמיעה על ידי עצמות הגולגולת.

בהתאם לסוג ציוד הצלילה, הצולל קולט קול במים עם דומיננטיות של אויר או הולכה של עצם. הנוכחות של קסדה תלת מימדית מלאה באוויר מאפשרת לך לתפוס קול על ידי הולכת אוויר. עם זאת, אובדן משמעותי של אנרגיית הקול הוא בלתי נמנע כתוצאה מהחזר קול ממשטח הקסדה.

כאשר יורדים ללא ציוד או בציוד עם קסדה צמודה, הולכת עצם שולטת.

תכונה של תפיסת קול מתחת למים היא גם אובדן היכולת לקבוע את הכיוון למקור הקול. זה נובע מהעובדה ש איברים אנושייםהשמיעה מותאמות למהירות התפשטות הקול באוויר וקובעות את הכיוון למקור הקול בשל ההבדל בזמן הגעת אות הקול ורמת לחץ הקול היחסית הנתפסת על ידי כל אוזן. בזכות המכשיר אֲפַרכֶּסֶתאדם באוויר מסוגל לקבוע היכן נמצא מקור הקול - מלפנים או מאחור, אפילו באוזן אחת. במים הדברים שונים. מהירות התפשטות הקול במים גדולה פי 4.5 מאשר באוויר. לכן, ההבדל בזמן הקליטה של ​​אות הקול על ידי כל אוזן הופך כל כך קטן עד שכמעט בלתי אפשרי לקבוע את הכיוונים למקור הקול.

כאשר משתמשים בקסדה קשיחה כחלק מהציוד, נשללת בדרך כלל האפשרות לקבוע את הכיוון למקור הקול.

השפעות ביולוגיות של גזים על גוף האדם

שאלה על השפעה ביולוגיתגזים לא נקבעו במקרה והוא נובע מהעובדה שתהליכי החלפת גזים במהלך נשימה אנושית בתנאים רגילים ומה שנקרא היפרברי (כלומר, תחת לחץ דם גבוה) שונים באופן משמעותי.

ידוע שהאוויר האטמוספרי הרגיל שאנו נושמים אינו מתאים לנשימה של טייסים בטיסות בגובה רב. הוא גם מוצא שימוש מוגבל לנשימה של צוללנים. כאשר יורדים לעומקים של יותר מ-60 מ', הוא מוחלף בתערובות גז מיוחדות.

שקול את התכונות הבסיסיות של גזים, אשר, כמו ב צורה טהורה, ומעורבבים עם אחרים משמשים לנשימה על ידי צוללנים.

בהרכבו, האוויר הוא תערובת של גזים שונים. המרכיבים העיקריים של האוויר הם: חמצן - 20.9%, חנקן - 78.1%, פחמן דו חמצני - 0.03%. בנוסף, כמויות קטנות באוויר מכילות: ארגון, מימן, הליום, ניאון, וכן אדי מים.

את הגזים המרכיבים את האטמוספירה ניתן לחלק לשלוש קבוצות לפי השפעתם על גוף האדם: חמצן - נצרך כל הזמן כדי "לשמור על כל תהליכי החיים; חנקן, הליום, ארגון וכדומה - אינם משתתפים בחילופי גזים; פחמן דו חמצני - מתי ריכוז מוגברמזיק לגוף.

חַמצָן(O2) הוא גז חסר צבע ללא טעם וריח בצפיפות של 1.43 ק"ג/מ"ק. יש חשיבות רבה לאדם כמשתתף בכל תהליכי החמצון בגוף. בתהליך הנשימה, חמצן בריאות משתלב עם המוגלובין בדם ונישא בכל הגוף, שם הוא נצרך ברציפות על ידי תאים ורקמות. הפסקה באספקה ​​או אפילו ירידה באספקה ​​שלו לרקמות גורמת לרעב חמצן, המלווה באובדן הכרה, וב מקרים חמורים- הפסקת החיים. מצב זה יכול להתרחש כאשר תכולת החמצן באוויר הנשאף יורדת כאשר לחץ רגילמתחת ל-18.5%. מצד שני, עם עלייה בתכולת החמצן בתערובת הנשאפת או בעת נשימה בלחץ, מעל המותר, מציג חמצן תכונות רעילות- מתרחשת הרעלת חמצן.

חַנקָן(N) - גז חסר צבע, חסר ריח וטעם בצפיפות של 1.25 ק"ג/מ"ק, הוא החלק העיקרי של האוויר האטמוספרי בנפח ובמסה. בתנאים נורמליים, הוא ניטרלי מבחינה פיזיולוגית, אינו לוקח חלק בחילוף החומרים. עם זאת, כאשר הלחץ עולה עם עומק הצלילה של הצולל, החנקן מפסיק להיות ניטרלי ובעומקים של 60 מטר או יותר, מפגין תכונות נרקוטיות בולטות.

פחמן דו חמצני(CO2) הוא גז חסר צבע עם טעם חמוץ. הוא כבד פי 1.5 מהאוויר (צפיפות 1.98 ק"ג/מ"ק), ולכן הוא יכול להצטבר בחלקים התחתונים של חדרים סגורים ומאווררים גרוע.

פחמן דו חמצני מיוצר ברקמות כמו מוצר סופיתהליכי חמצון. כמות מסוימת של גז זה קיימת תמיד בגוף ומעורבת בוויסות הנשימה, והעודף נישא בדם לריאות ומוסר באוויר נשוף. הסכום שהוקצה על ידי אדם פחמן דו חמצניתלוי בעיקר בתואר פעילות גופניתומצב תפקודי של האורגניזם. בנשימה תכופה ועמוקה (היפרונטילציה), תכולת הפחמן הדו חמצני בגוף יורדת, מה שעלול להוביל להפסקת נשימה (דום נשימה) ואף לאובדן הכרה. מצד שני, עלייה בתכולתו בתערובת הנשימה יותר מהמקובל מובילה להרעלה.

מבין שאר הגזים המרכיבים את האוויר, השימוש הגדול ביותר בקרב צוללנים קיבל הֶלִיוּם(לֹא). זהו גז אינרטי, חסר ריח וחסר טעם. בעל צפיפות נמוכה (כ-0.18 ק"ג/מ"ק) ויכולת נמוכה משמעותית לגרום להשפעות נרקוטיות כאשר לחצים גבוהים, הוא נמצא בשימוש נרחב כתחליף חנקן להכנת תערובות נשימה מלאכותיות במהלך ירידות לעומקים גדולים.

עם זאת, השימוש בהליום בהרכב של תערובות נשימתיות מוביל לתופעות לא רצויות אחרות. המוליכות התרמית הגבוהה שלו, וכתוצאה מכך, העברת חום הגוף המוגברת דורשים הגנה תרמית מוגברת או חימום אקטיבי של צוללנים.

לחץ אוויר. ידוע כי לאטמוספירה סביבנו יש מסה והיא מפעילה לחץ על פני כדור הארץ ועל כל העצמים שעליו. הלחץ האטמוספרי הנמדד בגובה פני הים מאוזן בצינורות עם חתך של G cm2 עם עמוד של כספית בגובה 760 מ"מ או מים בגובה 10.33 מ'. אם כספית או מים אלה נשקלים, מסתם תהיה 1.033 ק"ג. המשמעות היא ש"לחץ אטמוספרי רגיל שווה ל-1.033 ק"ג/ס"מ, שבמערכת SI שווה ערך ל-103.3 kPa *. (* במערכת SI יחידת הלחץ היא פסקל (Pa). אם יש צורך בהמרה, היחסים משמשים: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0.1 MPa.).

עם זאת, בפועל של חישובי צלילה, זה לא נוח להשתמש ביחידות מדידה מדויקות כאלה. לכן, יחידת הלחץ נלקחת כלחץ השווה מספרית ל-1 kgf / cm2, אשר נקרא האטמוספירה הטכנית (at). אטמוספרה טכנית אחת מתאימה ללחץ של 10 מ' של עמוד מים.

האוויר נדחס בקלות כאשר הלחץ עולה, ומפחית את הנפח ביחס ללחץ. לחץ אוויר דחוס נמדד עם מדי לחץ שמראים לחץ יתר , כלומר לחץ מעל האטמוספירה. יחידת לחץ יתר מסומנת אטי. כמות העודפים ו לחץ אטמוספרישקוראים לו לחץ אבסולוטי(אתא).

בתנאים יבשתיים רגילים, אוויר מכל הצדדים לוחץ באופן שווה על אדם. בהתחשב בכך ששטח הגוף האנושי הוא בממוצע 1.7-1.8 מ"ר, כוח לחץ האוויר הנופל עליו הוא 17-18 אלף ק"ג (17-18 טפ). עם זאת, אדם אינו חש בלחץ זה, מכיוון שגופו מורכב ב-70% מנוזלים בלתי ניתנים לדחיסה, וב חללים פנימיים- ריאות, אוזן תיכונה וכו' - הוא מאוזן על ידי לחץ הנגד של האוויר שנמצא שם ומתקשר עם האטמוספירה.

כשהוא טובל במים, אדם נחשף ללחץ עודף מעמוד מים מעליו, שגדל ב-1 ati כל 10 מ'. שינוי בלחץ יכול לגרום כְּאֵבודחיסה, כדי למנוע מהצולל יש לספק אוויר לנשימה בלחץ השווה ללחץ המוחלט של הסביבה.

מכיוון שצוללנים צריכים להתמודד עם אוויר דחוס או תערובות גז, ראוי להיזכר בחוקים הבסיסיים שהם מצייתים להם ולתת כמה נוסחאות הדרושות לחישובים מעשיים.

אוויר, כמו גזים אמיתיים אחרים ותערובות גזים, בקירוב מסוים, מציית לחוקים פיזיקליים שתקפים לחלוטין עבור גזים אידיאליים.

ציוד צלילה

ציוד צלילה הוא אוסף של מכשירים ומוצרים הנלבש על ידי צולל כדי להבטיח חיים ועבודה בסביבה המימית למשך פרק זמן נתון.

ציוד צלילה מתאים למטרה אם הוא יכול לספק:

נשימה של אדם כשהוא מבצע עבודה מתחת למים;

בידוד והגנה תרמית מים קרים;

ניידות מספקת ומיקום יציב מתחת למים;

בטיחות במהלך טבילה, יציאה אל פני השטח ובתהליך העבודה;

חיבור מאובטח למשטח.

בהתאם למשימות שיש לפתור, ציוד הצלילה מחולק ל:

לפי עומק השימוש - לציוד לעומקים רדודים (בינוניים) ולעומק הים;

על פי השיטה של ​​אספקת תערובת גז הנשימה - לאוטונומי וצינור;

לפי שיטת ההגנה התרמית - לציוד בעל הגנה תרמית פסיבית, מחומם חשמלית ומים;

לפי שיטת הבידוד - לציוד עם חליפות צלילה אטומות למים וגזים מסוג "יבש" וסוג "רטוב" חדיר.

הרעיון השלם ביותר של התכונות הפונקציונליות של פעולת ציוד הצלילה ניתן על ידי הסיווג שלו לפי שיטת השמירה על ההרכב הדרוש לנשימה. תערובת גז. הציוד מובחן כאן:

מְאֻורָר;

עם ערכת נשימה פתוחה;

עם דפוס נשימה סגור למחצה;

עם נשימה סגורה.

צליל הוא אחד המרכיבים של חיינו, ואדם שומע אותו בכל מקום. על מנת לשקול תופעה זו ביתר פירוט, ראשית עלינו להבין את המושג עצמו. לשם כך צריך לפנות לאנציקלופדיה, שם נכתב ש"צליל הוא גלים אלסטיים המתפשטים בכל תווך אלסטי ויוצרים בו רעידות מכניות". מדבר יותר שפה פשוטההם הרעידות הנשמעות במדיום. המאפיינים העיקריים של הצליל תלויים במה שהוא. קודם כל, מהירות ההתפשטות, למשל, במים שונה ממדיום אחר.

לכל אנלוגי קול יש תכונות מסוימות (תכונות פיזיות) ואיכויות (השתקפות של תכונות אלו בתחושות אנושיות). לדוגמה, משך-משך, תדר-גובה, קומפוזיציה-גוון וכן הלאה.

מהירות הקול במים גבוהה בהרבה מאשר, למשל, באוויר. לכן, הוא מתפשט מהר יותר ונשמע הרבה יותר. זה קורה בגלל הצפיפות המולקולרית הגבוהה של המדיום המימי. הוא צפוף פי 800 מאוויר ופלדה. מכאן נובע שהתפשטות הקול תלויה במידה רבה במדיום. בואו נסתכל על מספרים ספציפיים. אז, מהירות הקול במים היא 1430 m/s, באוויר - 331.5 m/s.

צליל בתדר נמוך, כמו הרעש שעושה מנוע ספינה, תמיד נשמע קצת לפני שהספינה נכנסת לשדה הראייה. המהירות שלו תלויה בכמה דברים. אם הטמפרטורה של המים עולה, אז באופן טבעי מהירות הקול במים עולה. אותו הדבר קורה עם עלייה במליחות ובלחץ המים, שגדל עם עומק מרחב המים. לתופעה כזו כמו טריזים תרמיים יכולה להיות תפקיד מיוחד על מהירות. אלו מקומות שבהם נפגשות שכבות מים בטמפרטורות שונות.

גם במקומות כאלה זה שונה (בשל ההבדל ב משטר טמפרטורה). וכאשר גלי קול עוברים דרך שכבות כאלה בעלות צפיפות שונה, הם מאבדים רובהחוזק שלה. מול תרמוקלינה, גל הקול מוחזר חלקית ולעיתים לחלוטין (מידת ההשתקפות תלויה בזווית שבה הקול נופל), ולאחר מכן, בצד השני של המקום הזה, נוצר אזור צל. אם נשקול דוגמה כאשר מקור קול ממוקם בחלל המים מעל התרמוקלינה, אז זה יהיה כמעט בלתי אפשרי לשמוע משהו אפילו נמוך יותר.

אשר מתפרסמים מעל פני השטח, לעולם אינם נשמעים במים עצמם. ולהיפך קורה כשמתחת לשכבת המים: זה לא נשמע מעליה. דוגמה בולטת לכך היא צוללנים מודרניים. שמיעתם מופחתת מאוד בשל העובדה שהמים משפיעים ומהירות הקול הגבוהה במים מפחיתה את איכות קביעת הכיוון ממנו הם נעים. זה מקהה את היכולת הסטריאופונית לתפוס צליל.

מתחת לשכבת מים הם נכנסים אוזן אנושיתיותר מכל דרך עצמות הגולגולת של הראש, ולא כמו באטמוספירה, דרך עור התוף. התוצאה של תהליך זה היא תפיסתו בו זמנית על ידי שתי האוזניים. המוח האנושי אינו מסוגל בשלב זה להבחין במקומות מהם מגיעים האותות, ובאיזה עוצמה. התוצאה היא הופעת התודעה שהצליל, כביכול, מתגלגל מכל הצדדים בו זמנית, אם כי זה רחוק מלהיות המצב.

בנוסף לאמור לעיל, לגלי קול במרחב המים יש איכויות כמו ספיגה, סטייה ופיזור. הראשון הוא כאשר עוצמת הקול במי מלח נעלמת בהדרגה עקב החיכוך של הסביבה המימית והמלחים שבה. הבדל מתבטא בהסרת הצליל ממקורו. נראה שהוא מתמוסס בחלל כמו אור, וכתוצאה מכך עוצמתו יורדת משמעותית. ותנודות נעלמות לחלוטין עקב פיזור על כל מיני מכשולים, חוסר הומוגניות של המדיום.