Подводное плавание: разновидности и характеристика. Как называется плавание под водой

Подводное плавание: разновидности и характеристика

Еще совсем недавно для обычных жителей нашей страны лучшим развлечением в теплое время года был выезд на природу. Если рядом с выбранным местом располагалось озеро или река — счастью отдыхающих не было предела. И никому не приходило в голову, что в скором времени в обыденную жизнь человека ярким ураганом ворвется подводное плавание. На сегодняшний момент существует огромное количество клубов, где всех желающих обучают премудростям погружения в синюю бездну. Однако далеко не все полностью представляют, что означает такая категория спорта, как подводное плавание. Что она в себе объединяет? Каковы подвиды этого направления? Имеются ли особенности, которые следует учитывать в самом начале занятий? Об этом и многом другом повествует данная статья.

подводное плавание

Расшифровка емкого понятия

Подводное плавание представляет собой отдельный вид спорта, собравший в себе множество различных подвидов. При этом эта категория весьма многогранна и может рассматриваться как один из трех общеизвестных терминов. Первый из них означает способ передвижения человека под водой. К этой разновидности относят дайвинг и фри-дайвинг. Некоторые причисляют к этой группе и сноркелинг. На всех трех направлениях остановимся чуть позже. Вторым значением понятия «подводное плавание» является вид спорта, который объединяет в себе три основных категории: плавание на сто, четыреста и восемьсот метров. Кроме того, рассматриваемое словосочетание является также системой знаний, дисциплиной, набором специальностей, которые изучают студенты военно-морских учебных учреждений, подготавливающих кадры для службы на подводных лодках. Примечательно, что эту науку постигают военнослужащие морских судов.

костюм для подводного плавания

Погружаемся в пучину водную

В настоящее время все большую популярность набирает дайвинг и его «коллега» фри-дайвинг. Первый вид представляет собой способ погружения в воду при помощи специального оборудования. К последнему относятся:

1. Специальный костюм для подводного плавания, который носит также название гидрокостюм. Как правило, данный «наряд» позволяет телу человека сохранять тепло и защищает кожные покровы от механических повреждений. В хороших моделях костюма воротник имеет специальную регулируемую липучку, предназначенную для более плотного облегания. Кроме того, швы гидронаряда мягкие и препятствуют натиранию.2. Маски и очки для подводного плавания. Эти приборы позволяют полностью насладиться открывающейся в глубинах моря, океана или озера панорамой. Кроме того, они защищают нос и глаза от попадания в них соринок, мелких частиц и соленой воды.3. Акваланги. Благодаря им человек может без проблем находиться под водой достаточно долгое время, не жалуясь на отсутствие кислорода. Именно наличием этого прибора дайвинг отличается от фри-дайвинга, в котором акваланг не нужен.4. Жилеты, консоли, октопусы, регуляторы, шлемы и многое другое оборудование может понадобиться для полного погружения в синие просторы.

подводное плавание с трубкой

Другие разновидности

Как было уже сказано, фри-дайвинг является разновидностью подводного плавания. Он представляет собой развлечение, при котором процесс погружения и рассматривания глубин происходит лишь на задержке дыхания. При этом этот вид спорта сродни искусству: в нем мягко переплетаются физиологические особенности организма с умственными возможностями человека. Вторым названием данной категории является апное. На сегодняшний момент фри-дайвинг является весьма популярным видом спорта. Его пропагандируют как икусство владения своим телом и дыханием под водой.

очки для подводного плавания

Сноркелинг

На многочисленных экзотических курортах мира, там, где океан или море бережно омывает прибрежные скалы, туристам предлагают еще один вид рассматриваемого вида спорта — подводное плавание с трубкой. Или, как его называют мастера, сноркелинг. Он представляет собой процесс перемещения под поверхностью воды с целью наблюдения за жизнью водных обитателей. Как было уже сказано, этот вид спорта предусматривает наличие трубки. Также для наилучшего вида желательно наличие маски. В холодных водах многие мастера рекомендуют своим ученикам одевать гидрокостюмы.

подводное плавание

Плавание около поверхности

По большей части сноркелинг пользуется огромной популярностью в водах, окружающих миниатюрные островки, образованные в кратерах ушедших под воду древних вулканов. Лишь в нетронутых и диких уголках мирового океана, где его жители не боятся показываться близко у поверхности своего жилища, сноркелинг как развлечение весьма востребован. Он подходит даже тем, кто боится погружаться в глубинные воды для занятия дайвингом.

Особую притягательность этим видам развлечений подарили фильмы с Жаком Ивом Кусто. Зачарованно глядя на экран телевизора, человек предавался ярким фантазиям, где несменными персонажами были он сам, акваланг и море. Благодаря технологиям и процессу глобализации претворить свои желания в жизнь стало проще. Теперь практически каждый зарубежный курорт, да и населенный пункт, расположенный у воды, предоставит к услугам туристам это фантастическое наслаждение — подводное плавание.

fb.ru

Как называется плавание с маской и трубкой на воде

Невероятный подводный мир, красоты, которые скрываются под гладью воды - как называется плавать с маской и трубкой на воде? Как называется, когда в маске смотрят рыб и рифы под водой? Для чего нужно подобное занятие и что необходимо знать перед заплывом? Как называется человек, который рассматривает рыб через маску, находясь при этом на воде?

Сноркелинг – именно так называется плавание, когда в маске смотрят рыб под водой. Сам процесс происходит довольно просто: человек в купальнике, маске и трубке (реже еще и ластах) лежит на воде, погружая лицо в воду. Через трубку - возможно дыхание, через маску - просмотр обитателей подводного мира.

Слово имеет немецкие корни. Schnorchel — дыхательная трубка – необходимая при занятиях сноркелингом.

Через маку на поверхности воды, можно наблюдать за жизнью всех обитателей подводного мира. Рассматривать завораживающую красоту морских жителей и окружающую их среду: камни, ракушки, коралловые рифы. Сноркелинг – крайне занятное и познавательное развлечение.

Считается, что одним из самых красочных, одновременно с тем, доступных мест для сноркелинга – красное море (Египет). Ежегодно, туда съезжаются настоящие ценители этого занятия, покоряя новые рифы, изучая других представителей фауны.

Сноркелинг: развлечение или работа

Наслаждение красотами подводного мира только в редких случаях имеет профессиональную основу. Случается это, когда наблюдатель изучает какие-либо особенности того или иного «подводного жителя».

Как называется плавать с маской и трубкой , сноркелинг

В большинстве своем, это забавное плавание имеет развлекательный характер. Занятие широко распространено среди отдыхающих на морских побережьях, включено в экскурсионные морские прогулки.

Сноркелинг – нужна ли подготовка

Плавать под водой с маской и получать от этого радость - может любой желающий. Нет никаких ограничений по возрасту, полу, телосложению. Кстати, сноркелинг популярен и среди детей.

Впервые заплывая под воду в маске, следует помнить о безопасности. Нельзя:

трогать подводных обитателей руками, вызывать у них агрессию;
погружаться глубоко под воду с дыхательной трубкой, чтобы исключить попадание воды в нее;
бояться неожиданностей, странного поведения морских жителей;
погружаться в воду в состоянии алкогольного опьянения и с полным желудком.

Как называется плавать с маской и трубкой , сноркелинг

Для сноркелинга необходимо использовать специальное и качественное оборудование. Маска и трубка - обязательный атрибут. Ласты рекомендуется использовать для лучшего маневрирования под водой. Гидрокостюм необходим для плавания в холодной воде.

Надувной круг или подобная экипировка – несомненный плюс для неопытных пловцов.

kak-nazyvaetsya.ru

Дайвинг – плавание под водой

Да́йвингом называют плавание под водой с использованием специального снаряжения, которое обеспечивает запас воздуха, при помощи которого можно дышать под водой определенный промежуток времени. Само слово «дайвинг» было взято из английского языка и переводится как «нырять».Различают 4 вида дайвинга:1. Рекреационный. Данный вид дайвинга подразумевает собой погружение на глубину не более 40 метров. Применяется в целях отдыха, получения удовольствия, как вид хобби.2. Технический. Погружение осуществляется на глубину более 40 метров, куда уже не проходит дневной свет. При таком виде погружения необходимо делать декомпрессионные остановки.3. Профессиональный. Иначе он еще называется «водолазные работы». Это подразумевает собой погружение под воду с определенными целями для получения какого-либо вознаграждения.4. Спортивный. Данный вид дайвинга проходит в виде соревнования.Поскольку легкие человека не приспособлены для дыхания под водой – дайвинг всегда связан с риском для здоровья и жизни. Основными опасностями являются: утомление, декомпрессионная болезнь, баротравмы, отравление газами, а помимо этого может возникнуть такая ситуация, когда отказало оборудование или просто закончилась дыхательная смесь.Для того, что бы заниматься плаванием под водой, необходимо иметь определенный набор навыков, которые помогут решить большинство проблем, которые могут возникнуть при погружении. Такие навыки приходят в процессе обучения, а полученные знания подтверждаются получением сертификата ассоциацией подводного плавания.Однако на многих морских курортах можно погрузиться с аквалангом под воду под наблюдением инструктора, пройдя только вводный инструктаж. Такой вид погружения является небезопасным.Полный комплект, необходимый для дайвинга включает в себя:1. Гидрокостюм, который снижает воздействие водной среды на организм человека, обеспечивает теплоизоляцию и защиту от повреждений.2. Ласты3. Маска4. Компенсатор плавучести – устройство, которое регулирует плавучесть, изменяя объём воздуха, который находится между стенками компенсатора.5. Акваланг.6. Регулятор – позволяющий дышать дайверу из баллона.7. Собственно баллон со сжатым воздухом8. Пояс с грузами9. Перчатки10. Ботинки11. Шлем12. Глубиномер13. ЧасыЕсть множество болезней, при наличии которых не рекомендуется или вовсе запрещается заниматься плаванием под водой. По поводу этих болезней лучше обращаться к врачу, который точно вам скажет можно ли вам погружаться на глубину или нет.

tyr-tailand.ru

Техника плавания под водой

Техника плавания под водой отличается от техники «обычного» плавания.

Прежде всего, это обусловлено двумя факторами: ограничением времени пребывания человека под водой (мы не рассматриваем плавание под водой с аквалангом) и сопротивлением водной среды. Кроме того, техника плавания под водой также сильно зависит от использования или отсутствия вспомогательных средств.

Для ровного положения тела под водой рекомендовано компенсировать положительную плавучесть (в той или иной мере присущую всем людям) грузами. Обычно это так называемый «шейный» груз (локализованный в области шеи и груди), и грузовой пояс, фиксируемый чуть ниже области поясницы. Надев груза, следует удостовериться, что положение тела под водой комфортно. Для ныряния «вдоль» обычно используется чуть меньшее количество грузов, чем для ныряния «вглубь», так как в последнем случае для комфортного погружения используется чуть больше усилий. Если вы собираетесь использовать гидрокостюм, то вам также понадобится дополнительный вес (в зависимости от толщины костюма).

Техника плавания под водой

Основной особенностью плавания под водой является упор на скольжение и минимизация сопротивления воды. Пловец должен принять наиболее обтекаемое положение (сложить руки «стрелкой», например) и использовать движения экономно. Гребки при подводном плавании (за исключением скоростных видов) не интенсивны, фаза скольжения превалирует над аналогичной в обычном плавании. Допускается использовании техники «два гребка ногами – один руками» или даже больше гребков ногами при использовании техники плавания брассом под водой, т.к., при гребке руками пловец слегка теряет обтекаемое положение при достаточно неинтенсивном (по сравнению с ногами) отталкивании. Руки работают «длинным гребком», в отличие от обычного брасса, пловец должен проносить руки дальше, как бы «загребая» воду под себя и вытягивая руки вдоль туловища в конце гребка.

Техника передвижения способами «кроль в ластах» и «дельфин в ластах или моноласте» при плавании под водой исключает фазу движения рук. Если речь не идет о скоростном плавании, то подводные пловцы чаще используют обычно разворот «через сторону» (через бок), нежели чем «разворот кувырком», чтобы экономить силы. При продвижении вглубь одна рука ныряльщика при необходимости (отсутствие зажима и использование маневра Вальсальвы для компенсации давления) может находиться в области лица. При плавании под водой в бассейне руки вытянуты «стрелкой», компенсация давления не требуется.

Методы плавания под водой в ластах зависят от личной техники: обычно пловцы используются так называемый «двуударный дельфин», когда после совершения двух циклов отталкивания ластой (ластами) следует пауза-скольжение, но допускается и «удар-скольжение». В последнем случае обычно расходуется больше сил, т.к., фаза скольжения меньше.

При скоростном плавании под водой работа осуществляется постоянно, фаза скольжения минимальна. Пловец интенсивно работает ластами (моноластой), поэтому обычно проплываемая дистанция является более короткой, чем при плавании под водой «на длину». Поворот осуществляется «кувырком», — этот способ наиболее экономен по времени разворота. Фаза отталкивания может быть более короткой, чем фаза отталкивания при нырянии «не на время».

monofin.ru

Подводное плавание с аквалангом - это... Что такое Подводное плавание с аквалангом?

Дайвер под водой

Да́йвинг (англ. "diving" от англ. "to dive" — нырять) — это подводное плавание со специальным снаряжением. В английском языке, откуда было взято слово, под дайвингом, помимо подводного плавания, подразумеваются и прыжки в воду.

Виды

Условно подразделяется на два вида:

Собственно дайвинг, в массовом понимании — это плавание под водой с аппаратами, обеспечивающими автономный запас воздуха (или иной газовой смеси) для дыхания под водой от нескольких минут до 12 и более часов, в зависимости от глубины, типа дыхательного аппарата и потребления ныряльщиком газовой смеси.

Дайвинг можно разделить на три класса:

Рекреационный дайвинг — подводное плавание для отдыха, удовольствия. Этот вид погружений ограничен глубиной 40 метров. Также в рекреационном дайвинге существует, как подкласс, технический дайвинг. ИАНТД (IANTD) определяет этот термин как любое погружение в «надголовную среду» за пределы зоны дневного света, любое погружение глубже 40 метров и любое погружение, требующее декомпрессионных остановок. Разновидностями технического дайвинга являются кейв-дайвинг и болотный дайвинг.
Профессиональный дайвинг (или коммерческий). На территории бывшего СССР используется термин «водолазные работы».
Спортивный дайвинг — CMAS, членство в которой поддерживается Россией на государственном уровне, начала проводить соревнования по дайвингу с 2008 года. Первые международные соревнования прошли 24 мая в Хургаде. Программа соревнований включает в себя комбинированное плавание 300 метров и полосу препятствий 100 метров.

2. Фри-дайвинг (или апноэ) — подводное плавание на задержке дыхания. Позволяет пробыть под водой несколько минут (мировой рекорд — 10 минут 12 секунд).

Необходимые навыки

Чтобы заниматься подводным плаванием, необходимо иметь набор навыков, позволяющих решать подавляющее большинство проблем при погружении (запотевание маски, потерю регулятора, регулирование плавучести и так далее). Эти навыки и знания приобретаются в процессе обучения и подтверждаются сертификатом одной из ассоциаций подводного плавания. Людей, занимающихся дайвингом, называют да́йверами или акваланги́стами.

На морских курортах существует так называемая практика интра-дайвов, когда после первичного инструктажа желающий посмотреть подводный мир погружается с аквалангом под наблюдением инструктора. Наличие сертификата не является обязательным для совершения погружений, однако его отсутствие влечёт за собой трудности при получении снаряжения в аренду, участие в групповых погружений или дайв-сафари. Самостоятельные погружения без прохождения обучения могут привести к серьёзным заболеваниям и даже смерти.

Снаряжение

Базовое снаряжение пловца состоит всего из трёх предметов и позволяет нырять на задержке дыхания:

Хотя, конечно, никто не запрещает нырять вообще без ничего, но наличие, как минимум, маски делает процесс подводного плавания гораздо комфортнее.Строго говоря, к указанному оборудованию, так называемому «Комплекту № 1», можно добавить гидрокостюм и пояс с грузами, для обеспечения еще более комфортного плавания.

Полный комплект включает в себя:

Гидрокостюм. Назначение гидрокостюма — снизить уровень воздействия водной среды на организм подводника, обеспечить теплоизоляцию, защиту от возможных повреждений участков тела. Существуют несколько видов гидрокостюмов, предназначенных для различных условий нахождения под водой или на её поверхности.
Ласты
Маска
Компенсатор плавучести (BCD). Предназначен для регулировки плавучести путем изменения объема воздуха, находящегося между двойными стенками компенсатора.
Акваланг или ребризер для дыхания, для этой же цели предначначены искусственные жабры (в настоящее время разрабатываются).
Пояс с грузами
Перчатки
Ботинки (боты), в случае, если ласты с регулируемой пяткой
Шлем (если гидрокостюм не имеет вклеенного шлема)
Глубиномер и часы или компьютер, совмещающий обе эти функции
Компас
Нож

Дополнительно может использоваться

и др.

Обучение подводному плаванию

Существует множество организаций, занимающихся обучением подводному плаванию и сертификацией (приёмом экзаменов): Список федераций и ассоциаций подводного спорта. Выбор обучающей организации в подавляющем количестве случаев не является критичным условием для успешного прохождения обучения.

Медицинские противопоказания

Внутренние болезни

Хронические инфекции (бруцеллёз, хроническая дизентерия и др.), туберкулёз во всех формах. Последствия повреждений и хронические болезни лёгких, плевры и дыхательных путей. Бронхиальная астма. Заболевания мышц или сосудов сердца, клапанного аппарата, аорты. Гипертоническая болезнь. Нейроциркуляторная дистония со стойкими вазомоторными реакциями. Нарушения сердечного ритма. Болезни кроветворной системы. Последствия повреждений, оперативного вмешательства, органические заболевания брюшных органов при нарушении их функций. Хронические заболевания почек и мочевыводящих путей. Хронические заболевания суставов, мышц и сухожилий с нарушением функций. Эндокринные заболевания и болезни обмена веществ (тиреотоксикозы, сахарный диабет, бронзовая болезнь и др.). Острая или хроническая лучевая болезнь.

Хирургические болезни

Грыжи. Резкое расширение паховых колец. Задержка одного или обоих яичек в паховом канале. Выпадение прямой кишки. Тяжелые формы геморроя. Почечно-каменная болезнь. Заболевания или последствия повреждений периферических сосудов (эндартерииты, тромбофлебиты, аневризмы, выраженное варикозное расширение вен нижних конечностей, семенного канатика и др.). Обширные рубцы, ограничивающие движение или затрудняющие ношение снаряжения. Врожденные дефекты, повреждения, хронические болезни костей, хрящей, мышц сухожилий, суставов и их последствия с нарушением функций. Отсутствие всей конечности, кисти или стопы, или их дефекты, затрудняющие функцию конечности.

Болезни уха, горла, носа, полости рта и челюстей

Хроническое воспаление среднего уха. Стойкие остаточные явления перенесенного отита, обширные рубцовые изменения, сращения, перфорация барабанной перепонки, выраженная стойкая чувствительность к вестибулярным раздражениям. Стойкое понижение слуха на оба уха до степени восприятия шепотной речи каждым ухом на расстоянии менее 4 м. Резкое стойкое расстройство барофункции уха. Хронические гнойные заболевания придаточных полостей носа. Стойкие изменения в полости носа, рта, челюсти, глотки, гортани, трахеи или пищевода, сопровождающиеся выраженным расстройством соответствующих функций. Хронические, часто обостряющиеся воспалительные заболевания ЛОР — органов (риниты, тонзиллиты, ларингиты и др.). Высокая степень заикания. Аносмия. Полное отсутствие или замена съемным протезом десяти и более зубов на одной челюсти. Отсутствие трех зубов подряд: второго резца, клыка и малого коренного зуба. Аномалия прикуса при не смыкании фронтальных зубов более 4 мм.

Глазные болезни

Хронические, часто обостряющиеся блефариты и конъюнктивиты. Заболевания слезных путей, сопровождающиеся упорным слезотечением. Стойкий паралич двигательных нервов глазного яблока при наличии диплопии. Содружественное косоглазие. Заболевание сетчатки. Прогрессирующая миопия. Отсутствие глазного яблока или слепота на один глаз. Острота зрения без коррекции ниже 0,1 на оба глаза (миопия одного из глаз не свыше 3,0 Д или астигматизм любого вида с разницей рефракции в двух глазных меридианах не свыше 2,0 Д).

Женские болезни

Все виды новообразований. Опущение или выпадение женских половых органов. Неправильное положение матки, спаечные или рубцовые изменения в брюшине или клетчатке, сопровождающиеся расстройством деятельности половой сферы. Запрещаются занятия подводным плаванием во время беременности, менструаций и климакса. Противопоказаниями к занятию подводным плаванием являются также другие отклонения в состоянии здоровья и заболевания, не указанные выше, в том числе нервные и психические, требующие ограничения повышенных физических напряжений.

Ориентировочные сроки противопоказаний после выздоровления

Особенное внимание следует обращать на жалобы, связанные с простудными заболеваниями, так как в этих случаях может быть нарушена нормальная барофункция уха.

Дополнительные ограничения

Запрещается погружаться с объективными признаками переутомления, а также после бессонной ночи, тяжелой физической работы, в состоянии сильного нервного возбуждения или угнетения, после даже самого легкого опьянения. Пловцам разрешается спуск только по истечении 2 часов с момента последнего приема пищи.

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Подводное плавание с трубкой

Подводное плавание с трубкой Подводное плавание - развлечение для всей семьи и увлекательный вид спорта. Научиться ему нетрудно, а удовольствие это занятие доставляет просто колоссальное. Девиз любителей подводного плавания - «Не напрягайся, когда находишься под водой». Только так можно спокойно подплывать к обитателям подводных глубин, не опасаясь их испуганной реакции. Ощутив ваше дружелюбие, они откроют вам прекрасный и удивительный морской мир!

Подводное плавание - это популярный вид спорта, широко распространенный в тропиках, здесь также есть места для плавания с аквалангом. Обычно плавают с трубкой в местах, где нет сильных волн, вода достаточно теплая и прозрачная, а под ней - богатейшие сокровища, столь привлекающие пловцов. Излюбленные места для подводного плавания - Коралловое, Красное и Карибское моря - именно здесь вы увидите множество чудес.

Принципы подводного плавания

Подводным называется вид плавания под поверхностью воды. Тому, кто желает заняться этим видом спорта, следует приобрести соответствующее снаряжение: ласты, трубку и маску. Если вы собираетесь плавать в достаточно холодной воде, не помешает и специальный гидрокостюм. Особой подготовки не нужно; всякий, кто умеет держаться на воде, научившись дышать через трубку, может приступать к погружениям. Инструкторы по подводному плаванию обучат вас:

как обращаться со снаряжением
чему уделить особое внимание под водой
основам безопасности
как не причинить вреда живому подводному миру

Тому, кто только учится подводному плаванию, советуем поначалу привыкнуть к маске и приобрести навык дыхания через трубку. Новичков иногда раздражают маска и трубка - чтобы поскорее привыкнуть к снаряжению, можно потренироваться на мелководье. Дискомфорт, который могут испытывать начинающие, быстро проходит: как только вы научитесь постоянно держать голову под водой и смотреть сквозь стекло маски, вам захочется немедленно погрузиться в удивительный подводный мир. Когда же дыхание через трубку станет естественным, можно без помех наслаждаться его прелестями. Главное преимущество подводного плавания - пловец не тратит силы на энергичные движения в воде.

Очищение трубки

Новичков подводного плавания обучают правильно очищать трубку и маску от попавшей в них воды. Если трубка закупорилась водой, следует энергично выдохнуть через нее. Воздух вытолкнет воду. Существует также масса разновидностей трубок с выпускным клапаном, через который выталкивается вода. Правда, клапан срабатывает только в том случае, если объем воды невелик.

Очищение маски

Очистить маску так же легко, как и трубку, однако пловца может смутить плохая видимость. Поднимите голову и оттяните маску от лица: вода, попавшая в нее, вытечет. В продаже встречаются маски с клапаном, который не позволяет воде проникать внутрь маски. Пловцу нужно только выпустить воздух носом, и маска очистится сама.

Практика подводного плавания

Начинающему пловцу следует потренироваться: ныряйте в открытой воде, стараясь не касаться дна. Научитесь хорошо пользоваться ластами. Следуя несложным правилам, вы сможете стать прекрасным пловцом:

Плывите спокойно, не делая резких движений, гребите размеренно, лежа на воде, погрузив лицо в воду.
Равномерно и глубоко дышите через трубку.
Практически все пловцы делают первый размашистый гребок, чтобы погрузиться под воду &- выполненный правильно, он позволит вам быстро перемещаться под водой.
Отталкиваться нужно не резко, гребите со скоростью, при которой вы не тратите силы, а ощущаете себя комфортно.
Ноги, обутые в ласты, должны находиться под водой.
Плывя медленно и спокойно, в размеренном темпе (около 20 гребков в минуту), вы никогда не устанете.
Руки пловца должны находиться поближе к телу - это уменьшает сопротивление воды и облегчает плавание.
Погружаться в воду можно головой или ногами, причем первый способ легче.
Если вы намерены провести под водой достаточно долгое время, сделайте на берегу серию глубоких вдохов и выдохов - так вы провентилируете дыхательные пути, очистив их от избытка углекислого газа.

Принципы безопасности

Никогда не погружайтесь в воду, если не умеете плавать.
Не ныряйте в одиночестве.
Любителям и новичкам следует держаться поближе к берегу: выбившись из сил, вы сможете возвратиться.
Убедитесь в безопасности места, где вы собираетесь плавать под водой. Выясните время прилива и отлива, чтобы не быть застигнутым врасплох.
Имеющееся при вас надувное средство - жилет или хотя бы пояс - поможет вам сберечь силы.
Лучше сделать несколько коротких заплывов, нежели один долгий.
Совершая заплывы в холодной воде, пользуйтесь гидрокостюмом, который предотвратит переохлаждение тела. Пловец, который замерз, быстрее выбивается из сил.
Держитесь на безопасном расстоянии от морских обитателей. Они, как правило, не причиняют вреда пловцам, но если вы потревожите их, это может не понравиться.
Помните, что плавая на мелководье, вы рискуете пораниться о коралловый риф или подводные камни.
Остерегайтесь отливов - уходящая вода способна увлечь пловца в открытое море.

Статьи по теме

www.luxemag.ru

Плавание под водой

ПЛАВАНИЕ ПОД ВОДОЙ

Наибольшая глубина в Мировом океане— 11 км. Подводные же лодки не могут опускаться ниже 250 м; их корпус не выдержал бы большое давление воды. Ведь на такой глубине на каждый квадратный сантиметр поверхности лодки давит сила примерно в 250 н. Давление здесь в 20 с лишним раз больше атмосферного. Образно говоря, подводная лодка движется только под самым «потолком» океана.

В еще худшем положении находится водолаз. Если его скафандр сделан из мягкой водонепроницаемой ткани, то внешнее давление воды передается через ткань на человека. Ниже 150 м он опуститься не может. Поэтому был создан жесткий скафандр. Он представляет собой как бы прочный футляр и защищает от давления воды. В нем водолаз дышит воздухом с нормальным атмосферным давлением. Водолаз внешне напоминает закованного в латы средневекового рыцаря. Такие скафандры дают возможность опускаться до 250 м, но они неудобны для работы под водой. Их используют главным образом для осмотра предметов, лежащих на дне. Сейчас необходимость в них уже миновала: для осмотра дна используют телевизионные камеры, погружаемые на дно.

Человек издавна мечтал «акклиматизироваться» в океане. В научно-фантастическом романе А. Р. Беляева «Человек-амфибия», написан-

Гонки подводного скутера и морской черепахи.

ном в 20-х годах, ребенку сделали операцию, после которой он мог дышать не только легкими, но и жабрами. На глазах у человека-амфибии были большие выпуклые очки, а одежда его состояла из сверкающей чешуи. В наши дни эта фантазия писателя уже близка к осуществлению. За последние годы большое развитие получило подводное плавание. Люди часами плавают под водой, изучая жизнь моря и его обитателей. На ногах у них резиновые ласты, глаза и нос закрыты водонепроницаемой полумаской, а во рту мундштук, соединенный с находящимся за спиной аппаратом с баллонами сжатого воздуха — аквалангом.

В переводе на русский язык «акваланг» — подводные легкие. Средняя плотность аквалангиста со всем его оборудованием очень близка к плотности воды. Изменяя объем воздуха в своих легких, аквалангист может в небольших пределах изменять свою плавучесть, т. е. подниматься или погружаться.

Аквалангисты спускаются под воду не только для исследования растительной и животной жизни океана, но и для подъема затонувших грузов, и для археологических работ. Плавание под водой и подводная охота на рыб стали новым видом спорта. Аквалангисты могут достигать глубин до 100 м.

Один из пионеров подводного плавания — француз Ив Кусто сконструировал подводный скутер, который может тянуть человека под водой со скоростью 10 км/час.

Подводное плавание дает возможность изучать «потолок» океана. Но человек стремится обследовать и его дно. Сначала он проник глубоко в океан в прочном металлическом цилиндре. Затем для глубинных исследований стали

применять стальные шары — батисферы с иллюминаторами из толстого кварцевого стекла. В батисфере человек защищен от давления воды стальной броней.

В 1934 г. американским ученым Вильяму Бибу и Отису Бартону удалось опуститься в батисфере на глубину 923 м. Во время спуска они обнаружили новые виды рыб. С помощью батисфер были проведены многие интересные исследования. Однако у этих аппаратов есть большой недостаток: с кораблем они связаны тросом. Трос позволял батисфере передвигаться только по вертикали, а обрыв его неминуемо кончился бы гибелью исследователей.

Эти недостатки были преодолены, когда за изучение морских глубин взялся знаменитый исследователь стратосферы бельгийский профессор Огюст Пикар. Он сконструировал для погружения на большие глубины батискаф — подводный стратостат.

В батискафе исследователи и приборы находятся в стальной шарообразной гондоле; она укреплена под металлическим продолговатым «поплавком», который наполнен бензином. Плотность бензина — 0,8 г!см3, поэтому такой «поплавок» дает подводному кораблю запас плавучести.

Если бы в «поплавке» батискафа был воздух, как, например, в цистернах подводной лодки, то на глубине в несколько километров его надо было бы защитить от громадного давления толстыми стальными стенками. Это снизило бы плавучесть. Бензин же почти несжимаем, как и вода, и тонкие стенки «поплавка» лишь не дают бензину растечься в воде. Для погружения батискафа использован балласт из стальных дробинок. Они удерживаются в спе-

циальной камере электромагнитом и могут быть мгновенно выброшены.

30 сентября 1953 г. батискаф, в котором находились Пикар с сыном, достиг глубины 3150 м. Исследователи пробыли под водой 2 часа 20 мин. и непрерывно вели киносъемку. На случай встречи с невиданными морскими чудовищами батискаф был снабжен глубоководной пушкой.

В другом батискафе, построенном во Франции по проекту инженера Вильяма, 15 февраля 1954 г. Гуо и Вильям установили новый рекорд погружения, опустившись на глубину 4050 м.

Сейчас усовершенствованные батискафы оснащены двигателем и винтами и могут уже самостоятельно передвигаться в любом на-

Батискаф, готовый к погружению.

правлении. В последние годы в батискафе достигли дна океана в Марианской впадине — в самом глубоком месте на Земле. Толща воды здесь достигает 11 000 м.

В батискафе были сын Пикара Жак и американский моряк Дон Уолш.

Может показаться, что на большой глубине, под колоссальным давлением в 800—1000 атм

(1 атм=1,013 бар), вода так сжата и вес ее в объеме батискафа так велик, что это помешает дальнейшему погружению. На самом деле не так. Ведь жидкости почти не сжимаются. Плотность воды на дне Марианской впадины лишь на 5/6 больше, чем у поверхности. Поэтому и выталкивающая сила мало меняется при увеличении глубины.

Это можно проверить на опыте. Для него нужен пластмассовый сосуд и мелкокалиберная винтовка. В сосуд наливается до половины его объема вода. Пуля, попавшая в верхнюю половину сосуда, проделает две аккуратные круглые дырки, и только. Выстрел в нижнюю часть сосуда разнесет его на части. Объяснить это можно так: пуля проходит через жидкость за очень короткое время; вода сжимается на величину объема пули, но не успевает подняться. Давление за это мгновение настолько возрастает, что сосуд разлетается на куски. Поэтому и подводная лодка гибнет, когда на некотором расстоянии от нее взрывается глубинная бомба. Практическая несжимаемость жидкости используется и в батискафе. Толщина стальных стенок у полой гондолы равна 9 см, а у бензинового «поплавка» — всего нескольким миллиметрам.

ПЛАВАНИЕ НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ

У подводной лодки такелаж, нулевая плавучесть, т. е. ее средняя плотность, в точности равняется плотности воды. Чтобы нырнуть на дно, она должна уменьшить свою плавучесть, а чтобы подняться на поверхность — увеличить ее. У обычного надводного корабля должна быть положительная плавучесть, чтобы он мог нести свои надстройки, находящиеся под водой на одном и том же горизонтальном уровне, грузы и людей, не погружаясь в воду.

Почему плавает на поверхности воды дерево? Ведь плотность целлюлозы, из которой состоит древесина, выше плотности воды— 1,5 г/см3. Помните описанный в начале статьи опыт, когда ученые подвергли деревянный брусок колоссальному сжатию и тот уже не смог плавать? Дерево плавает потому, что в нем есть воздух

Давление воды вытеснило этот воздух, и дерево потеряло плавучесть. Намокшие стволы деревьев тонут в воде. Плот, сделанный из деревьев, обладает положительной плавучестью, пока он не намок. Хейердал и его спутники на «Кон-Тики» пережили немало тревожных дней, наблюдая, как намокают бальзовые бревна, из которых был сооружен их плот.

Лодки и корабли обладают положительной плавучестью потому, что вода не может проникнуть внутрь их корпуса. У корабля в воду погружено только его днище; вес вытесненной им воды как раз равен весу всего корабля, потому он больше не погружается в воду.

УПРЯМОЕ ПОЛЕНО

Силу, действующую на какое-либо тело, можно представить приложенной к одной его геометрической точке. Так, например, сила земного притяжения (вес) приложена к центру тяжести тела. Выталкивающая сила тоже приложена к определенной точке — к так называемому центру давления. Эта точка находится в центре тяжести вытесненного телом объема жидкости.

Деревянный брусок, например обыкновенное полено, не может плавать стоймя. Сколько бы мы ни пробовали установить его вертикально, упрямое полено будет падать набок и плавать только плашмя. Как видно на рисунке 9, центр давления находится ниже центра тяжести. Стоит полену чуть отклониться от вер-

тикали, как возникает пара сил, которая уводит его еще дальше от вертикального положения. Теперь нам стали понятными причуды упрямого полена. Оказывается, его поведение диктуется неумолимыми законами физики.

ЦЕНТР ДАВЛЕНИЯ «ПУТЕШЕСТВУЕТ»

Полено, плавающее плашмя, находится в устойчивом равновесии, или, как говорят судостроители, обладает остойчивостью. Остойчивость должна быть и у корабля.

На рисунке 10 слева схематически изображен корабль, который от качки и от ветра накренился. Величина выталкивающей силы при этом не изменилась, так как объем погруженной части у правого борта корабля увеличился настолько же,

насколько уменьшился слева от осевой линии. Правая часть корабля вытесняет больше воды, чем левая, значит, и центр тяжести вытесненного объема жидкости тоже переместился вправо от осевой линии. Оказывается, центр давления «путешествует»! Только это и создает устойчивость. На рисунке видно, что вес и выталкивающая сила образуют пару сил, которая стремится вернуть корабль в положение устойчивого равновесия. Игла, точка опоры которой ниже центра тяжести, не может стоять на зеркале вертикально.

МЕТАЦЕНТР

Мы установили, что при крене корабля центр давления смещается от осевой линии в ту же сторону. При этом обычно возникает пара сил, которая стремится вернуть корабль в положение равновесия. Удастся или не удастся этим силам выровнять корабль, зависит от многих причин: от формы корабля, от того, как он нагружен и какой крен он сделал. Если трюм корабля правильно нагружен и борта его достаточно высоки. то даже большой крен кораблю не страшен. Когда же основная масса груза расположена на палубе, а трюм почти пустой, даже небольшой крен может стать причиной гибели судна.

Точка М, в которой выталкивающая сила пересекается с осью корабля, называется метацентром. Если метацентр расположен выше центра тяжести судна — корабль устойчив, если ниже — неустойчив. На рисунке 10 слева изображен крен судна с правильно нагруженным трюмом. Центр тяжести корабля находится сравнительно близко от киля и расположен

ниже метацентра. Справа на том же рисунке — крен судна с перегруженной палубой и пустым трюмом. Центр тяжести судна находится сравнительно ближе к палубе и расположен выше метацентра. В этом случае сила тяжести и выталкивающая сила опрокидывают корабль. Чем выше метацентр над центром тяжести, тем большей остойчивостью обладает судно.

В наше время только сошедший с ума капитан может загрузить свое судно так, что центр тяжести окажется выше метацентра. Тяжелые грузы помещают в нижнюю часть трюма, а легкие — в верхнюю и на палубу.

Трюмы грузовых судов, идущих порожняком, иногда специально загружают балластом, чтобы метацентр был выше центра тяжести.

ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ

Когда речной буксир тянет баржу, видно и на глаз, что он намного больше ее. Но моряки определяют размеры судна точной цифрой: не длиной и шириной, а водоизмещением. Если водоизмещение судна 5 тыс. т, это значит, что столько весит вытесненная им вода, когда оно нагружено до нормы. Вес корабля с грузом также равен в этом случае 5 тыс. т — ведь когда тело плавает, его вес равен весу вытесненной жидкости. На обшивке судна обычно делают отметку, соответствующую его погружению при полной нагрузке. Но если корабль перейдет из одного океана в другой, где вода более соленая, уровень его погружения станет меньше. Водоизмещение, равное весу судна, при этом, понятно, не изменится, но глубина погружения станет меньше. На обшивке судна поэтому делают не одну, а несколько отметок в зависимости от солености воды в различных морях.

Чем больше водоизмещение корабля, тем больше груза он может взять на борт. Водоизмещение в современном судостроении непрерывно увеличивается: у советского танкера «София» водоизмещение 62500 т, в Японии строится танкер «Ниссо мару» водоизмещением в 132 000 т! Это примерно в три раза больше, чем водоизмещение каждого из таких гигантов Атлантики, как «Иль-де-Франс» (45 000 т), «Нормандия» (46 000 т), и почти в два раза больше водоизмещения «Куин Мери» (81 000 т).

КОРАБЕЛЬНЫЙ АКАДЕМИК КРЫЛОВ

Английский линейный корабль «Роял Джордж», стоявший в 1799 г. на рейде Саутгемптона, немного наклонили, чтобы очистить днище от ракушек и водорослей. Для этого пушки с одного борта откатили к осевой плоскости судна, пушки же другого борта оставили на своем месте. Судно получило безопасный для него крен. Огневые люки нижнего ряда пушек были выше поверхности моря. До вечера работу не успели закончить, а ночью на море поднялось небольшое волнение. Волны захлестнулись в пушечные люки, вода просочилась в трюм, и корабль перевернулся. Погибло около 1000 человек, вместе с ними и адмирал, командовавший эскадрой.

Способность корабля оставаться на плаву при большем или меньшем крене называется запасом плавучести. Знаменитый кораблестроитель акад. А. Н. Крылов много лет работал над теорией остойчивости и непотопляемости корабля. Он часто приводил в пример эту катастрофу для подтверждения той мысли, что запас плавучести судна измеряется объемом его надводной части. Действительно, пусть даже борта корабля высоко подняты над поверхностью моря, но, если в них есть какие-либо незадраенные, т. е. не закрытые плотно, отверстия, запас плавучести резко снижается.

А. Н. Крылов отмечал, что иногда даже нужно искусственно уменьшать запас плавучести. В наше время каждый большой корабль разделен на водонепроницаемые отсеки. Попав в поврежденный отсек, вода может придать кораблю опасный крен. Пожертвовав некоторым запасом плавучести и затопив подводные отсеки другого борта, можно сохранить поврежденный корабль на плаву. Еще в 1904 г. А. Н. Крылов разработал для некоторых типов военных кораблей таблицы непотопляемости. Но царское адмиралтейство не осуществило предложение ученого.

Инженер броненосца «Орел» В. П. Костенко, знакомый с таблицами Крылова, по своей инициативе устроил на корабле систему выравнивания. И во время Цусимского боя, несмотря на тяжелые повреждения, этот корабль оставался на плаву. А получившие такие же повреждения броненосцы «Александр III», «Бородино», «Суворов» опрокинулись и затонули.

АТОМНЫЙ ЛЕДОКОЛ «ЛЕНИН»

В нашей стране за годы Советской власти «создан сильный Военно-Морской Флот, в строительстве которого активное участие принимал А. Н. Крылов. Наши торговые суда бороздят все океаны мира, а на севере СССР работает самый мощный в мире ледокольный флот.

В 1959 г. в СССР вступил в строй первый атомный ледокол «Ленин», ставший флагманом Полярного флота. Это один из самых замечательных кораблей нашего времени (см. в т. 5 статьи «Водный транспорт», «Атом на службе человека»).

У ледокола «Ленин» большое водоизмещение — 16 тыс. т. Энергетическое сердце корабля — три мощных атомных реактора. Их суточная потребность в топливе — несколько десятков... граммов ядерного горючего. Без остановок

ледокол может продвигаться во льдах двухметровой толщины. Атомный ледокол продлил навигацию по Северному морскому пути почти в два раза.

В конструкции атомохода была использована и разработанная акад. А. Н. Крыловым теория непотопляемости. Одиннадцать водонепроницаемых переборок сохранят корабль на плаву даже в том случае, если будут затоплены два главных отсека.

На самом ли деле ледокол колет лед? Нет, это представление неверно. Корпусу ледокола придана такая форма, что нос его с разгона въезжает на лед, ломает и продавливает его.

КАК ДВИЖЕТСЯ КОРАБЛЬ?

Примерно 160 лет назад Роберт Фультон впервые предложил установить на корабле паровую машину. «Когда я строил в Нью-Йорке свой первый пароход,— вспоминал он впоследствии,— люди отнеслись к моему замыслу презрительно, как к фантастической затее».

Еще совсем недавно основным типом кораблей были пароходы, сжигающие в топках своих паровых котлов каменный уголь. Паровая машина приводила в действие колеса или винт. Первым пароходам не хватало взятого на борт угля, чтобы пересечь Атлантику.

Парусные корабли из эскадры адмирала Ушакова.

Корабль с паровым двигателем.

На большинстве современных кораблей установлены дизельные двигатели, вырабатывающие электроэнергию. Вал винта приводится в действие электромотором. На ледоколе «Ленин» и американском грузо-пассажирском судне «Саванна» установлены атомные двигатели, позволяющие им совершать дальние плавания без пополнения запасов топлива — 1 кг урана им хватает на целый месяц плавания. Американские подводные лодки совершали кругосветные плавания, не пополняя запасы топлива.

Ходовой винт корабля, вращаясь в воде, создает усилие тяги. Корабль медленно набирает скорость. При движении с постоянной скоростью корабль рассекает воду и испытывает ее сопротивление. Сила этого сопротивления зависит от скорости корабля, от формы и величины его корпуса. Чем уже корабль, чем плавнее его «обводы», тем большую скорость он развивает при той же мощности двигателей. Поэтому у скоростных кораблей вытянутая стреловидная форма.

Вся мощность двигателя при движении корабля расходуется, чтобы преодолеть сопротивление воды. Но чтобы увеличить скорость корабля в 2 раза, мощность двигателей и запасы топлива должны быть увеличены уже в 4 раза. Скорости современных пассажирских и военных судов достигают 40 узлов (узел — 1,852 км/час). При дальнейшем увеличении скорости двигатель и запас топлива заняли бы все водоизмещение судна, не оставив места для пассажиров и полезного груза.

Древние мореплаватели использовали для движения кораблей энергию ветра. На парусниках водоизмещением едва в 500 т Колумб достиг Америки, а Магеллан обогнул земной шар.

Еще 100 лет назад, в Крымской войне, участвовали парусные стопушечные корабли водоизмещением в несколько тысяч тонн!

Но парусник всегда зависел от капризов погоды. В наше время парусные суда исполь-

Военный корабль с дизельными двигателями.

зуются в основном для спорта, подготовки моряков, рыбного промысла и для научных экспедиций. Советское парусное судно «Заря» оснащено специальной аппаратурой для измерения магнитного поля Земли. Чтобы не мешать показаниям этих приборов, на судне нет ни одной железной детали.

Парусное судно может двигаться даже против ветра, используя его силу. Это кажется удивительным: судно перемещается по ломаной линии. Такой способ движения называется лавировкой. Если при таком движении ветер дует справа, то говорят, что судно идет правым галсом; если слева — то левым галсом. Чтобы парусник мог лавировать, у него должен быть большой и тяжелый киль. Тяжесть повышает остойчивость при боковом ветре; большая площадь киля создает большое сопротивление при боковом смещении судна; сопротивление движению вперед у него в сотни раз меньше, чем в боковом направлении.

Рассмотрим лавировку на примере яхты (рис. И). Сила ветра ОА создает силу OВ, действующую на парус РР1. Силу ОС учитывать не нужно, так как ветер совсем не действует на парус, когда он дует вдоль его плоскости.

Разложим теперь силу ОB на две силы: одну ОК, движущую судно по направлению киля LL1 другую — ОМ, перендикулярную к направлению киля; силу ОМ можно не принимать во внимание, так как вода оказывает очень большое сопротивление такому перемещению лодки. Таким образом, очень большая сила О А теряет свою большую составляющую ОС, другая его часть — ОМ давит на киль, но киль не смещается из-за большого сопротивления воды.

Рис. 11. Лавирование парусного судна.

И только небольшая часть силы ОА—в направлении ОК — двигает яхту хоть и наискосок, но все же навстречу ветру. Пройдя немного так, левым галсом, яхтсмен изменит положение паруса, и яхта пойдет правым галсом.

ЗВУК

Кажется, совсем не нужно пояснять, что такое звук. Это то, что мы слышим. Это и нежная мелодия скрипки, и тревожный звон колокола, и грохот грома или водопада, и слова, произносимые человеком... Все это звуки, и потому мы их слышим. Но само физическое явление — звук — существует на Земле помимо человека. В те далекие времена, когда на Земле не было не только людей, но и простейших живых организмов, гремели грозовые раскаты грома, грохотали водопады, земную кору потрясали невиданные землетрясения. Но эти звуки никто не слышал, потому что некому

было их слышать. Природа щедра, но ничего она не делает даром, без нужды. И если почти всем животным на Земле природа подарила способность воспринимать звуки, значит, им это было необходимо, без этого они не могли бы выжить в борьбе за существование.

С точки зрения физики звук — это возникновение и распространение колебаний в каком-либо веществе, будь то воздух, жидкость или твердое тело. Если бы на Луне были живые существа, слух им не понадобился бы: на Луне нет атмосферы, и в безвоздушном пространстве нечему колебаться, там нет и звука.

Наука доказала, что рыбы вовсе не немы и не глухи, они тоже издают звуки и слышат их, потому что они воспринимают колебания, возникающие в воде. Людям же удается «услышать» их только с помощью специальных приборов.

В твердых телах тоже возникают и распространяются колебания. Землетрясение ощущается не только в том месте, где оно возникло, но за десятки, сотни и даже тысячи километров.

Наш орган слуха — ухо — устроен так, что непосредственно слышит звуки, распространяющиеся не только в воздухе, но и в воде. Если вы приставите к своей голове камертон, звучащий так слабо, что ухо не улавливает его звук, то явственно услышите этот звук через кость: органы внутреннего уха уловят колебания, распространяющиеся в твердом теле.

Излучают звук колеблющиеся тела: струна, камертон (если по ним ударить), колебания воздуха в прорези свистка, колебания голосовых связок и т. п.

Воздух — это смесь газов. Молекулы газов, составляющие воздух, находятся в беспорядочном тепловом движении, беспрерывно сталкиваются друг с другом и разлетаются. За 1 секунду каждая молекула сталкивается с другими миллиарды раз. Скорость их движения достигает 1000 м/сек. Атмосфера существует на Земле только благодаря притяжению планеты; если бы оно исчезло, все молекулы воздуха немедленно улетели бы в межзвездное пространство. Притяжение Земли создает и атмосферное давление. Но молекулы воздуха не падают на Землю, подобно камню, так как они обладают кинетической энергией, беспрерывно обмениваются ею друг с другом, противодействуют сжимающему их давлению. Это значит, что газ обладает упругостью: он сопротивляется сжатию, а когда давление снято, расширяется, занимая весь предоставленный ему объем. Упругостью обладают и жидкости и твердые тела.

В твердых телах и в жидкостях действуют большие силы межмолекулярного притяжения. Их молекулы не могут разойтись на расстояние большее, чем позволяют эти силы. В газах же такие силы очень слабы и их молекулы сближает только внешнее давление.

Упругость воздуха выражается в том, что любое давление на воздух передается им равномерно во все стороны. Поэтому и возможна в воздухе передача упругих волн, т. е. сжатий и разрежений газа, созданных любым посторонним телом.

Из всего многообразия упругих волн звуковыми называют лишь те из них, которые способен воспринимать наш орган слуха. Возникновение, распространение и свойства звуковых волн изучаются специальным разделом физики — акустикой.

ЗВУКОВАЯ ВОЛНА

При вибрации звучащее тело отклоняется от своего положения равновесия попеременно в противоположные стороны. При каждом отклонении оно сжимает одной своей стороной прилегающий к нему воздух, а другой стороной разрежает. С одной его стороны давление воздуха становится чуть больше атмосферного, и настолько же оно уменьшается на противоположной стороне. Разница между давлением в слое сжатия или разрежения и обычным атмосферным давлением называется акустическим или звуковым давлением.

Чередующиеся сжатия и разрежения, созданные вибрирующим телом — источником,— передаются в воздухе благодаря его упругости от слоя к слою, т. е. распространяются от места их возникновения во все стороны. Созданные вибрирующим телом сжатия и разрежения воздуха повторяются, постепенно затухая, в каждой точке пространства, куда достигнет волна.

Физики-акустики умеют измерять свойства звуковой волны. Наибольшее значение в этих измерениях имеет определение величины акустического давления и его частоты, т. е. количества колебаний в одну секунду. Единица этого измерения— герц — названа по имени немецкого ученого Генриха Герца. Герц — частота, при которой в одну секунду происходит одно колебание. Обозначается она гц.

Орган слуха у человека воспринимает упругие волны с частотами от 16 колебаний в секунду до 20 000, т. е. с частотами от 16 до 20 000 гц (20 кгц) Волны с частотами меньше 16 гц называют инфразвуком, с частотами больше 20 кгц — ультразвуком.

Чтобы иметь более полное представление о звуковой волне, нужно, кроме частоты, знать и ее длину — расстояние между ближайшими слоями сжатия (или разрежения) — и скорость ее распространения. Все эти величины: частота v, длина  и скорость v — взаимозависимы. Если измерить две из них, можно найти и тре-

тью. Их зависимость друг от друга можно выразить в простой формуле:

Так как период колебаний, т. е. время, за которое проходит одно колебание, определяется

через частоту T=1/v, то связь этих величин

выражается формулой.: =vT.

Когда над вашим ухом зудит комар, вы слышите звуки очень высокого тона. Их частота превышает 10 000 колебаний в секунду, длина же звуковой волны равна приблизительно 3,3 см.

В мычании быка нет звуков с частотой, большей 30 гц. Наименьшая длина волны такого звука равна примерно 10 м. Остальные звуковые волны в мычании быка длиннее 10 м.

КАК ИЗМЕРИЛИ СКОРОСТЬ ЗВУКА

Мысль измерить скорость звука впервые пришла английскому философу Фрэнсису Бэкону. По его совету этим занялся французский ученый Марен Марсенн. В 1630 г. он провел наблюдение над выстрелом из мушкета. Расстояние между наблюдателем и мушкетом было поделено на время, прошедшее между вспышкой от выстрела и долетевшим до наблюдателя звуком. Марсенн нашел, что скорость звука равна 230 туазам в секунду, что соответствует 448 м/сек.

Спустя полвека английский ученый Исаак Ньютон вычислил скорость звука теоретически, исходя из упругих свойств воздуха и зависимости объема газа от давления, зависимости, выраженной законом Бойля—Мариотта. Эта скорость оказалась немногим более половины скорости, полученной в опыте Марсенна. Когда теория противоречит опыту, следует искать, где же ошибка. Ее начали искать и в теоретических рассуждениях Ньютона, и в опыте Марсенна.

В 1738 г. французская Академия наук повторила измерение скорости звука. Опыт был поставлен на холме Монмартр, близ Парижа. Было установлено, что скорость звука равна 171 туазу в секунду, что соответствует 337 м/сек. Несовпадение с опытом Марсенна объяснили тем, что его измерение времени было несовершенным. Однако и результат повторного опыта не соответствовал теоретической формуле Ньютона.

В 1808 г. французский ученый Пуассон выяснил, что закономерность, обнаруженная Бойлем и Мариоттом (именно она была положена в основу расчетов Ньютона), неприменима для описания, как распространяется звук в воздухе. Этот закон справедлив лишь в том случае, когда объем газа изменяется медленно — так, что сжимаемый газ отдает среде, которая его окружает, возникающее в нем тепло; или, наоборот, так, что медленно расширяющийся газ успевает нагреваться от окружающей среды. Следовательно, постоянство температуры воздуха (основное условие закона Бойля—Мариотта) может быть сохранено лишь в изотермических условиях, т. е. при свободном теплообмене между сжимаемым газом и окружающей этот газ средой.

Именно этих условий и нет в звуковой волне. Теплопроводность воздуха мала, а расстояние

между слоями сжатия и разрежения велико. Избыток тепла из слоя сжатия не успевает перейти в слой разрежения. Давление и объем изменяются в соседних слоях без теплообмена и, следовательно, при изменяющейся температуре. Физические процессы, происходящие без теплообмена с окружающей средой, называются адиабатическими. В адиабатическом процессе сжимаемый газ нагревается (вспомните, как нагревается велосипедный насос, если очень быстро накачивать шину), а расширяющийся — охлаждается.

Различие между расширениями газа в изотермических и адиабатических условиях позволило французскому ученому Лапласу объяснить, почему скорость звука, вычисленная по формуле Ньютона, не совпадает с результатом опыта: колебания звукового давления в воздухе происходят в адиабатических, а не в изотермических условиях.

В 1822 г. близ Парижа вновь были поставлены опыты. В них участвовали ученые: Гей-Люссак, Араго, Гумбольдт и др. Результаты опыта совпали с теоретическими вычислениями Лапласа и подтвердили, что скорость звука возрастает с повышением температуры. В сухом воздухе при 0°Ц она равна 331,5 м/сек, а при 20°Ц — 344 м/сек.

При одной и той же температуре скорость звука больше в том газе, у которого меньше молекулярный вес. При 0°Ц скорость звука:

в водороде — 1284 м/сек,

в гелии — 965 м/сек,

в азоте — 334 м/сек,

в кислороде— 316 м/сек.

В воде, упругость которой больше, чем у воздуха, звук распространяется при 20°Ц со скоростью 1484 м/сек. Упругость твердых тел больше, чем жидкости. В алюминии, железе, стали скорость звука равна примерно 5000 м/сек.

koledj.ru