ILoveDiving.ru

Человек под водой

Пребывание на воде и особенно под водой, использование для дыхания воздуха повышенного давления является необычным для организма человека. Поэтому для нормального протекания жизненных процессов в таких условиях человек должен пользоваться специальным подводным снаряжением и оборудованием, соблюдать определенные законы и правила поведения в непривычной для него среде. Поскольку основным назначением подводной техники является обеспечение жизнедеятельности человека на воде и под водой, то необходимо четкое представление о работе органов дыхания и кровообращения человеческого организма и ее изменении в связи с меняющимися условиями внешней среды.

Организм человека состоит из различных органов и систем, деятельность которых тесно связана между собой и дополняет друг друга. Управление сложной и многообразной деятельностью организма человека осуществляет нервная система, которая, воспринимая влияние внешней среды, различно реагирует на ее воздействия.

Дыхание и кровообращение человека. Дыхание является одним из основных жизненных процессов, обеспечивающих газообмен, в результате которого организм усваивает кислород и выделяет избыток углекислого газа. Остановка дыхания влечет за собой гибель организма.

Дыхание различают внешнее и внутреннее. При внешнем дыхании кровь освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом. Внутреннее дыхание обеспечивает обмен газами между кровью и тканями организма. Звеном, связующим внешнее и внутреннее дыхание, являются легкие. Легкие человека состоят из множества мелких воздухоносных трубочек — бронхиол, которые оканчиваются воздушными пузырьками (альвеолами) с толщиной стенки около 0,004 мм. В легких насчитывается около 700 млн. альвеол с общей площадью 90 м2. Альвеолы окружены тончайшими кровеносными сосудами (легочными капиллярами) и являются элементами, обеспечивающими насыщение крови кислородом атмосферного воздуха и удаление из крови углекислого газа.

Воздух в легкие попадает при вдохе, когда под действием дыхательных мышц грудная клетка расширяется, и в легкие через дыхательные пути (нос, рот, носоглотку, гортань, трахею и бронхи) поступает воздух. Когда грудная клетка уменьшается в объеме и легкие, спадаясь, выталкивают избыток воздуха в атмосферу, происходит выдох. При нормальном спокойном дыхании в легкие человека за каждый цикл (вдох—выдох) поступает около 0,5 л воздуха. Этот воздух называется дыхательным. При глубоком вдохе в легкие может поступить еще 1,5—3,0 л воздуха. Этот воздух называется дополнительным. При наибольшем выдохе (после нормального выдоха) из лег-гих можно удалить еще 1,0—2,5 л так называемого резервного воздуха. После этого в дыхательных путях и легких (во «вредном» пространстве) остается еще около 1,0—1,5 л остаточного воздуха. Сумма объемов дыхательного, дополнительного и резервного воздуха называется жизненной емкостью легких. У разных людей она колеблется от 3 до 6—7 л (рис. 5).

Дыхание человека регулируется группой нервных клеток (дыхательным центром), находящихся в головном мозгу. Дыхательный центр работает автоматически, обеспечивая при покое 16—18 дыхательных циклов в 1 мин., что соответствует минутному расходу воздуха 8—9 л. Эта величина называется минутным объемом дыхания, или легочной вентиляцией. При большой физической нагрузке расход воздуха (легочная вентиляция) увеличивается и может достигать значительных величин, при этом увеличивается, следовательно, и расход организмом кислорода.

Рис. 5. Жизненная емкость легких:
1 — остаточный воздух; 2 — резервный воздух (при наибольшем выдохе); 3 — дыхательный воздух; 4 — дополнительный воздух (при наибольшем вдохе).

Дыхательный центр очень чувствителен к увеличению концентрации углекислого газа в крови. Избыток углекислого газа раздражает дыхательный центр, и это ведет к учащению дыхания.

Однако только одно учащение дыхания не улучшает газообмена, так как большой процент вдыхаемого воз-: духа при неглубоком дыхании остается во «вредном» пространстве. Поэтому для притока в легкие свежего воздуха необходимо глубокое дыхание, обеспечивающее хорошую легочную вентиляцию. При плавании на воде и под водой наиболее рациональным является ритмичное дыхание с медленным глубоким вдохом и сравнительно энергичным выдохом при частоте дыхательных циклов 8—.12 в минуту.

Усилием воли человек на некоторое время может задержать дыхание. Это время для обычного здорового человека составляет 45—60 сек., а для тренированного — до 2—3 мин. С момента прекращения дыхания (например, при нырянии) организм быстро расходует запас кислорода, ограниченный объемом воздуха в легких. Углекислый газ в период задержки дыхания не удаляется из организма, а накапливается в крови.. Дыхательный центр раздражается, и в какой-то момент задержка дыхания окажется невозможной и произойдет непроизвольный вдох. Если к этому времени пловец-ныряльщик не успеет подняться на поверхность, то вдох произойдет в воде, и человек захлебнется.

Длительность задержки дыхания (что очень важно при нырянии) может быть увеличена различными путями. Наиболее эффективными из них являются: гипервентиляция легких воздухом или чистым кислородом и предварительное дыхание чистым кислородом в течение некоторого времени.

Ги пер вентиляция — это 6—8 глубоких вдохов непосредственно перед задержкой дыхания в течение небольшого времени (за 40—80 сек.). Помимо увеличения запаса кислорода в организме (особенно гипервентиляция чистым кислородом) при гипервентиляции удаляется из организма большое количество углекислого газа, являющегося раздражителем дыхательного центра. Гипервентиляция позволяет задерживать дыхание в 1,5—2 раза дольше обычного.

Предварительное дыхание чистым кислородом в течение 3—5 мин. перед задержкой прежде всего увеличивает запас кислорода в организме. Это обеспечивает задержку дыхания до 2—3 мин., а в отдельных случаях даже больше.

Основную роль во внутреннем дыхании в организме человека играет система кровообращения, состоящая из сердца и кровеносных сосудов. Кровеносную систему заполняет кровь — жидкая ткань организма, состоящая из плазмы (около 60%) и элементов: эритроцитов, или красных кровяных телец, лейкоцитов, или белых кровяных телец, и тромбоцитов — кровяных пластинок. Больше всего в крови эритроцитов (в 1 ммг содержится 3,5— 4,5 млн.1), представляющих собой маленькие по размерам клетки, не имеющие ядра и почти сплошь заполненные веществом, которое называется гемоглобином. Гемоглобин соединяется с кислородом в нестойкое химическое соединение — оксигемоглобин, которое обладает свойством снова распадаться на гемоглобин и кислород в тканях организма, имеющих недостаточное количество кислорода.

Лейкоцитов (белых кровяных телец) в крови значительно меньше — 5000—8000 в 1 мм3. Они играют в организме защитную роль.

Тромбоцитов в 1 мм3 крови содержится до 300000. Тромбоциты обеспечивают свертываемость крови, что является важным ее свойством. Если бы кровь не свертывалась, то любая царапина могла бы вызвать смертельное кровотечение.

Тело человека содержит около 5 л крови, непрерывное движение которой по сосудам осуществляется благодаря работе сердца. Сердце человека (своего рода мышечный насос) обеспечивает полный круговорот крови примерно за 30 сек. Состоит сердце из двух половин — левой и правой. Каждая половина разделяется на предсердие и желудочек, соединенные между собой отверстием с клапаном.

Из левой половины сердца при сокращении левого желудочка богатая кислородом кровь под большим давлением поступает в аорту. Давление крови в начальном отделе аорты (в момент сердечного сокращения) является максимальным давлением и у взрослого человека находится в пределах 110—130 мм рт. ст. При расслаблении сердечной мышцы на кровь оказывают определенное давление эластичные стенки артерий, которые несколько расширяются в момент сердечного сокращения. Это давление крови называют минимальным давлением; в аорте оно равно 70—80 мм рт. ст.

От аорты отходят артерии, разветвляющиеся по всему телу. Мельчайшие артерии переходят в сеть капилляров, пронизывающих все участки тела. Давление крови в капиллярах уменьшается до 20—40 мм рт. ст., поскольку кровь на пути от сердца к капиллярам теряет часть своей энергии. В капиллярах кровь отдает тканям кислород и питательные вещества и принимает углекислый газ и другие вещества, которые должны быть выведены из организма. Сливаясь друг с другом, капилляры образуют вены, по самым крупным из которых кровь попадает в правое предсердие сердца. Давление крови в венах у входа в сердце становится уже отрицательным (ниже атмосферного на 2—6 мм рт. ст.), и сердце, таким образом, как бы всасывает венозную кровь. Путь, крови от левого желудочка по аорте, артериям, капиллярам и венам до правого предсердия называется большим кругом кровообращения.

Из правого предсердия кровь, насыщенная углекислым газом, попадает в правый желудочек. Сокращением правого желудочка кровь выталкивается в легочную артерию и идет в капилляры, оплетающие альвеолы лёгких. Здесь кровь обогащается кислородом воздуха и отдает углекислый газ. Сливаясь друг с другом, легочные капилляры образуют вены, которые впадают в левое предсердие. Отсюда кровь, насыщенная кислородом, попадает в левый желудочек. Ток крови от правого желудочка сердца через легкие к левому предсердию называется малым кругом кровообращения (рис. 6).

Насыщение крови кислородом, удаление из нее углекислого газа в легких, а также газообмен между кровью и тканями организма происходит в результате разности парциальных давлений кислорода и углекислого газа в атмосферном и альвеолярном воздухе, крови и тканях организма (табл. 2).

При вдохе кислород воздуха переходит в альвеолярный воздух (парциальное давление соответственно равно 159 и 105 мм рт. ст.). Венозная кровь, поступающая в капилляры альвеол, бедна кислородом (парциальное давление 37 мм рт. ст.) и богата углекислым газом (парциальное Давление 48 мм рт. ст.). Поскольку парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе больше, чем в крови, кислород свободно переходит в кровь.

Рис. 6. Схема кровообращения:
1 — левое предсердие; 2 — левый желудочек; 3 — сосуды печени; 4 — сосуды кишечника; 5 — сосуды нижней половины тела; 6 — нижняя вена; 7 — правое предсердие; 8 — правый желудочек; 9 — сосуды легких; 10 — аорта; Л — сосуды верхней половины тела; 12 — лимфатический, проток; 13 — верхняя вена.

В то же время в венозной крови парциальное давление углекислого газа выше, чем в альвеолярном воздухе (41,8 мм рт. ст.). Обладая хорошей диффузионной способностью, углекислый газ легко удаляется из крови и в дальнейшем из легких при выдохе.

Таблица 2

Парциальные давления кислорода и углекислого газа в атмосферном и альвеолярном воздухе, крови и тканях организма, в мм рт. ст.

Насыщенная кислородом кровь (артериальная) подается к тканям организма, которые содержат в избытке углекислый газ (парциальное давление 50—60 мм рт. ст.) и испытывают нехватку кислорода (парциальное давление от 30 до 0 мм рт. ст.).

Из-за разности парциальных давлений газов в ткани и в артериальной крови происходит газообмен, и ткани организма получают нужный им кислород, выделяя в кровь углекислый газ.

При атмосферном давлении в состоянии покоя человек поглощает в минуту 0,3 л кислорода, выделяя 0,24 л углекислого газа. Потребность организма в кислороде зависит от нагрузки на организм, а также от температуры наружной среды и может доходить до 3 л/мин (см. табл. 4).

Влияние давления воды на организм. Пребывание человека в воде (среде значительно более плотной, чем воздух) вызывает в организме ряд изменений. При погружении в воду на человека начинает прежде всего действовать давление воды, возрастающее на 0,1 кГ/см* (76 мм рт. ст., или 0,1 ат) на 1 м глубины.

Само по себе давление человеку не опасно, поскольку около 70 % человеческого тела состоит из жидкости, которая, как известно, практически несжимаема. Однако при воздействии дополнительного давления на воздухоносные полости человека (легкие, полость среднего уха, лобные пазухи, гайморовы полости) создается определенная нагрузка, преодолеть которую в ряде случаев организм не может. При плавании на поверхности воды, когда грудная клетка человека находится лишь на глубине 25—30 см, вода на нее давит (площадь поверхности грудной клетки в среднем равна около 600 см2) с силой около 18 кГ (600 см2Х0,03 кГ/см2).

При дыхании атмосферным воздухом (через трубку с поверхности) эта дополнительная нагрузка еще преодолима дыхательными мышцами, хотя при отсутствии достаточной тренированности может привести к быстрому утомлению. При площади около 600 см2 грудная клетка человека на глубине 1,3 м уже испытывает дополнительную нагрузку, равную 78 кГ (600 см2Х ХОДЗ кГ/см2). Это делает вообще невозможным дыхание на такой глубине атмосферным воздухом с поверхности через трубку (рис. 7), так как дыхательные мышцы могут преодолеть сопротивление на вдохе не более 100 мм рт. ст., или 0,13 ат, а на выдохе — 150 мм рт. ст., или 0,2 ат.

Отсюда следует, что дыхание атмосферным воздухом с поверхности воды через трубку возможно лишь на глубине до 30 см (длина трубки не более 35—40 см), а Для погружения на большие глубины следует использовать специальные дыхательные аппараты, обеспечивающие подачу воздуха в легкие и в другие воздухоносные полости под повышенным давлением, которое уравновешивало бы внешнее давление воды.

Рис. 7. Давление воды на погруженного в нее человека.

Следовательно, под водой человек должен дышать сжатым воздухом. Так, на глубине 10 м для дыхания подается воздух под давлением 2 ата, на глубине 20 м — 3 ата, а на глубине 40 м — под давлением 5 ата. Исходя из этого при дыхании под водой (при постоянной величине легочной вентиляции) с увеличением глубины погружения расход сжатого воздуха резко увеличивается. В практике расход сжатого воздуха обычно выражают в объемных единицах свободного воздуха, т. е. объем расходуемого сжатого воздуха приводят к нормальному (атмосферному) давлению. Так, если на поверхности воды (при атмосферном давлении) средняя легочная вентиляция равна 30 л/мин, то на глубине 10 м (давление воздуха возросло в 2 раза) при такой же легочной вентиляции расход воздуха будет равным 60 л/мин, т. е. расход увеличится в среднем на 3 л на каждый метр глубины.

Обязательным условием при погружениях под воду является создание противодавления (уравнивающего внешнее давление воды) не только в легких, но и в других воздухоносных полостях организма. Очень чувствительны к изменению давления уши. При погружении (рис. 8,Л) возрастает внешнее давление на барабанную перепонку со стороны наружного слухового прохода. Если не уравновесить это давление с внутренней стороны (со стороны полости рта через евстахиеву трубу) сжатым воздухом, то в ушах возникают болезненные ощущения.

При перепаде внешнего и внутреннего давления, равном 150—250 мм рт. ст. (~ 0,2—0,3 ат), может произойти разрыв барабанной перепонки. При нормальной проходимости евстахиевых труб при дыхании сжатым воздухом внешнее давление на барабанную перепонку легко уравновешивается. Этому способствует проведение «продувки» ушей при погружении, которая заключается в выполнении глотательных движений. Если просвет евстахиевых труб сужен или закрыт вследствие какого-либо заболевания (насморк, воспаление слизистой оболочки глотки или евстахиевой трубы), то уравновесить внешнее давление со стороны среднего уха очень трудно или даже невозможно. Возникающие и неустраняемые «продувкой» болевые ощущения являются предупреждением о необходимости прекратить погружение.

Рис. 8. Строение уха и действие давления на барабанную перепонку:
1 — ушная раковина; 2 — барабанная пере” понка; 3 — наружный проход; 4 — барабанная полость; 5—евстахиева труба; б —улитка; 7 — слуховые косточки; 8 — височная кость; А — внешнее давление больше давления в полости среднего уха (погружение под воду); Б — давление в полость среднего уха больше внешнего давления (подъем на поверхность).

Помимо среднего уха воздухом заполнены и некоторые другие полости костей черепа: в лобной кости — между глазницами, в верхней челюсти — под глазницами (гайморовы полости), в решетчатой кости. Узкими щелями все они соединяются с полостью носа. При нормальном состоянии этих соединений дыхание под водой сжатым воздухом позволяет уравновесить внешнее давление е давлением в указанных полостях, и никаких болезненных ощущений при погружении не наблюдается.

Отрицательное воздействие оказывает на организм человека неравномерность гидростатического давления. Если человека погрузить в воду вертикально, то нижние части его тела будут испытывать большее давление, чем верхние. Для человека ростом 170 см эта разность давлений составит около 130 мм рт. ст. (0,17 ат), при этом происходит сдавливание поверхностных сосудов нижней половины туловища и ног, кровь от сердца легче будет подаваться в верхнюю часть тела, чем в нижнюю, а отток крови с верхней части по венам будет затруднен. Создается дополнительная нагрузка на сердечно-сосудистую систему, поэтому нормальное кровообращение, особенно в нижней части туловища и ногах, нарушается, что способствует их переохлаждению.

В горизонтальном положении человека в воде условия для тока крови значительно улучшаются. Разность давлений на верхние и нижние участки тела (на спину и грудную клетку) составит 20—30 см вод. ст. (15—23 мм рт. ст.), и сердце преодолевает эту разность сравнительно просто.

Большое влияние на органы дыхания и кровообращения оказывает температурное воздействие воды. Из-за большой (по сравнению с воздухом) теплопроводности и теплоемкости теплообмен человеческого организма в воде значительно отличается от теплообмена на воздухе.

Теплообмен в воде. Организм человека имеет постоянную температуру, равную 36,7 °С.

Источником образования тепла являются питательные вещества (белки, жиры, углеводы), попадающие в организм с пищей. При окислении этих веществ образуется тепло, идущее на поддержание постоянной температуры тела. При окислении 1 г белков или углеводов выделяется 4,1 ккал тепла, а при окислении 1 г жира — 9,1 ккал. При изменении температуры тела на 2—3° С нарушаются нормальные процессы обмена веществ, и самочувствие человека резко ухудшается. Поддержание температуры на одном уровне осуществляется в организме путем регулирования процессов образования и выделения тепла с учетом теплоотдачи его в окружающую среду. Если теплопотери преобладают над теплообразованием, то температура тела понижается и наступает переохлаждение. Из-за большой теплоемкости и теплопроводности воды отдача тепла человеческим телом в воде происходит значительно интенсивнее, чем на воздухе. Большая подвижность воды, при которой все новые и новые ее слои подходят к поверхности тела человека, значительно увеличивает теплопотери. Поэтому длительное пребывание человека даже в относительно теплой воде невозможно (табл. 3). При нахождении человека в воде первое время организм компенсирует большую теп-лопотерю за счет усиленного теплообразования, при этом повышается интенсивность окислительных процессов, что значительно увеличивает расход кислорода (а следовательно, и воздуха) и выделение углекислого газа

Время пребывания человека в воде, в часах(табл. 4).

Таблица 3

Когда компенсация теплопотерь становится невозможной, наступает переохлаждение организма, при этом возникают значительные изменения в деятельности центральной нервной системы, кровообращении и дыхании: пульс и дыхание замедляются, усиливается окоченение мышц. Дальнейшее переохлаждение приводит к потере сознания и к смерти. Поэтому для предупреждения тяжелых последствий продолжительность пребывания человека в воде должна быть ограничена, причем при температуре воды ниже +15° С погружения без специальной защитной одежды (гидрокостюмов) не рекомендуются. Использование гидрокостюмов повышает время безопасного пребывания в воде.

Определенную опасность представляет резкое охлаждение организма, возможное, например, при внезапном попадании в холодную воду: прыжки и ныряние, быстрое погружение в воду, встреча с придонным охлажденным слоем воды при погружениях и т. д. В этом случае низкая температура воды может вызвать не только быстрое переохлаждение организма, но и определенный «холодо-вый шок». Это способствует возникновению целого ряда специфических водолазных заболеваний и болезненных состояний и может привести даже к смертельному исходу.

Зрение под водой имеет свои особенности. Преломляющая способность воды примерно такая же, как и оптической системы человеческого глаза. Коэффициент преломления воды равен 1,33, а оптической системы глаза — 1,3 (коэффициент преломления воздуха равен 1.0). Поэтому лучи света, проходя через воду и попадая в соприкасающийся непосредственно с водой незащищенный глаз, почти не преломляются. Глаз в этом случае не в состоянии преломить световые лучи таким образом, чтобы изображение предмета помещалось на сетчатке глаза. Изображение предметов фокусируется за сетчаткой, как при дальнозоркости, становится расплывчатым и неясным, поэтому острота зрения под водой ухудшается в 100—200 раз (рис. 9).

Иные условия создаются, если между глазами и водой находится воздушная прослойка. В спортивном подводном снаряжении такую прослойку обеспечивают используемые при плавании очки, полумаски или маски.

Рис. 9. Схема преломления лучей света глазом человека на воздухе (а) и в воде (б).

В этом случае идущий через воду световой луч перед тем, как попасть в глаз, проходит слой воздуха и преломляется в оптической системе глаза, как и в обычных условиях. Наличие воздушной прослойки между глазом и водной средой приводит, однако, к искажению зрительного восприятия размеров и расстояний (явление рефракции). Все предметы кажутся ближе к глазу и большими по размеру примерно на одну четверть натуральной величины (рис. 10). Явление рефракции объясняется тем, что световые лучи на пути к глазу дважды преломляются на границах оптических сред вода—стекло—воздух (вода— стекло и стекло — воздух). Правильное восприятие размеров и расстояний под водой достигается со временем после приобретения навыка. При необходимости видеть предметы под водой в натуральную величину применяют специальные корригирующие стекла.

В воде значительно ухудшается цветоощущение, особенно плохо воспринимаются синий и зеленые цвета. Лучше всего в воде заметен белый цвет, а затем желтый.

С глубиной из-за свойств воды по-разному поглощать части видимого спектра изменяется и цветопередача.

Рис. 10. Мнимое изображение предметов под водой (явление рефракции):
1 — предмет; 2— мнимое изображение предмета.

Особенно резко ослабляется с глубиной яркость красных и оранжевых тонов. Красные лучи, обладающие наибольшей длиной волны, поглощаются слоем воды толщиной уже в 3—4 м. Наибольшую глубину проникновения имеют фиолетовые, синие и зеленые лучи, поэтому по мере погружения под воду все предметы приобретают зеленовато-синевато-фиолетовую окраску (рис. 11). Слышимость в воде. Звуковые волны воспринимаются у человека внутренним ухом костной проводимости. При при помощи воздушной и воздушной проводимости звуковые колебания передаются барабанной перепонке и через слуховые косточки поступают во внутреннее ухо, раздражая окончания слухового нерва (см. рис. 8).

Рис. 11. Изменение спектрального состава естественного света с глубиной.

При костной проводимости звуковые колебания передаются во внутреннее ухо непосредственно через кости черепа. Под водой звуки воспринимаются человеком преимущественно путем костной проводимости, поскольку наружный слуховой проход заполнен водой. Костная проводимость на 40% ниже воздушной, поэтому слышимость под водой в общем ухудшается.

Удары металлическим предметом по стальному баллону, опущенному в воду, человек под водой слышит на расстоянии до 150—200 м. Слышимость ухудшается в несколько раз, если на пути звука в воде находятся какие-либо препятствия.

Для восприятия звуков, издаваемых под водой, необходимо хотя бы частично погрузиться в воду.

Звуковая ориентация под водой крайне затруднена. Из-за высокой скорости распространения звуковых волн в воде уши, воспринимая звук почти одновременно, не в состоянии уловить незначительную разность во времени поступления сигналов, а следовательно, и установить направление на источник звука. Ошибка в ориентации под водой по звуку может достигать 180°. Способность правильно определять под водой направление на звук вырабатывается лишь путем систематических и длительных тренировок.

Плавучесть и остойчивость в воде. На погруженное в воду тело действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести G (вес тела), направленная вертикально вниз, и сила плавучести D, направленная вертикально вверх (рис. 12,а). Сила тяжести стремится погрузить тело в воду. Сила плавучести, по величине равная весу объема воды, вытесненной телом при погружении (закон Архимеда), стремится вытолкнуть тело из воды. Соотношение сил тяжести и плавучести определяет способность тела удерживаться на воде или тонуть, т. е. плавучесть. Тело будет тонуть, если сила тяжести больше силы плавучести (отрицательная плавучесть). Тело будет плавать на поверхности воды, если сила плавучести больше силы тяжести (положительная плавучесть). Разность сил тяжести и плавучести определяет величину плавучести. Нулевую плавучесть тело будет иметь при равенстве сил.

Поскольку в среднем удельный вес человека несколько больше единицы (1,021—1,098), человек нормального телосложения обладает в воде небольшой отрицательной плавучестью —(1,0-г-1,5 кГ). Поэтому, как правило, человек, не умеющий плавать, не удерживается на поверхности воды. При глубоком вдохе средний удельный вес человека становится меньше единицы (около 0,96), и он поддерживая в легких достаточный объем воздуха, можно спокойно лежать в положении на спине на поверхности воды, что часто делается пловцами для отдыха.

Рис. 12. Плавучесть и остойчивость в воде: а — действие сил при плавании; б — неостойчивое положение; в — остойчивое положение.
тонуть не будет, так как при заполнении легких воздухом грудная клетка займет больший объем и вытеснит больше воды. Не делая полного выдоха и постоянно

В морской воде удержаться на поверхности значительно легче, чем в пресной, поскольку удельный вес морской воды (1,025) в ряде случаев оказывается больше удельного веса человека.

При погружениях под воду в зависимости от типа используемого снаряжения плавучесть человека будет изменяться. Так, при погружениях в гидрокостюме плавучесть человека становится положительной, и для того, чтобы погасить ее, приходится использовать грузы. Наиболее благоприятные условия для плавания под водой создаются при небольшой отрицательной плавучести: около —0,5-1,0 кГ.

Для остойчивого положения при хождении по грунту отрицательная плавучесть должна быть около —5-6 кГ.

Большое значение при нахождении под водой имеет остойчивость, зависящая от расположения центров тяжести и плавучести.

Центром тяжести (ЦТ) называется точка, в которой можно приложить равнодействующую сил веса. В центре плавучести (ЦП) прикладывается равнодействующая всех сил плавучести, действующих на человека и снаряжение.

Остойчивость определяет способность человека под водой сохранять необходимое положение равновесия и легко возвращаться к нему после отклонения в любую сторону. Это достигается при условии нахождения центров тяжести и плавучести на одной вертикальной линии при расположении центра плавучести выше центра тяжести (рис. 12,в). При отклонении от исходного положения в этом случае на человека всегда будет действовать мо-мейт, помогающий восстановить это положение.

В случае, если центр тяжести будет выше центра плавучести (рис. 12,6), на человека будет действовать опрокидывающий момент, и для поддержания необходимого положения надо будет тратить определенные усилия.

Умение правильно отрегулировать свою плавучесть и остойчивость при погружениях в различном снаряжении является очень важным, поскольку от этого зависит безопасность пребывания под водой.

Опубликовано:
14.12.09

Категория - Физические основы