Flutuabilidade em Água Salgada vs Água Doce para Mergulho

2024 Autor: Cyrus Reynolds | [email protected]. Última modificação: 2024-02-09 01:40

Um objeto flutua mais em água salgada do que em água doce, mas por quê? A flutuabilidade de um objeto é determinada por duas forças:

A força para baixo: igual ao peso do objeto
A força ascendente: igual ao peso da água que o objeto desloca (isso é conhecido como Princípio de Arquimedes)

As forças ascendentes e descendentes trabalham em oposição uma à outra. Como resultado dessas forças, o objeto flutuará, afundará ou permanecerá suspenso na água. A flutuabilidade do objeto pode ser descrita de três maneiras:

Negativamente Flutuante: O peso do objeto é maior que o peso da água que ele desloca. O objeto afundará.
Positivamente Flutuante: O peso do objeto é menor que o peso da água que ele desloca. O objeto flutuará.
Neutralmente Flutuante: O peso do objeto é exatamente igual ao peso da água que ele desloca. O objeto permanecerá suspenso no meio da água e não flutuará nem afundará.

Água salgada pesa mais que água doce

Um pé cúbico de água salgada pesa (em média) 64,1 lbs, enquanto um pé cúbico de água doce pesa apenas 62,4 lbs. A razão dodiferença de peso é que a água salgada tem sal dissolvido nela.

Dissolver sal na água aumenta a densidade da água, ou massa por unidade de volume. Quando o sal é adicionado à água, ele reage com as moléculas de água, formando uma ligação polar com a água que reorganiza o sal e as moléculas de água com um efeito incomum:

Um centímetro cúbico de sal adicionado a um volume de água não aumentará o volume de água em um centímetro cúbico. Uma explicação simplista é que as moléculas de água se empacotam firmemente ao redor das moléculas de sal – espremendo-se mais juntas do que quando o sal não está presente. Quando uma polegada cúbica de sal é adicionada a um volume de água, o volume de água aumenta em menos de uma polegada cúbica.

Um pé cúbico de água salgada tem mais moléculas do que um pé cúbico de água doce e, portanto, pesa mais.

Lembre-se que o Princípio de Arquimedes afirma que a força ascendente sobre um objeto submerso é igual ao peso da água que ele desloca. A água salgada pesa mais do que a água doce, por isso exerce uma força ascendente maior em um objeto submerso. Um objeto que desloca um pé cúbico de água doce sofrerá uma força ascendente de 62,4 lbs, enquanto o mesmo objeto em água salgada sofrerá uma força ascendente de 64,1 lbs.

Mudança entre água doce e água salgada

Neste ponto, é possível fazer algumas previsões gerais sobre a flutuabilidade de um objeto (ou mergulhador) quando movido de água doce para água salgada e vice-versa. Considere os seguintes casos:

Um objeto que flutua de forma neutra ema água doce flutuará quando colocada em água salgada. Na água doce, o peso do objeto é exatamente igual ao peso da água que ele desloca, e as forças para baixo e para cima no objeto são iguais. Quando o objeto é movido para a água salgada, o peso da água que ele desloca aumentará e a força ascendente será maior que a força descendente. O objeto flutuará positivamente em água salgada.
Um objeto que flutua de forma neutra em água salgada afundará quando colocado em água doce. Em água salgada, o peso do objeto é exatamente igual ao peso da água que ele se desloca, e as forças para cima e para baixo sobre o objeto são iguais. Quando o objeto é movido para água doce, o peso da água que ele desloca diminuirá e a força para baixo sobre o objeto será maior que a força para cima. O objeto flutuará negativamente em água doce.
Um objeto que flutua negativa ou positivamente em água salgada se tornará mais negativamente flutuante quando colocado em água doce - mas não podemos prever se afundará ou flutuará sem mais informações. Um objeto experimentará uma força ascendente mais fraca em água doce do que em água salgada e será menos flutuante em água doce. No entanto, para determinar se o objeto irá afundar ou flutuar, é necessário saber o peso exato do objeto e o peso exato da água que ele desloca.
Um objeto que flutua negativa ou positivamente em água doce se tornará mais positivamente flutuante quando colocado em água salgada - mas não podemos prever seafundará ou flutuará sem mais informações. Um objeto experimentará uma força ascendente mais forte em água salgada do que em água doce, e será mais flutuante em água salgada. No entanto, para determinar se o objeto irá afundar ou flutuar, é necessário saber o peso exato do objeto e o peso exato da água que ele desloca.

Pesando um Mergulhador

Está claro que um mergulhador flutuará mais positivamente em água salgada do que em água doce, e precisará ajustar seus pesos de acordo. O mergulhador precisará carregar mais peso em água salgada do que em água doce. A quantidade de peso que o mergulhador deve carregar dependerá de vários fatores, incluindo sua massa corporal, sua proteção contra exposição, o tipo de tanque que ele carrega e seu equipamento de mergulho.

O cinto de peso de um mergulhador é apenas uma pequena porcentagem de seu peso total; seu peso corporal, tanque e equipamento de mergulho também contribuem para seu peso e a força para baixo em seu corpo. Os mergulhadores geralmente trocam de roupa de mergulho (ou roupa seca) e outros equipamentos ao mudar de local de mergulho, e a força ascendente no mergulhador pode variar de acordo com esses fatores, bem como de acordo com o tipo de água.

É impossível prever a mudança de peso necessária para um mergulhador individual sem conhecer seu deslocamento de água, peso total e a salinidade da água em que ele mergulhará. A maneira mais fácil de um mergulhador determinar o peso adequado é realizar um teste de flutuabilidade sempre que alternar entre água doce e salgada e sempre que ele trocar uma peça de seu equipamento de mergulho. No entanto, dadoque todos os fatores permanecem os mesmos, exceto para o tipo de água, um mergulhador pode ter que quase dobrar seu peso ao passar de água doce para água salgada ou reduzi-lo pela metade ao mudar de água salgada para água doce.

Considerações Adicionais

Para tornar as coisas mais complicadas, a salinidade da água salgada varia ao redor do mundo. Alguns corpos de água podem ser mais salgados do que outros. Claro, um mergulhador será mais positivamente flutuante em águas mais salgadas. O peso médio de um pé cúbico de água salgada é de 64,1 libras, mas no Mar Morto, um pé cúbico de água pesa cerca de 77,3 libras! Um mergulhador seria significativamente mais flutuante no Mar Morto.

A temperatura também afeta a densidade da água. A água fria é mais densa que a água morna. A água atinge sua densidade máxima em cerca de 39,2 ° F, e um mergulhador que se aventura em águas muito frias pode notar que ele é um pouco mais negativamente flutuante do que em águas mais quentes.

Muitos locais de mergulho exigem que o mergulhador se mova através de camadas de diferentes temperaturas da água (termoclinas) ou camadas de diferentes salinidades (haloclinas). Um mergulhador movendo-se entre essas camadas notará mudanças em sua flutuabilidade.

Objetos (como mergulhadores) flutuam mais em água salgada do que em água doce. Prever a flutuabilidade de um mergulhador requer conhecer seu peso total, incluindo equipamentos, bem como o peso da água que ele desloca. É muito mais fácil realizar uma verificação de flutuabilidade antes de um mergulho do que tentar determinar matematicamente a quantidade de peso que um mergulhador deve carregar. Além disso, os mergulhadores que usam tanques de alumínio precisarão se pesar para compensar omudança de flutuabilidade do tanque durante um mergulho; um tanque de alumínio ficará mais flutuante à medida que for esvaziado.