Pagrindiniai garso sklidimo dėsniai apima jo atspindžio ir lūžio prie įvairių terpių ribų dėsnius, taip pat garso difrakciją ir sklaidą esant kliūtims ir nehomogeniškumui terpėje ir sąsajose tarp terpių.
Garso sklidimo diapazoną įtakoja garso sugerties faktorius, tai yra negrįžtamas garso bangos energijos perėjimas į kitų rūšių energiją, ypač šilumą. Svarbus veiksnys yra ir spinduliavimo kryptis bei garso sklidimo greitis, kuris priklauso nuo terpės ir specifinės jos būsenos.
Iš garso šaltinio akustinės bangos sklinda visomis kryptimis. Jei garso banga praeina per palyginti nedidelę skylę, tada ji sklinda į visas puses, o ne sklinda nukreiptu spinduliu. Pavyzdžiui, gatvės garsai, prasiskverbiantys pro atvirą langą į patalpą, girdimi visose vietose, o ne tik priešais langą.
Garso bangų sklidimo šalia kliūties pobūdis priklauso nuo kliūties dydžio ir bangos ilgio ryšio. Jei kliūties dydis yra mažas, palyginti su bangos ilgiu, tai banga teka aplink šią kliūtį, sklinda į visas puses.
Garso bangos, prasiskverbiančios iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės krypties, tai yra, jos lūžta. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo to, į kurią terpę garsas prasiskverbia. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis, tada lūžio kampas bus didesnis už kritimo kampą ir atvirkščiai.
Kai kelyje susiduri su kliūtimi, garso bangos atsispindi nuo jo pagal griežtai apibrėžtą taisyklę – atspindžio kampą lygus kampui krintantis – su tuo susijusi aido samprata. Jei garsas atsispindi nuo kelių paviršių skirtingais atstumais, atsiranda keli aidai.
Garsas sklinda besiskiriančios sferinės bangos forma, kuri užpildo vis didesnį tūrį. Didėjant atstumui, terpės dalelių virpesiai susilpnėja ir garsas išsisklaido. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo diapazoną, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime, pavyzdžiui, būti išgirsti, dedame delnus prie burnos arba naudojame megafoną.
Difrakcija, tai yra garso spindulių lenkimas, turi didelę įtaką garso sklidimo diapazonui. Kuo terpė heterogeniškesnė, tuo labiau išlinksta garso pluoštas ir atitinkamai trumpesnis garso sklidimo diapazonas.
Garso sklidimas
Garso bangos gali sklisti oru, dujomis, skysčiais ir kietomis medžiagomis. Bangos nekyla beorėje erdvėje. Tai lengva patikrinti iš paprastos patirties. Jei po sandariu dangteliu, iš kurio buvo pašalintas oras, padėtas elektrinis varpelis, negirdėsime jokio garso. Bet kai tik dangtelis prisipildo oro, pasigirsta garsas.
Virpesių judesių sklidimo iš dalelės į dalelę greitis priklauso nuo terpės. Senovėje kariai prikišdavo ausis į žemę ir taip aptikdavo priešo kavaleriją daug anksčiau, nei tai pasirodė akyse. O garsus mokslininkas Leonardo da Vinci XV amžiuje rašė: „Jei, būdamas jūroje, įleisi vamzdžio angą į vandenį, o kitą jos galą prikiši prie ausies, labai išgirsi laivų triukšmą. toli nuo tavęs“.
Pirmą kartą garso greitį ore XVII amžiuje išmatavo Milano mokslų akademija. Ant vienos kalvelės buvo įrengtas pabūklas, o kitoje – apžvalgos postas. Laikas buvo fiksuojamas tiek šūvio momentu (blykste), tiek garso gavimo momentu. Pagal atstumą tarp stebėjimo taško ir ginklo bei signalo atsiradimo laiką, garso sklidimo greitį apskaičiuoti nebebuvo sunku. Paaiškėjo, kad jis lygus 330 metrų per sekundę.
Garso greitis vandenyje pirmą kartą buvo išmatuotas 1827 metais Ženevos ežere. Abu laivai buvo išdėstyti 13 847 metrų atstumu vienas nuo kito. Ant pirmojo po dugnu buvo pakabintas varpelis, o antrajame į vandenį nuleistas paprastas hidrofonas (ragas). Pirmojoje valtyje tuo pačiu metu, kai buvo trenktas varpas, buvo padegtas parakas, antroje blyksnio momentu stebėtojas įjungė chronometrą ir ėmė laukti, kol ateis garso signalas iš varpo. Paaiškėjo, kad garsas vandenyje sklinda daugiau nei 4 kartus greičiau nei ore, t.y. 1450 metrų per sekundę greičiu.
Garso greitis
Kuo didesnis terpės elastingumas, tuo didesnis greitis: gumoje 50, ore 330, vandenyje 1450, o pliene - 5000 metrų per sekundę. Jei mes, būdami Maskvoje, galėtume šaukti taip garsiai, kad garsas pasiektų Sankt Peterburgą, tai ten mus išgirstų tik po pusvalandžio, o jei garsas plienu sklistų per tą patį atstumą, tai būtų priimtas. per dvi minutes.
Garso sklidimo greičiui įtakos turi tos pačios terpės būsena. Kai sakome, kad garsas vandenyje sklinda 1450 metrų per sekundę greičiu, tai nereiškia, kad bet kokiame vandenyje ir bet kokiomis sąlygomis. Didėjant vandens temperatūrai ir druskingumui, taip pat didėjant gyliui, taigi ir hidrostatiniam slėgiui, garso greitis didėja. Arba paimkime plieną. Čia irgi garso greitis priklauso ir nuo temperatūros, ir nuo kokybinės plieno sudėties: kuo jame daugiau anglies, tuo jis kietesnis, tuo greičiau jame sklinda garsas.
Sutikus kliūtį savo kelyje, garso bangos nuo jos atsispindi griežtai tam tikra taisyklė: atspindžio kampas lygus kritimo kampui. Garso bangos, sklindančios iš oro, beveik visiškai atsispindės aukštyn nuo vandens paviršiaus, o garso bangos, sklindančios iš vandenyje esančio šaltinio, atsispindės nuo vandens žemyn.
Garso bangos, skverbdamosi iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės padėties, t.y. lūžo. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo to, į kokią terpę prasiskverbia garsas. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis nei pirmojoje, tada lūžio kampas bus didesnis už kritimo kampą ir atvirkščiai.
Ore garso bangos sklinda besiskiriančios sferinės bangos pavidalu, kuri užpildo vis didesnį tūrį, nes garso šaltinių sukeliami dalelių virpesiai perduodami oro masei. Tačiau didėjant atstumui, dalelių vibracijos silpnėja. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo diapazoną, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime būti geriau išgirsti, dedame delnus prie burnos arba naudojame megafoną. Tokiu atveju garsas bus silpnesnis, o garso bangos keliaus toliau.
Didėjant sienelės storiui, garso lokacija žemuose vidutiniuose dažniuose didėja, tačiau „klastingas“ sutapimo rezonansas, sukeliantis garso lokacijos smaugimą, ima reikštis esant žemesniems dažniams ir apima platesnę sritį.
Žinome, kad garsas sklinda oru. Štai kodėl mes galime išgirsti. Vakuume negali egzistuoti jokie garsai. Bet jei garsas sklinda per orą, dėl jo dalelių sąveikos, ar jo neperduos ir kitos medžiagos? valio.
Garso sklidimas ir greitis įvairiose laikmenose
Garsas neperduodamas tik oru. Turbūt visi žino, kad prikišusi ausį prie sienos girdisi pokalbiai gretimame kambaryje. IN tokiu atveju garsas perduodamas siena. Garsai keliauja vandenyje ir kitose laikmenose. Be to, skirtingose aplinkose garso sklidimas vyksta skirtingai. Garso greitis skiriasi priklausomai nuo medžiagos.
Įdomu tai, kad garso greitis vandenyje yra beveik keturis kartus didesnis nei ore. Tai reiškia, kad žuvys girdi „greičiau“ nei mes. Metaluose ir stikle garsas sklinda dar greičiau. Taip yra todėl, kad garsas yra terpės vibracija, o garso bangos greičiau sklinda geriau laidžioje terpėje.
Vandens tankis ir laidumas yra didesnis nei oro, bet mažesnis nei metalo. Atitinkamai, garsas perduodamas skirtingai. Pereinant iš vienos terpės į kitą, keičiasi garso greitis.
Garso bangos ilgis taip pat keičiasi jai pereinant iš vienos terpės į kitą. Tik jo dažnis išlieka toks pat. Bet kaip tik todėl galime atskirti, kas kalba, net per sienas.
Kadangi garsas yra vibracija, visi vibracijų ir bangų dėsniai ir formulės yra gerai pritaikomos garso virpesiams. Skaičiuojant garso greitį ore, reikia atsižvelgti ir į tai, kad šis greitis priklauso nuo oro temperatūros. Kylant temperatūrai, didėja garso sklidimo greitis. At normaliomis sąlygomis garso greitis ore yra 340 344 m/s.
Garso bangos
Garso bangos, kaip žinoma iš fizikos, sklinda tampriose terpėse. Štai kodėl garsus gerai perduoda žemė. Pridėjus ausį prie žemės, iš tolo girdisi žingsnių garsai, kanopos kanopos ir pan.
Vaikystėje turbūt visiems buvo smagu prikišti ausį prie bėgių. Traukinio ratų garsas bėgiais perduodamas kelis kilometrus. Atvirkštiniam garso sugerties efektui sukurti naudojamos minkštos ir porėtos medžiagos.
Pavyzdžiui, siekiant apsaugoti patalpą nuo pašalinių garsų arba, atvirkščiai, kad garsai iš patalpos nepatektų į lauką, patalpa apdorojama ir izoliuojama nuo garso. Sienos, grindys ir lubos padengtos specialiomis medžiagomis putų polimerų pagrindu. Tokiuose apmušaluose visi garsai labai greitai išnyksta.
Jei garso banga savo kelyje nesusiduria su kliūtimis, ji sklinda tolygiai visomis kryptimis. Tačiau ne kiekviena kliūtis jai tampa kliūtimi.
Susidūręs su kliūtimi savo kelyje, garsas gali lenktis aplink ją, atsispindėti, lūžti ar sugerti.
Garso difrakcija
Mes galime kalbėtis su žmogumi, stovinčiu už pastato kampo, už medžio ar už tvoros, nors jo nematome. Mes tai girdime, nes garsas gali pasilenkti aplink šiuos objektus ir prasiskverbti į už jų esančią sritį.
Bangos gebėjimas lenktis aplink kliūtį vadinamas difrakcija .
Difrakcija atsiranda tada, kai garso bangos ilgis viršija kliūties dydį. Žemo dažnio garso bangos yra gana ilgos. Pvz., 100 Hz dažniu jis lygus 3,37 m.Mažėjant dažniui ilgis tampa dar didesnis. Todėl garso banga lengvai lenkiasi aplink objektus, panašius į ją. Parko medžiai mums visiškai netrukdo girdėti garsą, nes jų kamienų skersmenys yra daug mažesni nei garso bangos ilgis.
Dėl difrakcijos garso bangos prasiskverbia pro kliūties plyšius ir skyles ir sklinda už jų.
Garso bangos kelyje pastatykime plokščią ekraną su skylute.
Tuo atveju, kai garso bangos ilgis ƛ daug didesnis nei skylės skersmuo D , arba šios reikšmės yra maždaug vienodos, tada už skylės garsas pasieks visus taškus srityje, kuri yra už ekrano (garso šešėlio sritis). Išeinančios bangos priekis atrodys kaip pusrutulis.
Jeigu ƛ yra tik šiek tiek mažesnis už plyšio skersmenį, tada pagrindinė bangos dalis sklinda tiesiai, ir maža dalisšiek tiek skiriasi į šonus. Ir tuo atveju, kai ƛ mažiau D , visa banga eis į priekį.
Garso atspindys
Jei garso banga patenka į sąsają tarp dviejų laikmenų, galimi skirtingi tolesnio jos sklidimo variantai. Garsas gali atsispindėti iš sąsajos, gali pereiti į kitą terpę nekeisdamas krypties arba gali lūžti, tai yra judėti, keičiant kryptį.
Tarkime, kad garso bangos kelyje atsiranda kliūtis, kurios dydis yra daug didesnis už bangos ilgį, pavyzdžiui, plynas skardis. Kaip elgsis garsas? Kadangi jis negali apeiti šios kliūties, tai atsispindės nuo jos. Už kliūties yra akustinė šešėlių zona .
Nuo kliūties atsispindėjęs garsas vadinamas aidas .
Garso bangos atspindžio pobūdis gali būti skirtingas. Tai priklauso nuo atspindinčio paviršiaus formos.
Atspindys vadinamas garso bangos krypties pasikeitimas dviejų skirtingų terpių sąsajoje. Atsispindėjusi banga grįžta į terpę, iš kurios kilo.
Jei paviršius plokščias, garsas nuo jo atsispindi taip pat, kaip šviesos spindulys atsispindi veidrodyje.
Nuo įgaubto paviršiaus atsispindintys garso spinduliai sufokusuojami viename taške.
Išgaubtas paviršius išsklaido garsą.
Dispersijos efektą suteikia išgaubtos kolonos, dideli bagetai, sietynai ir kt.
Garsas nepereina iš vienos terpės į kitą, o atsispindi nuo jos, jei terpės tankis labai skiriasi. Taigi vandenyje pasirodęs garsas į orą neperduoda. Atsispindi nuo sąsajos, jis lieka vandenyje. Ant upės kranto stovintis žmogus šio garso neišgirs. Tai paaiškinama dideliu vandens ir oro bangų varžų skirtumu. Akustikoje bangos varža yra lygi terpės tankio ir garso greičio joje sandaugai. Kadangi dujų atsparumas bangoms yra žymiai mažesnis nei skysčių ir kietųjų medžiagų bangos pasipriešinimas, garso bangai atsitrenkus į oro ir vandens ribą, ji atsispindi.
Žuvys vandenyje negirdi garso, atsirandančio virš vandens paviršiaus, tačiau gali aiškiai atskirti garsą, kurio šaltinis – vandenyje vibruojantis kūnas.
Garso lūžis
Garso sklidimo krypties keitimas vadinamas refrakcija . Šis reiškinys atsiranda, kai garsas keliauja iš vienos terpės į kitą, o jo sklidimo greitis šiose aplinkose yra skirtingas.
Kritimo kampo sinuso ir atspindžio kampo sinuso santykis lygus garso sklidimo terpėje greičių santykiui.
Kur i - kritimo kampas,
r - atspindžio kampas,
prieš 1 – garso sklidimo greitis pirmoje terpėje,
v 2 – garso sklidimo antroje terpėje greitis,
n - lūžio rodiklis.
Garso lūžis vadinamas refrakcija .
Jeigu garso banga krenta ne statmenai paviršiui, o kitu nei 90° kampu, tai lūžusi banga nukryps nuo krintančios bangos krypties.
Garso lūžis gali būti stebimas ne tik sąsajoje tarp laikmenų. Garso bangos gali keisti savo kryptį nevienalytėje terpėje – atmosferoje, vandenyne.
Atmosferoje refrakciją sukelia oro temperatūros pokyčiai, oro masių judėjimo greitis ir kryptis. O vandenyne tai atsiranda dėl vandens savybių nevienalytiškumo – skirtingo hidrostatinio slėgio skirtinguose gyliuose, skirtingos temperatūros ir skirtingo druskingumo.
Garso sugertis
Kai garso banga susiduria su paviršiumi, dalis jos energijos sugeriama. O kiek energijos gali sugerti terpė, galima nustatyti žinant garso sugerties koeficientą. Šis koeficientas parodo, kiek garso virpesių energijos sugeria 1 m2 kliūties. Jo reikšmė yra nuo 0 iki 1.
Garso sugerties matavimo vienetas vadinamas sabin . Jis gavo savo pavadinimą iš amerikiečių fiziko Wallace'as Clementas Sabinas, architektūrinės akustikos įkūrėjas. 1 sabin – tai energija, kurią sugeria 1 m 2 paviršiaus, kurio sugerties koeficientas yra 1. Tai yra, toks paviršius turi sugerti absoliučiai visą garso bangos energiją.
Aidėjimas
Wallace'as Sabinas
Medžiagų savybė sugerti garsą plačiai naudojama architektūroje. Studijuodamas Fogg muziejui priklausančios paskaitų salės akustiką Wallace'as Clementas Sabinas padarė išvadą, kad yra ryšys tarp salės dydžio, akustinių sąlygų, garsą sugeriančių medžiagų tipo ir ploto bei aidėjimo laikas .
Aidėjimas vadiname garso bangos atspindžio nuo kliūčių procesą ir laipsnišką jos slopinimą išjungus garso šaltinį. Uždaroje erdvėje garsas gali pakartotinai atsispindėti nuo sienų ir objektų. Dėl to kyla įvairūs aido signalai, kurių kiekvienas skamba tarsi atskirai. Šis efektas vadinamas atgarsio efektas .
Svarbiausia kambario savybė yra aidėjimo laikas , kurią Sabinas įvedė ir apskaičiavo.
Kur V - patalpos tūris,
A – bendra garso sugertis.
Kur a i – medžiagos garso sugerties koeficientas,
S i - kiekvieno paviršiaus plotas.
Jei aidėjimo laikas ilgas, garsai tarsi „klaidžioja“ po salę. Jie persidengia vienas su kitu, užgožia pagrindinį garso šaltinį, o salė pradeda klesti. Su trumpu aidėjimo laiku sienos greitai sugeria garsus ir tampa nuobodu. Todėl kiekvienas kambarys turi turėti savo tikslų skaičiavimą.
Remdamasis savo skaičiavimais, Sabinas sutvarkė garsą sugeriančias medžiagas taip, kad būtų sumažintas „aido efektas“. O Bostono simfoninė salė, kurios kūrimo metu jis buvo akustikos konsultantas, iki šiol laikoma viena geriausių salių pasaulyje.
Garsas sklinda garso bangomis. Šios bangos praeina ne tik per dujas ir skysčius, bet ir per kietosios medžiagos. Bet kokių bangų veikimas daugiausia susideda iš energijos perdavimo. Garso atveju perdavimas vyksta nedidelių judesių pavidalu molekuliniu lygmeniu.
Dujose ir skysčiuose garso banga judina molekules savo judėjimo kryptimi, tai yra bangos ilgio kryptimi. Kietose medžiagose garso vibracijos molekulės gali atsirasti ir statmena bangai kryptimi.
Garso bangos sklinda iš savo šaltinių visomis kryptimis, kaip parodyta paveikslėlyje dešinėje, kuriame matyti, kaip metalinis varpas periodiškai susiduria su liežuviu. Dėl šių mechaninių susidūrimų varpas vibruoja. Virpesių energija perduodama supančio oro molekulėms, o jos nustumiamos nuo varpo. Dėl to šalia varpo esančiame oro sluoksnyje didėja slėgis, kuris vėliau bangomis plinta į visas puses nuo šaltinio.
Garso greitis nepriklauso nuo garsumo ar tono. Visi kambaryje esantys radijo garsai, garsūs ar tylūs, aukšti ar žemi, klausytoją pasiekia tuo pačiu metu.
Garso greitis priklauso nuo terpės, kuria jis sklinda, tipo ir temperatūros. Dujose garso bangos sklinda lėtai, nes jų reta molekulinė struktūra mažai atspari suspaudimui. Skysčiuose garso greitis didėja, o kietuose jis tampa dar greitesnis, kaip parodyta toliau pateiktoje diagramoje metrais per sekundę (m/s).
Bangos kelias
Garso bangos sklinda oru panašiai kaip parodyta diagramose dešinėje. Bangų frontai nuo šaltinio juda tam tikru atstumu vienas nuo kito, kurį lemia varpo virpesių dažnis. Garso bangos dažnis nustatomas skaičiuojant bangų frontų, einančių per tam tikrą tašką per laiko vienetą, skaičių.
Garso bangos frontas tolsta nuo vibruojančio varpo.
Tolygiai įkaitintame ore garsas sklinda pastoviu greičiu.
Antrasis frontas eina paskui pirmąjį bangos ilgio atstumu.
Garso intensyvumas didžiausias arti šaltinio.
Grafinis nematomos bangos vaizdas
Gelmių skambesys
Sonaro garso bangų spindulys lengvai praeina per vandenyno vandenį. Sonaro veikimo principas pagrįstas tuo, kad garso bangos atsispindi nuo vandenyno dugno; Šis prietaisas dažniausiai naudojamas povandeninėms reljefo ypatybėms nustatyti.
Elastingos kietosios medžiagos
Garsas keliauja medinėje lėkštėje. Daugumos kietųjų kūnų molekulės yra surištos į elastingą erdvinę gardelę, kuri yra silpnai suspausta ir tuo pačiu pagreitina garso bangų praėjimą.
Vandenyje garsas sugeriamas šimtus kartų mažiau nei ore. Tačiau girdimumas vandens aplinka daug blogiau nei atmosferoje. Tai paaiškinama žmogaus garso suvokimo ypatumais. Ore garsas suvokiamas dviem būdais: oro virpesių perdavimu į ausų būgnelius (oro laidumas) ir vadinamuoju kaulų laidumu, kai garso virpesiai suvokiami ir perduodami klausos aparatui ausų kaulais. kaukolė.
Priklausomai nuo nardymo įrangos tipo, naras suvokia garsą vandenyje, kuriame vyrauja oro arba kaulų laidumas. Tūrinio šalmo, užpildyto oru, buvimas leidžia suvokti garsą per oro laidumą. Tačiau dėl garso atspindžio nuo šalmo paviršiaus neišvengiamas didelis garso energijos praradimas.
Nusileidus be įrangos arba įrangoje su sandariai prigludusiu šalmu, vyrauja kaulų laidumas.
Garso suvokimo po vandeniu ypatybė yra ir galimybės nustatyti garso šaltinio kryptį praradimas. Taip yra dėl to, kad žmogaus klausos organai yra prisitaikę prie garso greičio ore ir nustato garso šaltinio kryptį dėl garso signalo atvykimo laiko ir santykinio garso slėgio lygio skirtumo. kiekviena ausis. Prietaiso dėka ausies kaklelis ore esantis žmogus net viena ausimi sugeba nustatyti, kur yra garso šaltinis – priekyje ar už nugaros. Vandenyje viskas vyksta kitaip. Garso sklidimo greitis vandenyje yra 4,5 karto didesnis nei ore. Todėl kiekvienos ausies garso signalo priėmimo laiko skirtumas tampa toks mažas, kad nustatyti garso šaltinio kryptį tampa beveik neįmanoma.
Naudojant kietą šalmą kaip įrangos dalį, galimybė nustatyti garso šaltinio kryptį visiškai atmetama.
Biologinis dujų poveikis žmogaus organizmui
Klausimas apie biologinį dujų poveikį nebuvo iškeltas atsitiktinai ir dėl to, kad normaliomis sąlygomis ir vadinamosiomis hiperbarinėmis (t. y. aukštas kraujo spaudimas) labai skiriasi.
Yra žinoma, kad įprastas atmosferos oras, kuriuo kvėpuojame, yra netinkamas kvėpuoti pilotams dideliame aukštyje. Jis taip pat ribotai naudojamas narų kvėpavimui. Nusileidus į didesnį nei 60 m gylį, jį pakeičia specialūs dujų mišiniai.
Panagrinėkime pagrindines dujų savybes, kurios, kaip ir gryna forma, ir mišinyje su kitais, naudojami narų kvėpavimui.
Oro sudėtis yra įvairių dujų mišinys. Pagrindiniai oro komponentai yra: deguonis - 20,9%, azotas - 78,1%, anglies dioksidas - 0,03%. Be to, ore yra nedideli kiekiai argono, vandenilio, helio, neono ir vandens garų.
Atmosferą sudarančios dujos pagal poveikį žmogaus organizmui gali būti suskirstytos į tris grupes: deguonis – nuolat vartojamas „visiems gyvybės procesams palaikyti; azotas, helis, argonas ir kt. – dujose nedalyvauja. mainai; anglies dioksidas - padidintomis koncentracijomis, kad būtų kenksmingas organizmui.
Deguonis(O2) – bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos, kurių tankis 1,43 kg/m3. Jis yra nepaprastai svarbus žmonėms kaip visų organizme vykstančių oksidacinių procesų dalyvis. Kvėpavimo proceso metu deguonis plaučiuose susijungia su hemoglobinu kraujyje ir pasiskirsto visame kūne, kur jį nuolat suvartoja ląstelės ir audiniai. Priežastis yra tiekimo sutrikimas ar net jo tiekimo į audinius sumažėjimas deguonies badas, lydimas sąmonės netekimo, o sunkiais atvejais – gyvybinės veiklos nutraukimas. Ši būklė gali atsirasti, kai deguonies kiekis įkvėptame ore sumažėja normalus slėgis mažiau nei 18,5 proc. Kita vertus, padidėjus deguonies kiekiui įkvėptame mišinyje arba kvėpuojant esant slėgiui, viršijančiam leistiną ribą, deguonis pasižymi toksinėmis savybėmis – apsinuodijama deguonimi.
Azotas(N) - bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos, kurių tankis 1,25 kg/m3, yra pagrindinė dalis atmosferos oras pagal tūrį ir masę. IN Normalios sąlygos fiziologiškai neutralus, nedalyvauja medžiagų apykaitoje. Tačiau slėgiui didėjant naro panirimo gyliui, azotas nustoja būti neutralus ir 60 metrų ar didesniame gylyje pasižymi ryškiomis narkotinėmis savybėmis.
Anglies dioksidas(CO2) yra bespalvės rūgštaus skonio dujos. Jis yra 1,5 karto sunkesnis už orą (tankis 1,98 kg/m3), todėl gali kauptis apatinėse uždarų ir blogai vėdinamų patalpų dalyse.
Anglies dioksidas susidaro audiniuose kaip galutinis oksidacinių procesų produktas. Tam tikras šių dujų kiekis visada yra organizme ir dalyvauja reguliuojant kvėpavimą, o perteklius krauju nunešamas į plaučius ir pašalinamas su iškvepiamu oru. Žmogaus išskiriamas kiekis anglies dioksidas daugiausia priklauso nuo laipsnio fizinė veikla ir funkcinę organizmo būklę. Dažnai giliai kvėpuojant (hiperventiliacija), anglies dvideginio kiekis organizme mažėja, o tai gali sukelti kvėpavimo sustojimą (apnėja) ir net sąmonės netekimą. Kita vertus, jo kiekio padidėjimas kvėpavimo takų mišinyje viršija leistiną normą sukelia apsinuodijimą.
Iš kitų dujų, sudarančių orą, daugiausiai naudoja narai helis(Ne). Tai inertinės dujos, bekvapės ir beskonės. Mažo tankio (apie 0,18 kg/m3) ir žymiai mažesnį gebėjimą sukelti narkotinį poveikį, kai aukšto slėgio, jis plačiai naudojamas kaip azoto pakaitalas ruošiant dirbtinio kvėpavimo mišinius nusileidžiant į didelį gylį.
Tačiau helio naudojimas kvėpavimo takų mišiniuose sukelia kitus nepageidaujamus reiškinius. Didelis jo šilumos laidumas, taigi ir padidėjęs šilumos perdavimas iš kūno, reikalauja didesnės šiluminės apsaugos arba aktyvaus narų šildymo.
Oro slėgis. Yra žinoma, kad mus supanti atmosfera turi masę ir daro spaudimą žemės paviršiui bei visiems jame esantiems objektams. Atmosferos slėgis, išmatuotas jūros lygyje, vamzdeliuose, kurių skerspjūvis G cm2, subalansuojamas 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpeliu arba 10,33 m vandens stulpeliu, pasveriant šį gyvsidabrį ar vandenį, jų masė bus lygi 1,033 kg. Tai reiškia, kad „normalus atmosferos slėgis yra 1,033 kgf/cm2, o tai SI sistemoje atitinka 103,3 kPa *.(* SI sistemoje slėgio vienetas yra paskalis (Pa). Jei reikia konvertuoti, šie santykiai yra naudojami: 1 kgf/cm1 = 105 Pa = 102 kPa = =* 0,1 MPa.).
Tačiau nardymo skaičiavimų praktikoje naudoti tokius tikslius matavimo vienetus yra nepatogu. Todėl slėgio matavimo vienetas laikomas slėgiu, skaitiniu lygiu 1 kgf/cm2, kuris vadinamas technine atmosfera (at). Viena techninė atmosfera atitinka 10 m vandens stulpelio slėgį.
Padidėjus oro slėgiui, jis lengvai suspaudžiamas, proporcingai slėgiui sumažinant jo tūrį. Suslėgto oro slėgis matuojamas manometrais, kurie rodo perteklinis slėgis , t. y. slėgis didesnis nei atmosferos. Perteklinio slėgio vienetas žymimas ati. Pertekliaus ir atmosferos slėgio suma vadinama absoliutus slėgis(ata).
Normaliomis žemiškomis sąlygomis oras tolygiai spaudžia žmogų iš visų pusių. Atsižvelgiant į tai, kad žmogaus kūno paviršius yra vidutiniškai 1,7-1,8 m2, jį veikianti oro slėgio jėga yra 17-18 tūkst. kgf (17-18 tf). Tačiau žmogus šio spaudimo nejaučia, nes 70 % jo kūno sudaro praktiškai nesuspaudžiami skysčiai, o vidinėse ertmėse – plaučiuose, vidurinėje ausyje ir kt. – jį subalansuoja ten esančio ir susisiekiančio oro priešslėgis. su atmosfera.
Panardinus į vandenį, žmogų veikia virš jo esančio vandens stulpelio perteklinis slėgis, kuris kas 10 m padidėja 1 ati.Slėgio pokytis gali sukelti skausmingi pojūčiai ir kompresija, kurios išvengti narui turi būti tiekiamas kvėpuojantis oras, kurio slėgis lygus absoliučiam aplinkos slėgiui.
Kadangi narams tenka susidurti su suslėgto oro ar dujų mišiniais, tikslinga prisiminti pagrindinius dėsnius, kurių jie laikosi, ir pateikti keletą formulių, reikalingų praktiniams skaičiavimams.
Oras, kaip ir kitos tikros dujos ir dujų mišiniai, tam tikru apytiksliu būdu paklūsta fizikiniams dėsniams, kurie visiškai galioja idealioms dujoms.
NARIMO ĮRANGA
Nardymo įranga – tai prietaisų ir gaminių rinkinys, kurį naras dėvi tam, kad užtikrintų gyvybę ir darbą vandens aplinkoje tam tikrą laiką.
Nardymo įranga yra tinkama pagal paskirtį, jei ji gali suteikti:
žmogaus kvėpavimas dirbant po vandeniu;
izoliacija ir šiluminė apsauga nuo poveikio saltas vanduo;
pakankamas mobilumas ir stabili padėtis po vandeniu;
sauga nardant, kylant į paviršių ir dirbant;
patikimas ryšys su paviršiumi.
Priklausomai nuo sprendžiamų užduočių, nardymo įranga skirstoma:
pagal naudojimo gylį - įrangai, skirta sekliam (vidutiniam) gyliui ir giliavandenei jūrai;
pagal kvėpavimo dujų mišinio tiekimo būdą - autonominis ir žarna;
pagal šiluminės apsaugos būdą - įrenginiams su pasyviąja šilumine apsauga, šildomiems elektra ir vandeniu;
pagal izoliacijos būdą - įrangai su vandeniui atspariais „sauso“ tipo ir pralaidžiais „šlapio“ tipo hidrokostiumais.
Išsamiausią nardymo įrangos veikimo funkcinių savybių supratimą suteikia jos klasifikacija pagal kvėpavimui reikalingo dujų mišinio sudėties palaikymo metodą. Štai įranga:
vėdinamas;
su atviru kvėpavimu;
su pusiau uždaru kvėpavimu;
su uždaru kvėpavimo modeliu.
