Medzi základné zákony šírenia zvuku patria zákony jeho odrazu a lomu na hraniciach rôznych médií, ako aj difrakcia zvuku a jeho rozptyl v prítomnosti prekážok a nehomogenit v médiu a na rozhraniach medzi médiami.

Vzdialenosť absorpcie zvuku je ovplyvnená činiteľom absorpcie zvuku, to znamená nezvratným prenosom energie zvukových vĺn na iné druhy energie, najmä na teplo. Dôležitým faktorom je tiež smer žiarenia a rýchlosť šírenia zvuku, ktorá závisí od prostredia a jeho konkrétneho stavu.

Akustické vlny sa šíria zo zdroja zvuku do všetkých strán. Ak zvuková vlna prechádza cez relatívne malú dieru, potom sa šíri do všetkých strán a nejde v nasmerovanom lúči. Napríklad zvuky ulíc, ktoré vstupujú do miestnosti cez otvorené okno, je počuť vo všetkých bodoch, nielen proti oknu.

Šírenie zvukových vĺn v blízkosti prekážky závisí od pomeru medzi veľkosťou prekážky a vlnovou dĺžkou. Ak sú rozmery prekážky v porovnaní s vlnovou dĺžkou malé, potom vlna okolo tejto prekážky obteká a šíri sa všetkými smermi.

Zvukové vlny, ktoré prenikajú z jedného média do druhého, sa odchyľujú od pôvodného smeru, to znamená, že sa lámu. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Závisí to od toho, z ktorého média zvuk vstupuje. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu vyššia, potom bude uhol lomu väčší ako uhol dopadu a naopak.

Keď na svojej ceste narazia na prekážku, odrážajú sa od nej zvukové vlny podľa striktne stanoveného pravidla - uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu - s tým súvisí pojem echo. Ak sa zvuk odráža od viacerých povrchov v rôznych vzdialenostiach, vyskytujú sa viaceré ozveny.

Zvuk sa šíri vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa čoraz väčší objem. S narastajúcou vzdialenosťou vibrácie častíc média slabnú a zvuk sa rozptyľuje. Je známe, že na zväčšenie prenosovej vzdialenosti musí byť zvuk sústredený v danom smere. Keď chceme byť napríklad počutí, priložíme si ruky k ústam alebo použijeme náustok.

Difrakcia, to znamená ohyb zvukových lúčov, má veľký vplyv na vzdialenosť šírenia zvuku. Čím heterogénnejšie je médium, tým viac sa zvukový lúč ohýba, a tým aj kratšia vzdialenosť šírenia zvuku.

Šírenie zvuku

Zvukové vlny môžu prechádzať vzduchom, plynmi, kvapalinami a pevnými látkami. V bezvzduchovom priestore vlny nevznikajú. Je ľahké to overiť jednoduchou skúsenosťou. Ak je elektrický zvon umiestnený pod vzduchotesnou kapotou, z ktorej bol vzduch evakuovaný, nebudeme počuť žiadny zvuk. Len čo je kapota naplnená vzduchom, vydá sa zvuk.

Rýchlosť šírenia vibračných pohybov z častice na časticu závisí od média. V dávnych dobách bojovníci priložili uši k zemi a detekovali tak nepriateľskú jazdu oveľa skôr, ako sa objavili v zornom poli. A slávny vedec Leonardo da Vinci v 15. storočí napísal: „Ak ste na mori, vložíte otvor do potrubia do vody a druhý koniec si priložíte k uchu, budete počuť hluk lodí veľmi ďaleko od vás.“ “

Rýchlosť šírenia zvuku vo vzduchu prvýkrát zmerala v 17. storočí Milánska akadémia vied. Na jednom z kopcov bolo inštalované delo, na druhom bolo umiestnené pozorovacie miesto. Čas bol detekovaný ako v čase snímania (bleskom), tak aj v čase prijatia zvuku. Zo vzdialenosti medzi pozorovacím stanovišťom a zbraňou a času vzniku signálu už nebolo ťažké vypočítať rýchlosť šírenia zvuku. Ukázalo sa, že sa rovnala 330 metrom za sekundu.

Vo vode bola rýchlosť šírenia zvuku prvýkrát meraná v roku 1827 pri Ženevskom jazere. Tieto dva člny sa nachádzali vo vzdialenosti 13477 metrov od seba. Na prvom bol pod dnom zavesený zvon a na druhom bol do vody spustený jednoduchý hydrofón (klaksón). Na prvom člne bol podpálený strelný prach súčasne s úderom na zvon, na druhom v okamihu záblesku pozorovateľ spustil stopky a začal čakať na zvukový signál zo zvončeka. Ukázalo sa, že zvuk sa šíri vo vode viac ako 4-krát rýchlejšie ako vo vzduchu, t.j. rýchlosťou 1 450 metrov za sekundu.

Rýchlosť šírenia zvuku

Čím vyššia je pružnosť média, tým vyššia je rýchlosť: v kaučuku50, vo vzduchu330, vo vode1450 a v oceli - 5 000 metrov za sekundu. Keby sme boli v Moskve, mohli by sme tak hlasno kričať, že zvuk dorazil do Petrohradu, potom by nás tam bolo počuť až po pol hodine, a keby sa zvuk šíril do rovnakej vzdialenosti oceľou, dostal by sa o dve minúty.

Rýchlosť šírenia zvuku je ovplyvnená stavom rovnakého média. Keď hovoríme, že zvuk sa šíri vo vode rýchlosťou 1 450 metrov za sekundu, neznamená to vôbec, že \u200b\u200bv akejkoľvek vode a za akýchkoľvek podmienok. S nárastom teploty a slanosti vody, ako aj s nárastom hĺbky a následne hydrostatického tlaku sa zvyšuje rýchlosť zvuku. Alebo si vezmite oceľ. Aj tu rýchlosť zvuku závisí tak od teploty, ako aj od kvalitatívneho zloženia ocele: čím viac uhlíka obsahuje, tým je tvrdší, tým rýchlejšie sa v ňom šíri zvuk.

Stretnutím prekážky na svojej ceste sa od nej odrážajú zvukové vlny podľa prísne stanoveného pravidla: uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu. Zvukové vlny prichádzajúce zo vzduchu sa budú takmer úplne odrážať smerom nahor od povrchu vody a zvukové vlny prichádzajúce zo zdroja vo vode sa odrážajú nadol od vody.

Zvukové vlny prenikajúce z jedného média do druhého sa odchyľujú od svojej pôvodnej polohy, t.j. lámaný. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Závisí to od toho, z ktorého média zvuk vstupuje. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu vyššia ako v prvom, potom bude uhol lomu väčší ako uhol dopadu a naopak.

Vo vzduchu sa zvukové vlny šíria vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa čoraz väčší objem, pretože vibrácie častíc spôsobené zdrojmi zvuku sa prenášajú do vzduchovej hmoty. Ako sa však vzdialenosť zväčšuje, vibrácie častíc slabnú. Je známe, že na zväčšenie prenosovej vzdialenosti musí byť zvuk sústredený v danom smere. Ak chceme, aby nás bolo lepšie počuť, priložíme si ruky k ústam alebo použijeme náustok. V takom prípade bude zvuk menej tlmený a zvukové vlny sa budú ďalej šíriť.

S nárastom hrúbky steny sa umiestnenie sonaru pri nízkych frekvenciách stredného rozsahu zvyšuje, ale „zákerná“ rezonancia zhody okolností, ktorá spôsobuje zvukové dusenie, sa začína objavovať pri nižších frekvenciách a zachytáva širšiu oblasť.

Vieme, že zvuk cestuje vzduchom. Preto to môžeme počuť. Vo vákuu nemôžu existovať žiadne zvuky. Ak sa ale zvuk prenáša vzduchom, nebude sa vďaka interakcii jeho častíc prenášať aj inými látkami? Bude.

Šírenie a rýchlosť zvuku v rôznych prostrediach

Zvuk sa prenáša nielen vzduchom. Asi každý vie, že ak si priložíte ucho k stene, vo vedľajšej miestnosti budete počuť rozhovory. V takom prípade je zvuk prenášaný stenou. Zvuky sa šíria ako vo vode, tak aj v iných prostrediach. Zvuk sa navyše šíri v rôznych prostrediach rôznymi spôsobmi. Rýchlosť zvuku sa líši v závislosti od látky.

Kuriózne je, že rýchlosť šírenia zvuku vo vode je takmer štyrikrát vyššia ako vo vzduchu. To znamená, že ryby počujú „rýchlejšie“ ako my. V kovoch a skle sa zvuk šíri ešte rýchlejšie. Je to tak preto, lebo zvuk sú vibrácie média a zvukové vlny sa rýchlejšie šíria v lepšie vodivom prostredí.

Hustota a vodivosť vody je vyššia ako hustota vzduchu a vzduchu, ale menšia ako hustota kovu. Podľa toho sa zvuk prenáša rôznymi spôsobmi. Pri prechode z jedného média na druhé sa rýchlosť zvuku mení.

Dĺžka zvukovej vlny sa tiež mení pri prechode z jedného média na druhé. Iba jeho frekvencia zostáva rovnaká. Ale práve preto dokážeme rozlíšiť, kto presne hovorí, aj cez steny.

Pretože zvuk sú vibrácie, všetky zákony a vzorce pre vibrácie a vlny sú dobre použiteľné pre zvukové vibrácie. Pri výpočte rýchlosti zvuku vo vzduchu je potrebné vziať do úvahy, že táto rýchlosť závisí od teploty vzduchu. So zvyšovaním teploty sa zvyšuje rýchlosť šírenia zvuku. Za normálnych podmienok je rýchlosť zvuku vo vzduchu 340344 m / s.

Zvukové vlny

Zvukové vlny, ako je známe z fyziky, sa šíria v elastickom prostredí. Preto sú zvuky dobre prenášané zemou. Priložené ucho k zemi môžete už z diaľky počuť zvuk krokov, kopýt a podobne.

Ako dieťa sa určite každý bavil tým, že priložil svoje ucho k zábradliu. Zvuk kolies vlakov sa prenáša po koľajniciach niekoľko kilometrov. Na vytvorenie opačného efektu absorpcie zvuku sa používajú mäkké a pórovité materiály.

Napríklad, aby sa chránila akákoľvek miestnosť pred cudzími zvukmi alebo naopak, aby sa zabránilo tomu, aby zvuky vychádzali z miestnosti von, je miestnosť spracovaná a odhlučnená. Steny, podlaha a strop sú čalúnené špeciálnymi materiálmi na báze penových polymérov. V takomto čalúnení všetky zvuky veľmi rýchlo vyblednú.

Ak zvuková vlna na svojej ceste nestretne prekážky, šíri sa rovnomerne do všetkých smerov. Ale nie každá prekážka sa pre ňu stáva prekážkou.

Po stretnutí s prekážkou v jej ceste sa môže zvuk okolo nej ohýbať, odrážať, lámať alebo absorbovať.

Difrakcia zvuku

Môžeme sa porozprávať s človekom, ktorý stojí za rohom budovy, za stromom alebo za plotom, hoci ho nevidíme. Počujeme to, pretože zvuk je schopný sa ohýbať okolo týchto objektov a prenikať do oblasti za nimi.

Schopnosť vlny ohýbať sa okolo prekážky sa nazýva difrakcia .

Difrakcia je možná, ak vlnová dĺžka zvuku presahuje veľkosť prekážky. Nízkofrekvenčné zvukové vlny sú dosť dlhé. Napríklad pri frekvencii 100 Hz je to 3,37 m. Pri znižovaní frekvencie sa dĺžka ešte zväčšuje. Zvuková vlna sa preto ľahko ohýba okolo objektov, ktoré sú jej porovnateľné. Stromy v parku nám vôbec nebránia počuť zvuk, pretože priemery ich kmeňov sú oveľa menšie ako dĺžka zvukovej vlny.

V dôsledku difrakcie zvukové vlny prenikajú štrbinami a otvormi v prekážke a šíria sa za nimi.

Umiestňujeme plochú obrazovku s otvorom v dráhe zvukovej vlny.

V prípade, keď je vlnová dĺžka zvuku ƛ oveľa väčší ako priemer otvoru D , alebo sú tieto hodnoty približne rovnaké, potom za dierou zvuk dosiahne všetky body oblasti, ktorá je za obrazovkou (oblasť zvukového tieňa). Predná strana odchádzajúcej vlny sa bude javiť ako pologuľa.

Ak ƛ iba o niečo menší ako priemer štrbiny, potom sa hlavná časť vlny šíri priamo a malá časť sa mierne rozbieha do strán. A v prípade, keď ƛ oveľa menej D , celá vlna pôjde smerom dopredu.

Odraz zvuku

Ak zvuková vlna zasiahne rozhranie medzi dvoma médiami, sú možné rôzne varianty jej ďalšieho šírenia. Zvuk sa môže odrážať od rozhrania, môže prechádzať na iné médium bez zmeny smeru alebo sa môže lámať, to znamená, že ide o zmenu jeho smeru.

Predpokladajme, že v ceste zvukovej vlny je prekážka, ktorej veľkosť je oveľa väčšia ako vlnová dĺžka, napríklad priehľadná skala. Ako sa bude zvuk správať? Pretože túto prekážku nemôže obísť, odrazí sa od neho. Za prekážkou je oblasť akustického tieňa .

Zvuk odrazený od prekážky sa volá ozvena .

Povaha odrazu zvukovej vlny môže byť rôzna. Závisí to od tvaru odrazovej plochy.

Odraz sa nazýva zmena smeru zvukovej vlny na rozhraní medzi dvoma rôznymi médiami. Keď sa odrazí, vlna sa vráti do prostredia, z ktorého prišla.

Ak je povrch rovný, zvuk sa od neho odráža rovnako ako lúč svetla v zrkadle.

Zvukové lúče odrazené od konkávneho povrchu sú zaostrené v jednom bode.

Konvexný povrch rozptyľuje zvuk.

Konvexné stĺpy, veľké lišty, lustre atď. Pôsobia rozptýlene.

Zvuk neprechádza z jedného média na druhé, ale odráža sa od neho, ak sa hustota média výrazne líši. Takže zvuk, ktorý sa objaví vo vode, neprechádza do vzduchu. Odrazom od rozhrania zostáva vo vode. Osoba stojaca na brehu rieky tento zvuk nebude počuť. Je to spôsobené veľkým rozdielom vo vlnovom odpore vody a vzduchu. V akustike sa vlnový odpor rovná súčinu hustoty média rýchlosťou zvuku v ňom. Pretože vlnový odpor plynov je oveľa menší ako vlnový odpor kvapalín a pevných látok, zvuková vlna sa odráža, keď narazí na hranicu vzduchu a vody.

Ryby vo vode nepočujú zvuk, ktorý sa objavuje nad hladinou vody, ale zreteľne rozlišujú zvuk, ktorého zdrojom je telo vibrujúce vo vode.

Lom zvuku

Zmena smeru šírenia zvuku sa nazýva lom ... Tento jav nastáva, keď zvuk prechádza z jedného prostredia do druhého a jeho rýchlosť šírenia v týchto prostrediach je odlišná.

Pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla odrazu sa rovná pomeru rýchlostí šírenia zvuku v médiu.

kde i - uhol dopadu,

r - uhol odrazu,

v 1 Je rýchlosť šírenia zvuku v prvom médiu,

v 2 - rýchlosť šírenia zvuku v druhom médiu,

n Je index lomu.

Lom svetla sa nazýva lom .

Ak zvuková vlna neklesá kolmo k povrchu, ale pod iným uhlom ako 90 °, potom sa lomená vlna bude odchyľovať od smeru dopadajúcej vlny.

Lom zvuku je možné pozorovať nielen na rozhraní medzi médiami. Zvukové vlny môžu meniť svoj smer v heterogénnom prostredí - atmosfére, oceáne.

V atmosfére je lom spôsobený zmenami teploty vzduchu, rýchlosťou a smerom pohybu vzdušných hmôt. A v oceáne sa to objavuje kvôli heterogenite vlastností vody - odlišnému hydrostatickému tlaku v rôznych hĺbkach, rôznym teplotám a rôznej slanosti.

Absorpcia zvuku

Keď sa zvuková vlna stretne s povrchom, časť jej energie sa absorbuje. A koľko energie môže médium absorbovať, je možné určiť pomocou znalosti koeficientu absorpcie zvuku. Tento koeficient ukazuje, akú časť energie zvukových vibrácií absorbuje 1 m 2 prekážky. Má hodnotu od 0 do 1.

Jednotka merania absorpcie zvuku sa nazýva sabin ... Názov dostal podľa mena amerického fyzika Wallace Clement Sabin, zakladateľ architektonickej akustiky. 1 sabin je energia absorbovaná 1 m 2 povrchu, ktorého absorpčný koeficient je 1. To znamená, že takýto povrch musí absorbovať absolútne všetku energiu zvukovej vlny.

Dozvuk

Wallace Sabin

V architektúre sa široko využíva vlastnosť materiálov absorbovať zvuk. Počas výskumu akustiky prednáškovej siene, ktorá je súčasťou novopostaveného Foggovho múzea, dospel Wallace Clement Sabin k záveru, že existuje vzťah medzi veľkosťou sály, akustickými podmienkami, typom a plochou materiálov pohlcujúcich zvuk a doba dozvuku .

Reverb nazýva sa proces odrazu zvukovej vlny od prekážok a jej postupné tlmenie po vypnutí zdroja zvuku. V uzavretom priestore sa môže zvuk mnohokrát odrážať od stien a predmetov. Vďaka tomu sa generujú rôzne ozveny, z ktorých každá znie akoby izolovane. Tento efekt sa nazýva reverb efekt .

Najdôležitejšou charakteristikou miestnosti je doba dozvuku ktoré Sabin zadal a vypočítal.

kde V. - objem miestnosti,

A všeobecná absorpcia zvuku -.

kde a i Je koeficient absorpcie zvuku materiálu,

S i - plocha každého povrchu.

Ak je doba dozvuku dlhá, zdá sa, že zvuky „brázdia“ po hale. Prekrývajú sa, prehlušujú hlavný zdroj zvuku a sála sa rozrastá. Steny s krátkym časom dozvuku rýchlo absorbujú zvuky a stávajú sa tupými. Každá izba preto musí mať vlastný presný výpočet.

Podľa jeho výpočtov umiestnil Sabin materiály pohlcujúce zvuk tak, aby sa znížil „efekt ozveny“. A Boston Symphony Hall, pre ktorú bol akustickým konzultantom, sa stále považuje za jednu z najlepších hál na svete.

Zvuk sa šíri prostredníctvom zvukových vĺn. Tieto vlny prechádzajú nielen plynmi a kvapalinami, ale aj pevnými látkami. Pôsobenie akýchkoľvek vĺn je hlavne v prenose energie. V prípade zvuku má transport formu minútových posunov na molekulárnej úrovni.

V plynoch a kvapalinách posúva zvuková vlna molekuly v smere svojho pohybu, to znamená v smere vlnovej dĺžky. V tuhých látkach môžu zvukové vibrácie molekúl prebiehať aj v smere kolmom na vlnu.

Zvukové vlny sa šíria zo svojich zdrojov do všetkých strán, ako je to znázornené na obrázku vpravo, na ktorom je kovový zvon pravidelne zrážaný s jazykom. Tieto mechanické zrážky spôsobujú, že zvon vibruje. Energia vibrácií sa prenáša na molekuly okolitého vzduchu a tie sa tlačia späť zo zvončeka. Vďaka tomu sa zvyšuje tlak vo vzduchovej vrstve susediacej so zvonom, ktorý sa potom šíri vo vlnách všetkými smermi od zdroja.

Rýchlosť zvuku nezávisí od hlasitosti alebo tónu. Všetky zvuky z rádia v miestnosti, či už hlasné alebo tiché, vysoké alebo nízke, sa dostávajú k poslucháčovi súčasne.

Rýchlosť zvuku závisí od typu média, v ktorom sa šíri, a od jeho teploty. V plynoch sa zvukové vlny šíria pomaly, pretože ich zriedená molekulárna štruktúra slabo inhibuje kompresiu. V kvapalinách sa rýchlosť zvuku zvyšuje a v pevných látkach sa stáva ešte rýchlejšou, ako je znázornené na obrázku nižšie, v metroch za sekundu (m / s).

Vlnová cesta

Zvukové vlny prechádzajú vzduchom, ako je to znázornené na obrázkoch vpravo. Vlnové fronty sa pohybujú od zdroja v určitej vzdialenosti od seba, určenej frekvenciou vibrácií zvončeka. Frekvencia zvukovej vlny sa určuje spočítaním počtu čelných vĺn, ktoré prešli daným bodom za jednotku času.

Predná strana zvukovej vlny sa pohybuje ďalej od vibrujúceho zvončeka.

V rovnomerne ohriatom vzduchu sa zvuk šíri konštantnou rýchlosťou.

Druhá predná strana nasleduje za prvým vo vzdialenosti rovnajúcej sa vlnovej dĺžke.

Sila zvuku je najväčšia v blízkosti zdroja.

Grafické znázornenie neviditeľnej vlny

Zvuk znejúci z hlbín

Lúč sonaru zvukových vĺn ľahko prechádza cez oceánsku vodu. Sonar je založený na skutočnosti, že zvukové vlny sa odrážajú od dna oceánu; toto zariadenie sa zvyčajne používa na stanovenie vlastností podvodného reliéfu.

Pružné tuhé látky

Zvuk sa šíri v drevenej doske. Molekuly väčšiny pevných látok sú naviazané na elastickú priestorovú mriežku, ktorá je zle stlačená a zároveň urýchľuje prechod zvukových vĺn.

Zvuk je absorbovaný vo vode stokrát menej ako vo vzduchu. Počuteľnosť vo vodnom prostredí je však oveľa horšia ako v atmosfére. To sa vysvetľuje zvláštnosťami ľudského vnímania zvuku. Na vzduchu je zvuk vnímaný dvoma spôsobmi: prenosom vibrácií vzduchu do ušného bubienka (vedenie vzduchu) a takzvaným vedením kostí, keď sú zvukové vibrácie vnímané a prenášané do načúvacieho prístroja kosťami lebky.

V závislosti od typu potápačského vybavenia potápač vníma zvuk vo vode s prevahou vodivosti vzduchu alebo kostí. Prítomnosť volumetrickej prilby naplnenej vzduchom umožňuje vnímať zvuk vedením vzduchu. Výrazná strata zvukovej energie je však nevyhnutná v dôsledku odrazu zvuku od povrchu prilby.

Pri zostupe bez výstroja alebo vo výbave s priliehavou prilbou prevláda kostné vedenie.

Funkciou vnímania zvuku pod vodou je tiež strata schopnosti určiť smer k zdroju zvuku. Je to spôsobené tým, že ľudské sluchové orgány sú prispôsobené rýchlosti šírenia zvuku vo vzduchu a určujú smer k zdroju zvuku v dôsledku rozdielu v čase príchodu zvukového signálu a relatívnej úrovne zvukového tlaku vnímaného každým uchom. Vďaka prístroju ušnice dokáže človek vo vzduchu určiť, kde je zdroj zvuku - spredu alebo zozadu, dokonca aj jedným uchom. Vo vode sa všetko deje inak. Rýchlosť šírenia zvuku vo vode je 4,5-krát vyššia ako vo vzduchu. Preto je rozdiel v čase príjmu zvukového signálu každým uchom taký malý, že je takmer nemožné určiť smer k zdroju zvuku.

Ak sa ako súčasť výbavy používa tvrdá prilba, je úplne vylúčená možnosť určenia smeru k zdroju zvuku.

Biologické účinky plynov na ľudský organizmus

Otázka biologického účinku plynov nebola položená náhodou a je spôsobená skutočnosťou, že procesy výmeny plynov počas dýchania človeka za normálnych podmienok a takzvaného hyperbarického (t. J. Pod vysokým tlakom) sa významne líšia.

Je známe, že obvyklý atmosférický vzduch, ktorý dýchame, je nevhodný na dýchanie pilotov vo výškových letoch. Nachádza iba obmedzené použitie na dýchanie potápačov. Pri zostupe do hĺbky viac ako 60 m je nahradený špeciálnymi zmesami plynov.

Zvážme hlavné vlastnosti plynov, ktoré sa v čistej forme aj v zmesi s ostatnými používajú na dýchanie potápačmi.

Vzduch je svojím zložením zmesou rôznych plynov. Hlavnými zložkami vzduchu sú: kyslík - 20,9%, dusík - 78,1%, oxid uhličitý - 0,03%. Vzduch navyše obsahuje v malom množstve: argón, vodík, hélium, neón a vodnú paru.

Plyny, ktoré tvoria atmosféru, je možné podľa ich účinku na ľudský organizmus rozdeliť do troch skupín: kyslík - neustále sa spotrebúva na „podporu všetkých životných procesov; dusík, hélium, argón atď. - nezúčastňujú sa na výmene plynov; oxid uhličitý - pri zvýšenej koncentrácii pre telo je škodlivé.

Kyslík (O2) je bezfarebný plyn bez zápachu a chuti s hustotou 1,43 kg / m3. Má veľký význam pre človeka ako účastníka všetkých oxidačných procesov v tele. V procese dýchania sa kyslík v pľúcach kombinuje s hemoglobínom krvi a je prenášaný do celého tela, kde je neustále spotrebovávaný bunkami a tkanivami. Prerušenie dodávky alebo dokonca pokles jej dodávky do tkanív spôsobuje hladovanie kyslíkom sprevádzané stratou vedomia a vo vážnych prípadoch ukončenie vitálnej činnosti. Tento stav môže nastať, keď obsah kyslíka v inhalovanom vzduchu klesá pri normálnom tlaku pod 18,5%. Na druhej strane, so zvýšením obsahu kyslíka v inhalovanej zmesi alebo pri dýchaní pod tlakom, nad povolené hodnoty, vykazuje kyslík toxické vlastnosti - dochádza k otrave kyslíkom.

Dusík Bezfarebný plyn bez zápachu a chuti (N) s hustotou 1,25 kg / m3 je hlavnou časťou atmosférického vzduchu podľa objemu a hmotnosti. Za normálnych podmienok je fyziologicky neutrálny, nezúčastňuje sa metabolizmu. Keď však tlak rastie s rastúcou hĺbkou ponorenia potápača, dusík prestáva byť neutrálny a v hĺbkach 60 metrov a viac vykazuje výrazné narkotické vlastnosti.

Oxid uhličitý (CO2) je bezfarebný plyn s kyslou chuťou. Je 1,5-krát ťažší ako vzduch (hustota 1,98 kg / m3), a preto sa môže hromadiť v spodných častiach uzavretých a zle vetraných miestností.

Oxid uhličitý sa vytvára v tkanivách ako konečný produkt oxidačných procesov. Určité množstvo tohto plynu je v tele vždy prítomné a podieľa sa na regulácii dýchania a prebytok sa krvou prenáša do pľúc a odstraňuje sa vydychovaným vzduchom. Množstvo oxidu uhličitého emitovaného osobou závisí hlavne od stupňa fyzickej aktivity a funkčného stavu tela. Pri častom, hlbokom dýchaní (hyperventilácia) klesá obsah oxidu uhličitého v tele, čo môže viesť k zástave dýchania (apnoe) a dokonca k strate vedomia. Na druhej strane zvýšenie jeho obsahu v respiračnej zmesi viac ako je prípustné, vedie k otravám.

Z ostatných plynov tvoriacich vzduch bolo najviac využité medzi potápačmi hélium (Nie). Je to inertný plyn bez zápachu a chuti. Vďaka nízkej hustote (asi 0,18 kg / m3) a výrazne nižšej schopnosti spôsobiť narkotické účinky pri vysokých tlakoch sa široko používa ako náhrada dusíka pri príprave umelých dýchacích zmesí pri klesaní do veľkých hĺbok.

Použitie hélia v dýchacích zmesiach však vedie k ďalším nežiaducim javom. Jeho vysoká tepelná vodivosť a následne zvýšený prenos tepla z tela si vyžaduje zvýšenú tepelnú ochranu alebo aktívne zahrievanie potápačov.

Tlak vzduchu... Je známe, že atmosféra okolo nás má hmotnosť a vyvíja tlak na povrch Zeme a všetky objekty na ňu. Atmosférický tlak meraný na hladine mora sa vyrovná v trubiciach s prierezom G cm2 stĺpcom ortuti vysokej 760 mm alebo vody vysokej 10,33 m. Ak túto ortuť alebo vodu odvážime, bude ich hmotnosť 1,033 kg. To znamená, že „normálny atmosférický tlak je 1,033 kgf / cm2, čo v systéme SI zodpovedá 103,3 kPa *. (* V systéme SI je jednotkou tlaku pascal (Pa). \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).

V praxi potápačských výpočtov je však nepohodlné používať také presné jednotky merania. Preto sa za tlakovú jednotku považuje tlak numericky rovný 1 kgf / cm2, ktorý sa nazýva technická atmosféra (at). Jedna technická atmosféra zodpovedá tlaku 10 m vodného stĺpca.

Keď tlak stúpa, vzduch sa ľahko stláča a úmerne k tlaku sa zmenšuje objem. Tlak stlačeného vzduchu sa meria tlakomermi, ktoré ukazujú pretlak tj. tlak vyšší ako atmosférický... Jednotka pretlaku je označená ati. Súčet prebytku a atmosférického tlaku sa nazýva absolútny tlak (ata).

Za normálnych pozemských podmienok na ľudí rovnomerne tlačí vzduch zo všetkých strán. Ak vezmeme do úvahy, že povrch ľudského tela je v priemere 1,7 - 1,8 m2, sila tlaku vzduchu na neho dopadajúca je 17 - 18 tisíc kgf (17-18 tf). Človek však tento tlak nepociťuje, pretože jeho telo je zo 70% zložené z prakticky nestlačiteľných tekutín a vo vnútorných dutinách - pľúcach, strednom uchu atď. - je vyvážené protitlakom vzduchu, ktorý sa tam nachádza a komunikuje s atmosférou.

Pri ponorení do vody je človek vystavený nadmernému tlaku z vodného stĺpca nad sebou, ktorý sa zvyšuje o 1 Atti každých 10 m. Zmena tlaku môže spôsobiť bolesť a stláčanie, aby sa zabránilo tomu, aby sa potápačovi musel dodávať dýchací vzduch pri tlaku rovnajúcom sa absolútnemu tlaku. prostredie.

Pretože potápači musia pracovať so zmesami stlačeného vzduchu alebo plynov, je vhodné pripomenúť základné zákony, ktoré ich upravujú, a poskytnúť niektoré vzorce potrebné na praktické výpočty.

Vzduch, podobne ako iné skutočné plyny a zmesi plynov, sa s určitou aproximáciou riadi fyzikálnymi zákonmi, ktoré sú pre ideálne plyny absolútne pravdivé.

Potápačské vybavenie

Potápačské vybavenie je sada prístrojov a výrobkov, ktoré nosí potápač na zabezpečenie života a práce vo vodnom prostredí na dané časové obdobie.

Potápačské vybavenie spĺňa svoj účel, ak dokáže:

dýchanie osoby pri výkone práce pod vodou;

izolácia a tepelná ochrana pred pôsobením studenej vody;

dostatočná pohyblivosť a stabilná poloha pod vodou;

bezpečnosť pri potápaní, výstupe na hladinu a počas práce;

spoľahlivé pripojenie k povrchu.

V závislosti od úloh, ktoré sa majú vyriešiť, sa potápačské vybavenie rozdeľuje:

podľa hĺbky použitia - pre zariadenia do malých (stredných) hĺbok a hlbokých vôd;

podľa spôsobu poskytovania zmesi dýchacích plynov - pre autonómny a hadicový typ;

spôsobom tepelnej ochrany - pre zariadenia s pasívnou tepelnou ochranou, elektricky a vodou ohrievané;

metódou izolácie - pre vybavenie vodotesnými potápačskými oblekmi „suchého“ typu a priepustného „mokrého“ typu.

Najúplnejší obraz o funkčných vlastnostiach prevádzky potápačského vybavenia poskytuje jeho klasifikácia podľa spôsobu udržiavania zloženia plynnej zmesi potrebnej na dýchanie. Tu sa rozlišuje vybavenie:

vetrané;

s otvoreným dychovým vzorom;

s polouzavretým dychovým vzorom;

s uzavretým dýchacím okruhom.