無重力?ウエイトと浮力の関係(浮力)

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こんにちは!ココモの唐土です。

今回はダイビングの場面での「アルキメデスの原理」についてです。例えばプール[1]ここでのプールは全て淡水とします。練習と海での練習でのウエイトをどれくらい変えるかもこれで説明できますね。

「アルキメデスの原理」・・・日常生活ではほぼ全く必要ない…むかーし学校で習った原理ですね。でもこれがあるからこそ「宙(ソラ)を飛ぶ」様な、「海宙遊泳(ウチュウユウエイ)」の様な、そんな素敵なダイビングが可能となります。中性浮力・・・誰もが一度はジックリ練習に励んだことがあるのではないでしょうか?

本当に無重力の世界?

27[1]「ダイビングをすると無重力が楽しめますよ!」とよく聞きますが、無重力ではありません・・・^_^;

重力はしっかりあり、更に浮力もあるというのが正確です。

上下が分かったり、ウエイトやタンクの重さを感じたりフィンによって足が浮いたり沈んだりすることで実感できます。

重力と浮力のバランスを取りつつ、浮力を調整することで無重力っぽいということです。ただ、何もしなくて無重力よりこのテクニックの習得と上達が楽しみとなります。何でもできなかったことができるようになるという達成感は興奮しますね!

http://cocomo.jp/?p=1674

アルキメデスの原理

ダイバーが浮力を調整するのは全てこの原理によります。感覚で行うことも大切ですが、プロとしては原理を理解し、数値で把握できるようになっていたいものです。

液体中に沈んでいる物体は[2]物体の一部または全部であっても、その物体によって置き換えられた液体の重さに等しい上向きの浮力を受ける。

BCに置き換えられた液体

bcj4000_main[1]「置き換えられた液体の重さ」と言われても…これはイメージしにくいですね…。

器材をよく知っているダイバーはBCジャケットにどれくらいの浮力(体積)があるかを知っています。

つまり膨らみの感覚だけでおおよそ何リットル膨らんでいるか、どれくらいの浮力があるかを理解しています。

※カタログ上のBCごとの浮力数値は試験方法が統一されていない為、同じ10kgfの浮力と表示されたBCでも、実際の浮力が同じだとは限りません。

アルミタンクと浮力の微妙な関係

http://cocomo.jp/?p=1704

液体の重さ

液体の重さ(浮力)は比重によって変わります。つまりプールと海では比重が異なるので浮力が異なるということになります。海の方が浮きやすいということは、海水の方が淡水より比重が大きいということです。

  • ここでは比重は次の通りとします
    • 淡水 1.00
    • 海水 1.03
淡水と海水での浮力の変化

海水から淡水、淡水から海水へ、ある浮力である物体を移動させたとき、各物体の状態はどうなるか?

海水・淡水①海水で下記の状態 → 淡水

  • プラス浮力
  • 中性浮力
  • マイナス浮力

淡水で下記の状態 → 海水

  • プラス浮力
  • 中性浮力
  • マイナス浮力

[詳細]

海水・淡水②[1]

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数値化した浮力に慣れる

では、次の練習問題で、感覚的なものではなく、数値で把握できるように練習してみましょう。

海水中に中性浮力で65kgのものが浮いています。体積は?

アルキメデス2イメージとしては・・・65kgの体重の人が水中で浮かんでいるようなイメージでしょうか。通常、スキンダイビングではスノーケル器材やスーツ、ウエイトなどをつけていますが今回はそういうのは無視して、「単純に人が海中に居る場合」として解いてみましょう。

これからダイビングのプロになられるには現実の場面に当てはめつつ問題に取り組む必要があります。そうできるかどうかが、プロの資格を取得したのち、人に喜ばれながら楽しく続けられるか、すぐに「こんなはずじゃなかった・・・」とやめてしまうかの分かれ目です。

  1. 約 63 ㍑
  2. 約 65 ㍑
  3. 約 67 ㍑
  4. このデータでは判断できない

[詳細]

  1. まず考えるのは・・・体積の”数値”は”65″より大きいか小さいか
  2. 次に海水は・・・浮きやすい
  3. つまり・・・体積は小さいはず!
  4. 1.03を掛けるか割るか・・・小さいのだから割る!

A. a 65 ÷ 1.03 = 63.1

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サーチ&リカバリーの様なコースをイメージ

ここからは更に、プール、海、BC、リフトバッグなど、現実的なダイビングシーンにアルキメデスの原理をあてはめ、数値で浮力を把握してみましょう。

リフトバッグで物体を引き上げる①

Q.水面に引き上げる時、リフトバッグに入れる空気のおよその量は?

  • 対象物の重量 500kg
  • 環境 淡水 水深30m

選択肢

  1.  515㍑
  2.  500㍑
  3.  486㍑
  4.  このデータでは判断できない

[詳細]

A. d. このデータでは判断できない

物体を引き上げるのは中性浮力(=重さと浮力がイコールの状態)

つまり、物体の体積が分からないと現在の浮力が分からないから、リフトバックでプラスすべき浮力も分からない。

※深さはこの問題を解くには関係ないです。

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リフトバッグで物体を引き上げる②

Q.水面に引き上げる時、リフトバッグに入れる空気のおよその量は?

  • 対象物の体積 300㍑、重さ 400kg
  • 環境 海水 水深40m

選択肢

  1.  100㍑強
  2. 100㍑弱
  3. 90㍑強
  4.  90㍑弱
  5. このデータでは判断できない

[詳細]

A. d. 90㍑弱

浮力

※深さはこの問題を解くには関係ないです。

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ドラム缶で物体を引き上げる

Q.水面に引き上げる時、ドラム缶に入れる空気のおよその量は?

  • 対象物の体積 350㍑、重さ 400kg
  • 環境 淡水 水深40m
  • ドラム缶の体積 200㍑、重さ 考えないとする

選択肢

  1.  50㍑強
  2.  約50㍑
  3.  50㍑弱
  4.  柔軟性のないドラム缶は空気をフルに満たす
  5. このデータでは判断できない

[詳細]

A. b. 約50㍑

浮力2

※深さはこの問題を解くには関係ないです。

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まとめ

スーパーに買い物に行くと、おおよそで買い物すれば目安の料金に、電車でふと目が覚めれば降りる予定の駅・・・ここまで自然に浮力についてイメージできると良いですね。

現場だけでは根拠に欠けやすく、机上だけでは経験に欠けます。ココモではプロコースはもちろん、特にプロコース後において能力を最大限に引き出す「カリキュラム」「アイテム」を用意してお待ちしています。

浮力 tusa bc

TUSA BC

浮力 bism bc

Bism BC

注釈   [ + ]

1. ここでのプールは全て淡水とします。
2. 物体の一部または全部であっても
世界の海をあたなの舞台に!

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