Flottabilité dans l'eau salée vs eau douce

Un objet est plus flottant dans l'eau salée que dans l'eau douce, mais pourquoi? La flottabilité d'un objet est déterminée par deux forces:

• La force vers le bas:égal au poids de l'objet
• La force ascendante:égal au poids de l'eau que l'objet déplace (c'est connu sous le nom de principe d'Archimède)

Les forces ascendantes et descendantes travaillent les unes aux autres. À la suite de ces forces, l'objet flottera, coulera ou restera suspendu dans l'eau. La flottabilité de l'objet peut être décrite de trois manières:

• Buérisation négative:Le poids de l'objet est supérieur au poids de l'eau qu'elle déplace. L'objet coulera.
• Positement dynamique:Le poids de l'objet est inférieur au poids de l'eau qu'elle déplace. L'objet flottera.
• Buérisation neutre:Le poids de l'objet est exactement égal au poids de l'eau qu'elle déplace. L'objet restera suspendu à mi-eau et ne fera ni flottera ni couler.

L'eau salée pèse plus que l'eau douce

Un pied cube d'eau salée pèse (en moyenne) 64,1 lb, tandis qu'un pied cube d'eau douce ne pèse que 62,4 lb. La raison de la différence de poids est que l'eau salée a du sel dissous dedans.

La dissolution du sel dans l'eau augmente la densité de l'eau ou la masse par unité de volume. Lorsque du sel est ajouté à l'eau, il réagit avec les molécules d'eau, formant une liaison polaire avec l'eau qui réorganise le sel et les molécules d'eau avec un effet inhabituel:

Un pouce cube de sel ajouté à un volume d'eaune va pasAugmentez le volume d'eau par un pouce cube. Une explication simpliste est que les molécules d'eau se cachent étroitement autour des molécules de sel - se rapprocher de plus en plus que lorsque le sel n'est pas présent. Lorsqu'un pouce cube de sel est ajouté à un volume d'eau, le volume d'eau augmentemoinsqu'un pouce cube.

Un pied cube d'eau salée contient plus de molécules qu'un pied cube d'eau douce et, par conséquent, pèse plus.

Rappelons que le principe d'Archimède indique que la force ascendante sur un objet submergé est égale au poids de l'eau qu'elle déplace. L'eau salée pèse plus que l'eau douce, il exerce donc une plus grande force ascendante sur un objet immergé. Un objet qui déplace un pied cube d'eau douce connaîtra une force ascendante de 62,4 livres, tandis que le même objet dans l'eau salée connaîtra une force ascendante de 64,1 livres.

Changer entre l'eau douce et l'eau salée

À ce stade, il est possible de faire des prédictions générales sur la flottabilité d'un objet (ou d'un plongeur) lorsqu'elle est déplacée de l'eau fraîche à l'eau salée et vice-versa. Considérez les cas suivants:

• Un objet qui est dynamique neutre dans l'eau douce flottera lorsqu'il est placé dans de l'eau salée.Dans l'eau douce, le poids de l'objet est exactement égal au poids de l'eau qu'elle déplace, et les forces vers le bas et vers le haut de l'objet sont égales. Lorsque l'objet est déplacé vers l'eau salée, le poids de l'eau qu'elle déplace augmentera et la force ascendante sera supérieure à la force vers le bas. L'objet sera positivement dynamique dans l'eau salée.
• Un objet qui est dynamique de manière neutre dans l'eau salée coulera lorsqu'il est placé dans de l'eau fraîche.Dans l'eau salée, le poids de l'objet est exactement égal au poids de l'eau qu'elle déplace, et les forces ascendantes et descendantes de l'objet sont égales. Lorsque l'objet est déplacé vers l'eau douce, le poids de l'eau qu'elle déplace diminuera et la force vers le bas sur l'objet sera supérieure à la force ascendante. L'objet sera négativement dynamique dans l'eau douce.
• Un objet qui est dû négativement ou positivement dans l'eau salée deviendra plus négativement dynamique lorsqu'il est placé dans l'eau douce, mais nous ne pouvons pas prédire s'il va couler ou flotter sans plus d'informations.Un objet connaîtra une force ascendante plus faible dans l'eau douce que dans l'eau salée et sera moins flottante dans l'eau douce. Cependant, pour déterminer si l'objet coulera ou flottera, il est nécessaire de connaître le poids exact de l'objet et le poids exact de l'eau qu'il déplace.
• Un objet qui est négativement ou positivement dynamique dans l'eau douce deviendra plus positivement dynamique lorsqu'il est placé dans de l'eau salée, mais nous ne pouvons pas prédire s'il va couler ou flotter sans plus d'informations.Un objet connaîtra une force ascendante plus forte dans l'eau salée que dans l'eau douce et sera plus dynamique dans l'eau salée. Cependant, pour déterminer si l'objet coulera ou flottera, il est nécessaire de connaître le poids exact de l'objet et le poids exact de l'eau qu'il déplace.

Pondérer un plongeur

Il est clair qu'un plongeur sera plus positivement dynamique dans l'eau salée que dans l'eau douce et devra ajuster ses poids en conséquence. Le plongeur devra prendre plus de poids dans l'eau salée qu'il n'aura besoin pour transporter de l'eau douce. La quantité de poids que le plongeur doit transporter dépendra de divers facteurs, notamment sa masse corporelle, sa protection contre l'exposition, le type de réservoir qu'il transporte et son équipement de plongée.

La ceinture de poids d'un plongeur n'est qu'un petit pourcentage de son poids total; Son poids corporel, son réservoir et son équipement de plongée contribuent également à son poids et à la force vers le bas sur son corps. Les plongeurs changent souvent de combinaisons de jonction (ou de drys) et d'autres équipements lors de la modification des emplacements de plongée, et la force ascendante sur le plongeur peut varier en fonction de ces facteurs, ainsi que selon le type d'eau.

Il est impossible de prédire le changement de poids nécessaire pour un plongeur individuel sans connaître son déplacement d'eau, son poids total et la salinité de l'eau dans laquelle il plongera. Le moyen le plus simple pour un plongeur de déterminer la pondération appropriée est d'effectuer un test de flottabilité lors de la transition entre l'eau douce et salée, et chaque fois qu'il change un morceau de son équipement de plongée. Cependant, étant donné que tous les facteurs restent les mêmes, à l'exception du type d'eau, un plongeur peut avoir presque doubler son poids lorsqu'il se déplaçait de l'eau fraîche à l'eau salée ou de le faire de moitié lorsqu'il est passé du sel à l'eau douce.

Considérations supplémentaires

Pour rendre les choses plus compliquées, la salinité de l'eau salée varie dans le monde. Certains plans d'eau peuvent être plus salés que d'autres. Bien sûr, un plongeur sera plus positif dans l'eau plus salée. Le poids moyen d'un pied cube d'eau salée est de 64,1 lb, mais en mer Morte, un pied cube d'eau pèse environ 77,3 lb! Un plongeur serait beaucoup plus dynamique en mer Morte.

La température affecte également la densité de l'eau. L'eau froide est plus dense que l'eau tiède. L'eau atteint sa densité maximale à environ 39,2 ° F, et un plongeur qui s'aventure dans de l'eau très froide peut remarquer qu'il est un peu plus négatif que dans l'eau plus chaude.

De nombreux sites de plongée nécessitent un plongeur pour se déplacer à travers des couches de différentes températures d'eau (thermoclines) ou des couches de salinités différentes (haloclines). Un plongeur se déplaçant entre ces couches remarquera des changements dans sa flottabilité.

Les objets (tels que les plongeurs) seront plus flottants dans l'eau salée que dans l'eau douce. Prédire la flottabilité d'un plongeur nécessite de connaître son poids total, y compris l'équipement, ainsi que le poids de l'eau qu'il déplace. Il est beaucoup plus facile d'effectuer un contrôle de flottabilité avant une plongée que de tenter de déterminer mathématiquement la quantité de poids qu'un plongeur doit transporter. De plus, les plongeurs qui utilisent des réservoirs en aluminium devront se pondronner pour compenser le changement de flottabilité du réservoir pendant une plongée; Un réservoir en aluminium deviendra plus positivement dynamique lorsqu'il est vidé.