Ett föremål är mer flytande i saltvatten än i sötvatten, men varför? Ett objekts flytkraft bestäms av två krafter:
- Den nedåtgående kraften: lika med vikten på objektet
- Den uppåtgående kraften: lika med vikten av det vatten som objektet förskjuter (detta kallas Archimedes 'princip)
De uppåtgående och nedåtgående krafterna arbetar i motsättning till varandra. Som ett resultat av dessa krafter kommer objektet antingen att flyta, sjunka eller förbli hängande i vattnet. Objektets flytkraft kan beskrivas på ett av tre sätt:
- Negativt flytande: Föremålets vikt är större än vikten på vattnet det förskjuter. Objektet sjunker.
- Positivt flytande: Föremålets vikt är mindre än vikten på vattnet det förskjuter. Objektet kommer att flyta.
- Neutralt flytande: Föremålets vikt är exakt lika med vikten på vattnet det förskjuter. Föremålet kommer att förbli upphängt mitt i vattnet och kommer varken att flyta eller sjunka.
Saltvatten väger mer än färskvatten
En kubikfot saltvatten väger (i genomsnitt) 64.1 pund, medan en kubikfot sötvatten väger endast 62.4 pund. Orsaken till skillnaden i vikt är att saltvatten har salt upplöst i sig.
Upplösning av salt i vatten ökar vattentätheten eller massan per volymenhet. När salt tillsätts till vatten reagerar det med vattenmolekylerna och bildar en polär bindning med vattnet som omorganiserar salt- och vattenmolekylerna med en ovanlig effekt:
En kubikcentimeter salt tillsatt till en volym vatten ökar inte vattenvolymen med en kubikcentimeter. En förenklad förklaring är att vattenmolekylerna packar sig tätt runt saltmolekylerna - klämmer sig närmare varandra än när saltet inte finns. När en kubikmeter salt tillsätts till en volym vatten ökar volymen vatten med mindre än en kubikcentimeter.
En kubikfot saltvatten innehåller fler molekyler än en kubikfot färskvatten och väger därför mer.
Kom ihåg att Archimedes princip säger att den uppåtgående kraften på ett nedsänkt föremål är lika med vikten på vattnet som det förskjuter. Saltvatten väger mer än sötvatten, så det utövar en större uppåtgående kraft på ett nedsänkt föremål. Ett föremål som förskjuter en kubikfot färskt vatten kommer att uppleva en uppåtgående kraft på 62.4 pund, medan samma föremål i saltvatten kommer att uppleva en uppåtgående kraft på 64.1 pund.
Växling mellan färskvatten och saltvatten
Vid denna tidpunkt är det möjligt att göra några allmänna förutsägelser om ett objekts (eller en dykares) flytkraft när det flyttas från färskt till saltvatten och vice versa. Tänk på följande fall:
- Ett föremål som är neutralt flytande i sötvatten kommer att flyta när det placeras i saltvatten. I färskvatten är objektets vikt exakt lika med vikten på vattnet det förskjuter, och de nedåtgående och uppåtgående krafterna på objektet är lika. När objektet flyttas till saltvatten ökar vikten på det vatten som det förskjuter och den uppåtgående kraften blir större än den nedåtgående kraften. Objektet kommer att vara positivt flytande i saltvatten.
- Ett föremål som är neutralt flytande i saltvatten sjunker när det placeras i sötvatten. I saltvatten är föremålets vikt exakt lika med vikten av det vatten som det förskjuter, och de uppåt och nedåtgående krafterna på föremålet är lika. När föremålet flyttas till färskvatten kommer vikten på det vatten det förskjuter att minska och den nedåtgående kraften på objektet blir större än uppåtgående kraft. Objektet kommer att vara negativt flytande i färskvatten.
- Ett föremål som är negativt eller positivt flytande i saltvatten blir mer negativt flytande när det placeras i färskvatten - men vi kan inte förutsäga om det kommer att sjunka eller flyta utan mer information. Ett föremål kommer att uppleva en svagare uppåtgående kraft i sötvatten än i saltvatten och kommer att vara mindre flytande i sötvatten. För att avgöra om objektet kommer att sjunka eller flyta, är det dock nödvändigt att känna till objektets exakta vikt och den exakta vikten på det vatten det förskjuter.
- Ett föremål som är negativt eller positivt flytande i färskvatten kommer att bli mer positivt flytande när det placeras i saltvatten - men vi kan inte förutsäga om det sjunker eller flyter utan mer information. Ett objekt kommer att uppleva en starkare uppåtgående kraft i saltvatten än i sötvatten och kommer att vara mer flytande i saltvatten. För att avgöra om objektet kommer att sjunka eller flyta, är det dock nödvändigt att känna till den exakta vikten på objektet och den exakta vikten på vattnet det förskjuter.
Vägning av en dykare
Det är tydligt att en dykare kommer att vara mer positivt flytande i saltvatten än han kommer att vara i sötvatten, och kommer att behöva justera sina vikter därefter. Dykaren måste bära mer vikt i saltvatten än han kommer att behöva bära i sötvatten. Mängden vikt dykaren måste ha beror på en mängd olika faktorer, inklusive hans kroppsmassa, hans exponeringsskydd, vilken typ av tank han bär och hans dykutrustning.
En dykares viktbälte är bara en liten andel av hans totala vikt. hans kroppsvikt, tank och dykutrustning bidrar också till hans vikt och den nedåtgående kraften på hans kropp. Dykare byter ofta våtdräkter (eller torrdräkter) och andra redskap när du byter dykplatser, och dykarens uppåtgående kraft kan variera beroende på dessa faktorer, liksom beroende på vattentyp.
Det är omöjligt att förutsäga den nödvändiga viktförändringen för en enskild dykare utan att känna till hans vattenförskjutning, totala vikt och salthalten hos vattnet han kommer att dyka i. Det enklaste sättet för en dykare att bestämma korrekt viktning är att utföra ett flytförmåga när som helst växla mellan färskt och saltvatten, och när han byter en del av sitt dykutrustning. Men med tanke på att alla faktorer förblir desamma utom vattentypen, kan en dykare behöva nästan fördubbla sin vikt när han går från färskt till saltvatten eller halvera den när man byter från salt till färskvatten.
Ytterligare överväganden
För att göra saken mer komplicerad varierar saltvattens salthalt över hela världen. Vissa vattendrag kan vara saltare än andra. Naturligtvis kommer en dykare att vara mer positivt flytande i saltare vatten. Medelvikt för en kubikfot saltvatten är 64.1 pund, men i Döda havet väger en kubikfot vatten cirka 77.3 pund! En dykare skulle vara betydligt mer flytande i Döda havet.
Temperaturen påverkar också vattentätheten. Kallt vatten är tätare än varmt vatten. Vatten når sin maximala densitet vid cirka 39.2 ° F, och en dykare som vågar in i mycket kallt vatten kanske märker att han är lite mer negativt flytande än i varmare vatten.
Många dykplatser kräver en dykare för att röra sig genom lager med olika vattentemperaturer (termokliner) eller lager med olika salthalt (haloklinor). En dykare som rör sig mellan dessa lager kommer att märka förändringar i hans flytkraft.
Föremål (som dykare) kommer att vara mer flytande i saltvatten än i sötvatten. Att förutsäga en dykares flytkraft kräver att man känner till sin totala vikt, inklusive redskap, samt vikten på det vatten han förskjuter. Det är mycket lättare att utföra en flytkontroll före ett dyk än att försöka matematiskt bestämma vikten som en dykare ska bära. Dessutom måste dykare som använder aluminiumtankar väga sig för att kompensera tankens flytförändring under ett dyk. en aluminiumtank blir mer flytande när den töms.