A mindennapi búvártudomány – Arkhimédész

Most induló sorozatunkban olyan emberekről fogunk írni, akik közvetlenül vagy közvetetten hozzájárultak búvárkodásban alkalmazott tudományok, törvények, szabályok, felszerelések, stb megszületéséhez. Az ötlet felmerülésekor szinte nyilvánvaló volt, hogy a sorozat első tagja Arkhimédész, és a róla elnevezett törvény lesz.20020614arkhimede

“Noli turbare circulos meos” avagy – Ne zavard köreimet! – állítólag ezzel a mondattal próbálta elzavarni Arkhimédész azt a római katonát, aki a második pun háború idején összetaposta a homokba rajzolt ábráit Siracusa elestekor. Bár a katona nem kegyelmezett neki, de Arkhimédész neve fennmaradt, és mind a mai napig a világ egyik legnagyobb hatású tudósának tartják. Olyan dolgok fűződnek a nevéhez, mint az Arkhimédeszi-csavar, amellyel vizet lehet a magasba juttatni, de tervezett nagy súlyok megemeléséhez csigasort, nagy pontossággal megbecsülte a Pí értékét, megjósolta a Nap, Hold és a bolygók mozgását, hogy csak néhányat említsünk. Egyes vélekedések szerint ha az integrálszámításra vonatkozó feljegyzései nem tűnnek el majd kétezer évre, akkor ma a matematika tudománya kb. 500 évvel előrrébb járna.

A búvárkodásban alapvető fontosságú, felhajtóerőre vontakozó törvény felismerése is az ő nevéhez fűződik. Ez az Arkhimédész törvénye, mely kimondja, hogy a testre ható felhajtóerő egyenlő a test által kiszorított folyadék (vagy gáz) súlyával.

De, hogyan született meg a felhajtóerő törvénye? Egyszer Hérón király megkérte a neves tudóst, hogy vizsgálja meg az isteneknek ajándékul készített koronáját: nem kevert-e az ötvösmester ezüstöt az aranyba? Arkhimédész sokáig törte a fejét, hogyan lehetne eldönteni. Egyszer aztán fürdőzés közben hirtelen megvilágosodott előtte a megoldás. A kádba merülve a felesleges víz kifolyt. Általában: annyi vizet szorítunk ki, mint amekkora térfogatú részünk a vízbe merül. Így van ez más anyagokkal is, pl. az arannyal és az ezüsttel is. Arkhimédész fogott egy – a koronával azonos tömegű – színarany és egy színezüst tömböt. Az arany sűrűsége nagyobb az ezüsténél, így kevesebb vizet szorít ki. A koronát víz alá merítve azt találta, hogy az aranytömb több, az ezüsttömb viszont kevesebb vizet szorít ki, tehát a korona a két anyag ötvözete volt. Így bebizonyosodott az ötvösmester bűne.vizbemerul

A hétköznapi búvárkodásban ez azt jelenti, hogy ha a lebegőképességet szabályzó eszközeinkbe (BC és szárazruha) gázt engedünk, akkor a felhajtóerő növekszik, mivel a térfogatunk megnövekedett, míg a súlyunk mondhatni változatlan maradt, azaz felfelé mozgunk. Ha gázt engedünk ki a BC-ből, akkor a térfogatunk csökken, ezáltal a felhajtőerő is, a súlyunk kvázi változatlansága mellett. Érdekesség, hogy a tengeralattjárók a törvényt más szempontból alkalmazzák. Ők a térfogatot tartják változatlanul és a hajó súlyát változtatják a víz ki-be szivattyúzásával a ballaszttartályokból és így szabályozzák a függőletengeralattjaroges irányú mozgásukat.

A térfogaton és a test tömegén kívül még a kiszorított közeg súlyáról is érdemes szót ejteni, ugyanis ezzel is számolnunk kell. Ez a gyakorlatban leggyakrabban az édes és a sós víz közötti felhajtóerő különbségben jelentkezik. Mivel a sós víz sűrűbb (nehezebb), ezért sokkal több súlyra van szükségünk a lemerüléshez. A tengerek vizei átlagosan 3,5 %-kal sűrűbbek (sósabbak) az édesvíznél. Van persze ahol ez az érték kevesebb, mint például a Balti-tengeré (kb 1 %), és van ahol több: például az erős nyári párolgás miatt a Vörös-tenger sótartalma elérheti a 4%-ot is. Mit is jelent ez a búvár számára? Azt, hogy a búvár által kiszorított sós víz súlya 3,5 %-kal több, mint ugyanennyi édesvízé.

Egy 80 kg-os testsúllyal és egy átlagos monopalackos felszereléssel számolva ez kb 100-110 liter vizet jelent. A súlykülönbség ebben az esetben 3,5-4 kg körül van, azaz azonos felszerereléssel merülve ennyivel kell több súlyt magunkkal vinnünk sós vízbe, mint édesbe.

Arkhimédész törvényét a merülés minden másodpercében alkalmazzuk, de a vizen kívül is nap mint nap találkozunk vele, és annyira természetesnek vesszük, hogy nem is gondolunk rá. Mit is írhatnék még: köszönjük Arkhimédész!