Jak grać w Głębokie zanurzenie
- Wybierz zanurzenie i odczytaj z karty głębokość lub granicę kadłuba oraz gęstość wody.
- Ciśnienie rośnie równomiernie z głębokością: p = p₀ + ρ·g·h, gdzie ρ·g·h jest w Pa (podziel przez 1000, aby otrzymać kPa).
- Dla siły pomnóż różnicę ciśnień przez pole: F = Δp·A. Wpisz przewidywanie i naciśnij Zanurz.
- Obserwuj manometr i wykres: pomarańczowe znaczniki pokazują twoje przewidywanie obok prawdziwego ciśnienia.
Dlaczego ciśnienie rośnie z głębokością?
Na każdej głębokości woda musi utrzymać ciężar całej wody nad sobą. Słup wody o wysokości h nad 1 m² ma masę ρ·h kg i ciężar ρ·g·h N, więc woda dodaje ciśnienie ρ·g·h. W morzu to około 10 kPa na każdy metr, czyli mniej więcej jedna dodatkowa atmosfera co 10 m. Do tego dochodzi powietrze, p₀ ≈ 101 kPa, więc ciśnienie całkowite to p = p₀ + ρ·g·h. Ciśnienie zależy tylko od głębokości i cieczy, a nie od kształtu czy ilości wody: jezioro i ocean naciskają tak samo na głębokości 10 m, jeśli ich woda ma tę samą gęstość. Słodka woda jest mniej gęsta od morskiej, więc jej ciśnienie rośnie nieco wolniej. Ciśnienie naciska na każdą powierzchnię prostopadle do niej, a siła to ciśnienie razy pole. Dlatego okna łodzi podwodnej muszą być grube i dlatego zapora jest grubsza u podstawy, gdzie woda naciska najmocniej.
Model skupiony na nauce
Woda jest spokojna i nieściśliwa, więc jej gęstość jest taka sama na każdej głębokości, a g = 9,8 m/s². Powietrze naciska na powierzchnię z p₀ = 101 kPa. Łódź podwodna lub nurek schodzą równomiernie przez 2 s z głębokości początkowej do docelowej; jeśli ciśnienie najpierw osiągnie granicę kadłuba, alarm zatrzymuje zanurzanie dokładnie na tej głębokości (różnica do 0,05% od granicy nadal liczy się jako bezpieczna). W łodzi podwodnej powietrze pozostaje pod ciśnieniem 101 kPa, więc okno odczuwa tylko ρ·g·h. Głębokość zanurzenia jest dobra, jeśli jest bezpieczna z zapasem najwyżej 2%; każde inne przewidywanie z dokładnością do 2%. Odtwarzane w czasie rzeczywistym.