Физические свойства воды

Вязкость воды

В отличие от плотных сред, вода обладает качеством теку­чести. Отдельные молекулы воды перемещаются друг относи­тельно друга при применении внешнего усилия. Для смещения отдельных молекул необходимо приложить усилие, которое обу­словлено силами трения, возникающими между ними. Это явле­ние называется динамической вязкостью жидкости. При повыше­нии температуры ее вязкость уменьшается. Динамическая вяз­кость воды увеличивается, если в воде растворены какие-либо вещества. Так, в морской воде, содержащей неорганические эле­менты, вязкость заметно выше, чем в пресной воде. Динамиче­ская вязкость измеряется в "пуазах" (П). Один пуаз равен П=0,1 Нс, где Н - ньютон, с - секунды. На практике вязкость определяется экспери­ментально по количеству капель, проходящих через трубку диа­метром 2,8 мм.

Плотность воды

Плотностью называется масса вещества в единице его объема. Она измеряется в кг/м³. Обозначается плот­ность прописной буквой "Р".

P=M/V, где М - масса вещества, V - объем вещества.

Пресная вода при температуре 4° Цельсия имеет плотность, равную 1000 кг/м³. Морская вода при той же температуре имеет плотность, равную 1010 - 1030 кг/м³. Если сравнить плотность воды с плотностью воздуха, то вода оказывается примерно в 800 раз плотнее. Плот­ность воды в условиях земли - величина постоянная и практически не зависит от давления. На самых больших глубинах океана она равна плотности воды на ее поверхности. Поэтому, если тело при­обрело отрицательную плавучесть и начало тонуть, то, как бы не был глубоким водоем, оно опустится на его дно. Неизменная плотность воды обусловлена ее несжимаемостью, которая широ­ко используется в технике для передачи давления на расстоянии. Несжимаемость воды дает возможность развивать усилие при от­талкивании от воды, что является важным фактором для созда­ния гребковой силы.

Удельный вес тела и плавучесть тела

Удельным весом называ­ется вес вещества в единице объема. Удельный вес может изме­ряться в кг/м³, кг/дм³ и г/см³ и обозначается греческой буквой g.

g =Д/У, где: Д - вес тела, V - объем тела.

По размерности плотность и удельный вес воды мало различаются и незначительно изменя­ются в зависимости от давления и температуры воды. Удельный вес дистиллированной воды равен 1020 кг/м³ или 1 кг/дм³, или 1 г/см³. Вода, насыщенная солями, имеет удельный вес больше, чем пресная. Так морская вода имеет удельный вес от 1,15 до 1,3 г/см³.

Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в воду, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной телом жидкости. Равнодействующая этих вы­талкивающих сил проходит через центр тяжести вытесненного объема и направлена вертикально вверх. Если вес тела больше вытесненной им воды, то тело имеет отрицательную плавучесть и погружается на дно. Если вес вытесненной телом воды больше веса тела, то тело плавает по поверхности воды, и в этом случае оно имеет положительную плавучесть. Если вес вытесненной телом воды равен весу тела, то тело может находиться в неподвижном положении на любой глубине. Такая плавучесть называется нейтральной или нулевой. Практически нулевой плавучести не бывает, как не бывает абсо­лютного равенства между весом тела и весом вытесненной им воды.

Удельный вес человеческого тела при полном вдохе в среднем равен 0,92 г/см³, при выдохе в связи с уменьшением объема тела - 1,2 г/см³. Наибольший удельный вес в теле человека имеет ко­стная ткань -1,7 -1,9 г/см³, меньше удельный вес мышечной тка­ни -1,04 -1,08 г/см³ и самый малый удельный вес имеет жировая ткань - 0,92 - 0,94 г/см³. Так как удельный вес морской воды боль­ше, чем пресной, человек в ней обладает большей плавучестью, и его тело лежит более высоко, чем в пресной воде. В связи с этим в морской воде можно плыть быстрее. По этой причине международная федерация плавания не фиксирует рекордных результа­тов, показанных в морской воде.

Плавучесть тела имеет большое значение при решении вопроса, какую формировать технику движений. Пловцы с хорошей плавучестью для удержания тела в высоком положении меньше тратят для этого усилий при гребке. У таких пловцов относительные траектории движений рук при гребках вытянуты в горизонтальной плоскости, у пловцов с меньшей плавучестью больше усилий тратиться на опору руками вниз. Замечено, что плавучесть у мужчин меньше, чем у женщин, у спринтеров меньше, чем у стайеров. Критерий плавучести можно использовать для определения как специализации в плавании, так и характера технических действий.