Физические свойства воды

К физическим свойствам воды относятся: вязкость воды, плотность воды, удельный вес и плавучесть тела.

Вязкость воды. В отличие от плотных сред вода обладает качеством текучести. Отдельные молекулы перемещаются друг относительно друга при применении внешних усилий. 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 (морская вода).

Плотность воды- это масса вещества в единице его объема. Пресная вода при температуре 4°С имеет плотность 1000 кг/м3. Если сравнить плотность воды с плотностью воздуха, то вода оказывается в 600 раз плотнее воздуха. Не сжимаемость воды дает возможность развивать усилие при отталкивании от воды, что является важным фактором для создания гребковой силы.

Удельный вес и плавучесть тела. Удельным весом называется вес вещества в единице объема.

Вода, насыщенная солями, имеет удельный вес больше, чем пресная (дистиллированная вода - 1 г/см3, морская - 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. Отрицательная плавучесть - вес тела больше вытесненной им воды и погружается на дно. Положительная плавучесть - вес вытесненной телом воды больше веса тела и оно удерживается на поверхности воды. Нейтральная (нулевая) плавучесть - вес вытесненной телом воды равен весу тела и оно находится в неподвижном положении на любой глубине. Удельный вес тела человека:

Плавучесть тела имеет большое значение при выборе техники пловца. Пловцы с хорошей плавучестью меньше тратят усилий в гребке для удержания тела в высоком положении, траектории движений при гребке руками у них вытянуты в горизонтальной плоскости. У пловцов с меньшей плавучестью больше усилий тратится на опору руками вниз. Плавучесть у мужчин меньше, чем у женщин, у спринтеров меньше, чем у стайеров.

Равновесие тела в воде

У человека, лежащего на поверхности воды в горизонтальном положении, центр сил тяжести (поясничная часть на уровне 5 поясничного позвонка) и центр выталкивающих сил (смещен на 2-3 позвонка в сторону головы) располагаются на разных вертикалях, а расстояние между ними называется плечом сил. Поскольку равнодействующие этих сил имеет разную направленность, возникает момент вращения, в результате чего ноги погружаются. Вращение тела прекратится, когда оба центра будут располагаться на одной вертикали. Это объясняется тем, что разные части тела человека имеют разные удельные веса. Ноги, которые состоят из костной и мышечной тканей, имеют больший удельный вес, чем верхняя половина тела.

Расположение центра тяжести и центра выталкивающих сил зависит от анатомических особенностей строения организма, возраста и пола человека, а также расположения частей тела (вытянуты, вдоль туловища, за головой).

Гидростатическое давление

Согласно основному закону гидростатики, открытому Паскалем: «Приложенное к поверхности жидкости внешнее давление передается жидкостью по всем направлениям одинаково». Если на поверхности воды не действует избыточное давление, т.е. давление на поверхности равно атмосферному давлению, то сила, с которой вода давит на помещенное в нее тело, равна весу столба воды, находящегося над ним.

Силы давления всегда направлены перпендикулярно к любой части погруженного тела и увеличиваются с глубиной его погружения. Так, на глубине 1 метр гидростатическая сила будет равна 100 грамм на 1 см².При погружении на 2 м давление воды удвоится и станет равным 1000 килограмм или 1 тонне, на 10 м –5 тонн и.т.д. Такие величины гидростатического давления легко переносятся человеком, т.к. большинство частей тела состоит на 70-80% из воды, не сжимаемой под действием давления. Однако необходимо знать, что не всегда легочная ткань, барабанные перепонки способны выдерживать деформации от гидростатического давления, особенно если ранее имелись их заболевания.