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浮力和潜水有什么关系?

极限运动 来源:河北健康网 2023-01-05 阅读 70620 作者:李晓东 ⏱ 阅读约 7 分钟

说到浮力和潜水的关系,咱们得先聊聊浮力到底是个啥。你小时候在澡盆里玩过橡皮鸭子吧?你一松手,鸭子就自己漂上来,这就是浮力在起作用。严格来说,浮力是液体或气体对浸在里面的物体向上的托力。这个力的大小,等于物体排开的那部分液体的重量——这是古希腊的阿基米德泡在浴缸里发现的,他兴奋得光着身子跑上大街,喊“我知道了”。咱们今天不学他裸奔,但要记住这个核心:排开的液体越多,浮力越大。

潜水员在水里,身体会排开一定体积的水,这些水的重量向上托着他。如果这个托力大于他自身的重量,他就浮起来;小于,他就沉下去;刚好相等,他就悬停在水里,像宇航员在太空站里飘着一样。但问题来了,人的身体密度其实跟水差不多,稍微胖点的人脂肪多,浮力就大;瘦子肌肉密实,浮力就小。所以你在海边会看到,有人不用怎么划水就漂着,有人费半天劲还是往下沉。这不是谁的错,是身体成分不一样。

潜水的时候,浮力可不是一成不变的。最明显的变化来自呼吸。你深吸一口气,肺里充满空气,你的体积变大了,排开的水更多,浮力就猛增,人就会往上窜;你呼出气,肺瘪了,体积变小,浮力减小,人就往下掉。有经验的潜水员就靠这个来微调深度——需要上升时深吸一口,需要下降时缓缓吐气。但别憋气硬撑,憋气上升会导致肺过度膨胀,那会出危险,严重的话能把肺撑破。所以潜水教练反复强调:正常呼吸,不要憋气。

另外,潜水装备也会影响浮力。潜水服有厚薄之分,湿式潜水服里夹着许多小气泡,这能提供不少浮力。但问题是,随着下潜深度增加,水压变大,那些气泡被压缩,体积变小,浮力也就跟着变小。所以你在浅水区觉得浮力太大,老往上飘,可一旦下到十几米深,突然觉得浮力不够了,人往下沉。这时候就需要配重带来帮忙。配重带就是腰上挂的那几块铅块,用来抵消潜水服和身体自带的浮力,让你能顺利下潜。但铅块加多少,得看你的体重、潜水服厚度、还有你今天中午吃了多少饭——开个玩笑,但确实是个精细活。加多了,你沉底起不来,有危险;加少了,你老在水面扑腾,下不去。

还有一样神器:浮力补偿装置,简称BCD。它是一个可以充气放气的背心。你要是觉得太沉,就按一下按钮往里面充气,浮力增加,人就上升;要是觉得太飘,就按排气阀放气,浮力减小,人就下降。这个装置让潜水员在水里能像坐电梯一样自由控制深度。但新手容易犯的错,是忘了在上升过程中放气。因为随着上升,水压减小,BCD里的气体会膨胀,浮力骤然增大,人就会像瓶塞子一样“嗖”地窜上去,这叫“失控上升”,极易引发减压病。所以老手会边上升边慢慢排气,让自己保持缓慢平稳的速度。

说到水压,它对浮力的影响不光体现在装备上,还直接作用于你的身体。每下潜10米,压力就增加一个大气压。你体内那些空腔——比如耳朵、鼻窦、肺里的气体,都会被压缩。这就是为什么潜水时要捏住鼻子鼓气,叫“耳压平衡”,不然耳膜会被压得生疼。而浮力这个“力”,和压力是两码事,但相互影响:压力改变气体体积,气体体积改变浮力,浮力又决定你的运动方向。所以潜水员在水里,其实是在跟一个不断变化的环境打交道,需要随时感知和调整。

举一个生活化的例子吧。你见过游泳池里孩子们玩的那种浮力棒吗?就是那种泡沫做的长条,他们抱在怀里就能漂。如果那个棒子被压到水下,它受到的浮力会很大,一松手就弹上来。但如果你把棒子换成同样体积的铁棒,它立马沉底。潜水员的情况介于两者之间:通过调节肺部空气和BCD里的气体,把自己变成一根“可调密度的浮力棒”。你可以在水底保持中性浮力,既不碰底也不上浮,像一条鱼一样悬停,看着珊瑚和鱼群从身边游过,那种感觉特别奇妙。

有人可能会问:那自由潜水(不背气瓶的潜水)跟浮力又是什么关系?关系更直接。自由潜水员下水前会深吸一口气,然后屏住呼吸下潜。随着深度增加,肺里的空气被压缩,浮力越来越小,到一定深度后,身体密度甚至比水还大,人会自然下沉,这时候反而省力——很多自由潜水员会利用这个“负浮力”阶段快速下潜。但上升时就麻烦了,肺里的空气随着上升膨胀,浮力变大,人会往上冲,必须控制好速度,不然会出问题。所以他们会用肌肉力量和划水动作来抵消多余的浮力,保持匀速上升。

其实浮力和潜水的关系,说到底就是一句话:你把自己变成一块密度刚好等于水的“海绵”,然后通过改变体内气体的多少,来微调这块海绵的密度。但这个“刚好”很难,因为海水和淡水密度还不一样。海水含盐,密度比淡水大,同样的身体在海水里浮力更大。所以同样的配重,在淡水里你可能觉得刚好,到海里就浮力过剩,老漂着。反过来,从海里回到淡水湖,你又会觉得沉。所以有经验的潜水员到一个新水域,第一件事就是做浮力检查:在水面,不充气的情况下,带着正常呼吸,水面应该刚好到你的眼睛或面镜中间,这样才是合适的配重。

再往深了说,浮力还影响着潜水员的安全。要知道,水下可不像陆地,你看不见头顶的情况。如果浮力控制不好,你可能会被水底暗流推着撞上礁石,或者因为浮力突然变化而失去平衡,导致面镜进水、呼吸管脱落。这些在浅水区可能只是呛口水,但在深海,可能就是致命的事故。所以潜水课程里,花大量时间练习的就是“中性浮力控制”,让你学会用呼吸和BCD来稳定身体,像海里的海龟一样,不费力气,不惊扰生物。

我认识一个朋友,潜水新手,第一次下海,紧张得不行,BCD里充了太多气,导致腿一直往上翘,头却朝下,整个人像不倒翁一样在水里翻跟头。教练过去一把按住他,让他放气,然后慢慢调整呼吸,才稳定下来。后来他跟我说,那一刻才真正理解浮力不是单纯让你漂或者沉,而是让你在水里“拥有一个平衡”。

所以,浮力和潜水不是简单的“有关系”,而是贯穿整个潜水过程的灵魂。没有浮力,你没法在水里移动;但不懂浮力,你也没法安全潜水。它就像空气对于呼吸一样基础。下次你去游泳池,试着憋一口气沉到池底,然后慢慢吐气,感受一下身体是怎么被自己“推”上来的——那就是浮力在跟你说话。而潜水员不过是跟这个“老朋友”打了更深的交道,学会了跟它共舞。


本文内容仅供参考,不作为诊断及医疗依据。如有相关症状,请及时前往正规医院就诊。

标签: 浮力潜水关系什么
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