Teoría de Buceo IDC - Física Completa "de un vistazo"

Si ya tiene un conocimiento firme de la física de IDC, tal vez no quiera leer todas las demás publicaciones y solo necesite recordatorios rápidos. Esta publicación es para presentarte toda la teoría del buceo en una presentación rápida "de un vistazo". Si necesita información más detallada, haga clic en cada encabezado para ser redirigido a ese blog específico.

Comprensión sobre el agua, el calor, la luz, el sonido y los gases.

La flexión de la luz se llama REFRACTION haciendo que los objetos aparezcan 33% MÁS grande y 25% más cerca bajo el agua (Ratio 4:3).

El agua absorbe el color. El rojo es el primer color en ir. VISUAL REVERSAL es cuando los objetos parecen estar más lejos; esto es causado por la TURBIDIDAD creando partículas suspendidas en el agua.

Cambiar la velocidad de la luz hace que la luz se doble. En el buceo, lo que más nos afecta es la curvatura de la luz cuando pasa del agua a través del cristal al aire de la máscara.

La conducción se refiere a la transmisión de calor a través del contacto directo. Este tipo de transferencia de calor afecta más a los buceadores, por lo que es importante llevar un traje de neopreno bien equipado

El agua conduce el calor 20 veces mejor que el aire.

Convección que implica transmisión de calor a través de fluidos.

La radiación, la transmisión de calor a través de ondas electromagnéticas también afecta a los buceadores.

El sonido viaja 4 veces más rápido debido a su elasticidad y densidad, lo que hace que el sonido parezca provenir de la parte superior.

Sobre el agua, podemos determinar la dirección de un sonido por la diferencia de minutos entre cuando un sonido llega a un oído, y cuando llega a la otra.

Bajo el agua, los sonidos llegan a nuestros oídos casi simultáneamente, lo que dificulta determinar la dirección desde la que viene un sonido.

Esto puede ser un problema cuando hay un barco por encima, ya que puede ser difícil determinar qué tan cerca está el barco, o la dirección que está viajando. Lo mejor que puedes hacer cuando escuchas un barco es permanecer cerca de la parte inferior hasta que el sonido desaparezca y luego salir a la superficie junto a tu flotador de buceo o tu propio barco de buceo.

Examen de Agua, Calor, Luz, Sonido y Gases

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Principio de Arquímedes

Arquímedes’ principio establece que la fuerza boyante hacia arriba que se ejerce sobre un cuerpo sumergido en un fluido ya sea total o parcialmente sumergida, es igual al peso del fluido que el cuerpo desplaza.

Constante 1 litro de agua salada =1,03 kg

1 litro de agua dulce =1,00 kg

La definición de kilogramo es exactamente 1 litro de agua dulce.

Parte 1

1. Un objeto que pesa menos que el agua que desplaza flota y tiene una flotabilidad positiva. (tambien expresa que el agua desplazada pesa mas que el pero del objeto)

La flotabilidad se expresa como un número positivo, como "dos kilogramos positivos".

2. Un objeto que pesa lo mismo que el agua que desplaza ni flota ni se hunde. Se llama flotabilidad neutra y agregar o quitar peso hará que se hunda o flote.

3. Un objeto que pesa más que el agua que desplaza se hundirá y se dice que flota negativamente. (tambien expresa que el agua desplazada pesa menos que el pero del objeto)

Su flotabilidad se expresa como un número negativo, como “dos kilogramos negativos”.

Si un objeto tiene flotabilidad neutra en agua de mar y lo llevas a agua dulce, el objeto se hundirá.

Si un objeto tiene flotabilidad neutra en agua dulce y lo llevas a agua de mar, flotará

Parte 2

Para determinar la flotabilidad de un objeto necesitas determinar 3 cosas

Piensa Open Water Diver (Buzo de Aguas Abiertas)

1. Open (O) objetos y su peso = kg (fuerza hacia abajo)

2. Water (W) agua = (agua salada o fresca)

3. Diver (D) desplazamiento = (litros)

A partir de ahí, puede determinar el peso del agua desplazada.

ECUACIONES

Arquímedes afirma que necesitamos determinar el peso del desplazamiento, por lo que aquí es donde siempre comenzamos la ecuación.

Piensa en Master Scuba Diver

1 Master (M)ultiplica (lts a kgs)

Desplazamiento (D) (lt) x agua salada o agua fresca (W) = peso del agua desplazada (kg) (la fuerza hacia arriba)

2 Scuba (S)ustrae

Peso del agua desplazada – el peso del objeto (O) = Flotabilidad (+ve -ve neutral)

(kg a kg) Es aquí donde hacemos al objeto neutral y donde X+ve kg o X-ve kg (X siendo la cantidad dada en el examen) ± kgs aquí

3 Diver (D)ivide (kgs a lts)

Flotabilidad en kgs + agua salada o agua fresca (W) = cantidad de desplazamiento (lt)

La profundidad (ya sea en agua salada o agua dulce) no tiene efecto en la determinación de la flotabilidad

Ej. 1 Usted planea recuperar un motor fuera de borda de 150 kg en agua de mar que desplaza 60 litros y se encuentra a 30 m. ¿Cuánto aire debe poner en un dispositivo de elevación para que el motor tenga una flotabilidad neutra?

Primero determina todas las variables

Open (O) peso del Objeto =150 kg

Water (W) Agua = Mar (1.03 kg)

Diver (D) Desplazamiento = 60 litros La profundidad no es un factor.

Master (M) Multiplica Lt x kg 60lt x 1.03kg = 61.8 kg

Scuba (S) Sustrae 61.8kg – 150 kg = -88.20kg (sumerge)

-ve es solo para señalar si flota o se hunde*

Diver (D) Divide Kg ÷ lt 88.2kg + 1.03kg =85.6 lt

Ej. 2 Debes hundir un objeto que pesa 50 kg y desplaza 300 litros en agua dulce, ¿cuánto plomo necesita colocar en el objeto para que quede 10 kg negativo en el fondo?

Open (O) peso del Objeto =50 kg

Water (W) Agua = agua dulce (1.00 kg)

Diver (D) Desplazamiento = 300 litros

Master (M) Multiplica Lt x kg 300lt x 1kg = 300 kg

Scuba (S) Sustrae 300kg – 50 kg = 250kg

+ve significa que flota, no necesitamos definir el desplazamiento*

∴ 250kg + 10kg =260kg

Diver (D) Divide Kg÷lt N/A**

Por lo tanto, 250 kg de peso para que sea neutral + 10 kg para hacer 10 kg de flotabilidad negativa

250 kg + 10 kg = 260 kg

La prueba uno es agua salada vs agua dulce

Parte 1 Teoría de Arquímedes

La prueba dos son las ecuaciones más complicadas.

Parte 2 Teoría de Arquímedes

Comprender la Presión

Agua salada 10,0 metros = 1 bar

Agua dulce 10,3 metros = 1 bar

El agua dulce necesita más profundidad para el mismo ATM/Bar ya que es menos densa que el agua salada (pesa menos).

Presión manométrica

= Presión del agua, EXCLUYENDO la atmosférica

* Solo se usa cuando se pregunta por Calibre

Agua salada = Profundidad ÷ 10

Agua dulce = Profundidad ÷ 10,3

Presión ambiente/absoluta

= Manómetro Y Atmosférico

* Use siempre esto para ecuaciones físicas

Agua salada = Profundidad ÷ 10+1

Agua dulce = Profundidad ÷ 10.3 +1

Ecuaciones importantes para encontrar la presión atmosférica

Siempre revisa

Tipo de presión solicitada (manométrica, ambiental o absoluta)
El tipo de agua (de mar o dulce)
La profundidad antes de comenzar la ecuación.

Ejemplos

¿Cuál es la presión manométrica a 28 mt de agua dulce?

28÷10,3= 2,7ata

¿Cuál es la presión absoluta/ambiente a 28 mt de agua dulce?

28÷10,3+1=3,7ata

¿Cuál es la presión manométrica a 53mt de agua salada?

53÷10=5.3ata

¿Cuál es la presión absoluta/ambiente en 53 mt de agua salada?

53÷10+1= 6.3ata

Para convertir a otra medida de presión, multiplique por:

Métrica Imperial

10 msw (metros de agua de mar) 33 para fsw (pies de agua de mar)

10.3 mfw (metros de agua dulce) 34 por ffw (pies de agua dulce)

1,03 para kg/cm² (kg por cm cuadrado) 14,7 para psi (libras por pulgada cuadrada)

Si desea poner a prueba sus conocimientos hasta ahora

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Ley de Boyle

Si la temperatura se mantiene constante, tanto el volumen como la densidad de un gas se ven afectados en proporción a la presión atmosférica e inversamente entre sí.

NO CONFUNDIR LA LEY DE BOYLES CON EL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

La ley Boyle está hablando de relaciones de presión/volumen/densidad. A los efectos de la explicación y el cálculo no asumimos ningún cambio en la temperatura.

Esta ley te afecta en cada inmersión. Es la razón por la que necesitas igualar tus orejas, por qué tu traje de neopreno se comprime al descender, por qué tu BCD se expande tras el ascenso y por qué las burbujas se vuelven más grandes yendo a la superficie. Es la razón por la que se utiliza más aire en profundidad y tiene menos tiempo de fondo.

Parte 1

Cómo examinar las preguntas para la Ley de Boyles

PASO 1 Encuentre la unidad de medida

• Mira las respuestas. Allí se indicará la unidad de medida (siempre opción múltiple en los exámenes finales)

• ¿Qué pide la pregunta?

Minutos
PSI o barra
Litros

• Encuentre el número dentro de la pregunta que está en esa unidad y anótelo

PASO 2 Piense en la pregunta

Tiempo

Cuanto más superficial eres, más lento consumes aire (tienes más tiempo)

Cuanto más profundo vayas, más rápido consumirás aire. (tienes menos tiempo).

Más minutos X, Menos minutos ÷

PSI o Bar

Cuanto más superficial sea, menos aire respira con cada respiración, la cantidad de aire consumida en PSI / Bar disminuirá

Cuanto más profundo vayas, más aire respires con cada respiración, aumentará la cantidad de aire consumido en PSI / Bar

Mas PSI/Bar X, Menos PSI/Bar ÷

Litros

Si levanta un globo desde la profundidad, su tamaño aumenta (más volumen)

Si llevas un globo a profundidad, su tamaño disminuye (menos volumen)

Mayor volumen X, Menos volumen ÷

Este es EL paso más importante y donde ocurren la mayoría de los errores. Piénselo bien primero.

PARAR, RESPIRAR, PENSAR, ACTUAR

PASO 3 Encuentre la presión circundante

LEA LA PREGUNTA y encuentre la profundidad en metros (o pies)
Determine la presión a esa profundidad

Piense en Agua salada (10) vs Agua dulce (10.3).

Siempre +1 (usted determina la presión ambiental / absoluta)

Anote esa presion

PASO 4 Encuentra la respuesta

Paso 1 Medición
Paso 2 ×/÷
Paso 3 Presión circundante
= Paso 4

Consumo de aire en minutos

Q Se necesitan 60 minutos para respirar a través de un tanque de aire en la superficie. Si todos los factores permanecen sin cambios, ¿cuánto tiempo tomará respirar a través del mismo tanque a 20 mt?

A 180 minutos

B 60 minutos

C 30 minutos

D 20 minutos

PASO 1 La respuesta es pedir minutos. Entonces, buscamos minutos en la pregunta y los escribimos 60 minutos.

PASO 2 ¡Piense! ¿Utiliza el aire más rápido a 20 metros que en la superficie? Sabemos que usamos el aire mucho más rápido en profundidad, por lo que la respuesta será MENOS TIEMPO que 60 minutos. (÷)

PASO 3 La profundidad es de 20 metros. 20 ÷ 10 + 1 = 3ATA

PASO 4 60 ÷ 3 = 20 minutos (por lo tanto, la respuesta es D)

Volumen (recipiente flexible)

Q Si tenemos un globo con un volumen de 8 litros en la superficie, ¿cuál sería su volumen a 30 mt?

A 32 litros

B 24 litros

C 2 litros

D 2.6 litros

PASO 1 La respuesta es pedir litros. Entonces, buscamos litros en la pregunta. 8 litros

PASO 2 ¡Piense! ¿El volumen aumenta o disminuye a medida que descendemos? El aire se vuelve más denso por lo que el volumen se vuelve más pequeño, por lo que la respuesta será MENOS VOLUMEN que 8 litros (÷)

PASO 3 La profundidad es de 30 metros. 30 ÷ 10 + 1 = 4ATA

PASO 4 8 ÷ 4 = 2 litros (por lo tanto, la respuesta es C)

Consumo de aire en PSI / Bar

Q Un buceador respira a través de 60 bar de aire en 60 minutos en la superficie. Si todos los factores permanecen sin cambios, ¿cuántos BAR respirará el buceador en 40 minutos a 30 metros?

A 160 Bar

B 120 Bar

C 10 Bar

D 45 Bar

PASO 1 La respuesta busca BAR. Entonces, buscamos BAR en la pregunta y lo escribimos 60 barras en 60 minutos (aquí está el truco. Necesitamos saber cuántas barras por minuto) 60 ÷ 60 = 1 BAR por minuto

PASO 2 ¡Piense! ¿Consumimos más aire en profundidad o menos? El aire es más denso, por lo que usamos más aire con cada respiración. Por lo tanto, la respuesta será MÁS PSI que 1 bar por minuto (X)

PASO 3 La profundidad es de 30 metros. 30 ÷ 10 + 1 = 4ATA

PASO 4 La respuesta es multiplicar la barra por minuto por ATA y luego de nuevo durante 40 minutos!!!

1X4X40 = 160Bar (por lo tanto, la respuesta es A)

Parte 2

HAGAMOS MÚLTIPLES CAMBIOS DE PROFUNDIDAD

Volumen

Multiplicas el volumen para SUBIR
Dividir el volumen para BAJAR
¡¡¡Si tiene 2 profundidades diferentes bajo el agua, PRIMERO lleve el volumen a la superficie y luego vuelva a bajar!!!

Profundidad	Atmosferas	Volumen
0 (Superficie)	1 ata	Vol (1) x ata	= Vol (2)
Profundidad	ata	Litros	Vol (1)
Profundidad	ata	Vol (2) ÷ ata	= Vol (3)

RESPUESTA ES ¿? LITRES

COMPLETE TODOS LOS VALORES CONOCIDOS PRIMERO

Primero lleve el volumen (1) a la superficie (2) (multiplicar para subir)

Luego baje a Volumen (3) (divida para bajar, recuerde que el volumen disminuye en profundidad)

Ejemplo 1: Un recipiente flexible con un volumen de 35 litros está a 28mt de Agua Dulce, se toma hasta 24m de Agua de Mar, ¿cuál sería el nuevo volumen?

Profundidad	Atmosferas	Volumen
0 (Superficie)	1 ata	35x3.7	=129.5 Litros (2)
24 mt	24÷10+1=3.4 ata	129.5÷3.4	=38 Litros (3)
28 mt	28÷10.3+1=3.7ata	35 Litros	Vol (1)

La respuesta es 38 litros a 24 metros.

V1P1=V2P2

V2=V1P1÷P2

V2=35×3.7÷3.4

V2=38 litros

DENSIDAD (= atmósferas)

1.Divide (÷) el volumen de aire (Bar por minuto) que el buceador utiliza cuando el buceador sube (Menos profundo)

2. Multiplica (X) el volumen de aire (Bar por minuto) que el buceador utiliza cuando el buceador baja (Más profundo)

3. ¡¡Si tienes dos profundidades diferentes bajo el agua, PRIMERO lleve la densidad a la superficie y luego volver a bajar de nuevo!!

4. El volumen de aire utilizado en la superficie se denomina Consumo de Aire de Superficie o CAS

El aire se vuelve más denso (más presión) a medida que desciende bajo el agua. Un buceador usará más aire debido al aumento (más) presión (Va más profundo... más presión) Un buceador utilizará menos aire debido a la disminución (menos) de la presión a medida que asciende. (Está subiendo... menos presión)

Profundidad	ata	Consumo de Aire (CAS)
0 (Superficie)	1 ata	AC (1) ÷ ata	= CAS (2)
Profundiad	ata	Bar (cosumo de aire por minuto)	(1)
Profundidad	ata	AC (2) x ata	= AC (3)

LA RESPUESTA ES ¿? BARRA

COMPLETE TODOS LOS VALORES CONOCIDOS PRIMERO

Primero lleve el consumo de aire (Bar) (1) a la superficie; Consumo de Aire en Superficie (SAC) (2) (Divida para subir)

A continuación, baje al nuevo consumo de aire (Bar) (3) (Multiplique para bajar, recuerde que usa más aire en profundidad)

Ejemplo: Un buceador consume 4bar por minuto a 10mt en agua de mar con un cilindro determinado. Usando el mismo cilindro, ¿cuál es la tasa de consumo del buceador a 33mt?

Profundidad	Atmosferas	(CAS)
0 (Superficie)	1 ata	4÷2=2 bar/min	= CAS (2)
10 mt	10÷10+1=2ata	4 bar por minuto (AC)	(1)
33 mt	33÷10+1=4.3 ata	2x4.3=8.6 bar/min	= AC (3)

La respuesta es 8.6 Bar

D1/P1=D2/P2

D2=D1/P1×P2

D2=4÷2×4.3

D2=8,6 bares

Si la pregunta indica Consumo de barras en X minutos. Divida hasta que determine el consumo de aire por minuto y luego comience la ecuación, *, 120 bar por hora es 120÷60 = 2 bar por minuto

Examen de la Ley de Boyles Parte 1

Cambios de profundidad de un solo nivel

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Examen de la Ley de Boyles Parte 2

Cambios de profundidad de varios niveles

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Ley de Charles

A medida que la temperatura aumenta (sube) el volumen de un recipiente flexible aumentará (se hará más grande) y la presión dentro del contenedor (sólo un no flexible) aumentará

Lo contrario ocurre cuando la temperatura cesa (cae). A medida que la temperatura disminuye (se reduce), el volumen de un contenedor flexible disminuirá (se hará más pequeño), y la presión dentro de un contenedor no flexible disminuirá (se convierte en menor)

POR CADA CAMBIO DE CELCIUS DE 1 GRADO (ARRIBAO ABAJO) EN TEMPERATURA, HAY UN CAMBIO DE 0.6 BAR EN LA PRESION

Para un recipiente flexible (globo) Si aumenta la temperatura, el volumen aumentará, pero no la presión

Si deja un globo afuera al sol, el volumen aumentará

Para un recipiente no flexible (tanque) Si aumenta la temperatura, entonces la presión aumentará, pero no el volumen.

Si deja un tanque lleno afuera bajo el sol, la presión en el interior aumentará pero no el volumen

Además, si disminuye la presión, disminuirá la temperatura (pero no el volumen)

Ejemplo: 220 Bar lleno a 28 grados. ¿Usará el tanque con agua a 3 grados, cuál es el cambio de presión dentro del tanque?

28-3 grados = cambio de 25 grados

25 x 0,6 bar = 15 bar

220 bar – 15 bar = 205 bar

Examen de la ley de Charles

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Ley de Henry

A una temperatura constante, la cantidad de un gas determinado disuelto en un tipo y volumen de líquido dados es directamente proporcional a la presión parcial de ese gas en equilibrio con ese líquido.

Aplicación al buceo: El gas que nos afecta durante el buceo es nitrógeno porque es inerte y el líquido que Henry describe se relaciona con nuestro cuerpo (no el océano). Esta ley nos ayuda a explicar y evitar la enfermedad de descompresión.

SATURACION:Cuando la presión (una cantidad) de gas que se ha forzado en un líquido, es la misma que la presión circundante. Esto sucede cada vez que ASCENDEMOS o DESCENDEMOS a una profundidad diferente. A medida que descendemos o aumentamos la presión de un gas en contacto con un líquido, estamos forzando a que se disuelva más gas en ese líquido, hasta alcanzar la saturación (lo mismo cuando ascendemos, excepto que se liberará gas hasta que se alcance nuevamente la saturación). La presión fuera del líquido es la misma que la presión dentro del líquido.

Cuanto más tiempo pase un buceador bajo el agua a cierta profundidad (bajo presión), más nitrógeno que absorba el cuerpo, hasta que se alcanza la saturación; no más nitrógeno puede ser absorbido

SUPERSATURACION (SOBRESATURACION): Cuando la presión disminuye, al igual que cuando abres una botella de refresco, el gas que estaba disuelto en el líquido comienza a salir del líquido. Si se controla, las burbujas salen lentamente. Si la presión se libera demasiado rápido, las burbujas también saldrán demasiado rápido. Esto sucede si ASCENDEMOS demasiado rápido. La presión dentro del líquido es mayor que la del gas en contacto con el líquido y pueden formarse burbujas.

Si un buceador sube demasiado rápido de una inmersión, la presión se libera demasiado rápido y el nitrógeno saldrá demasiado rápido Se formarán burbujas causando la enfermedad de descompresión. Esto es Supersaturación

Ejemplo: Si agitas una botella de coca cola, aumentas la presión en el interior, forzando el gas a la cola. Cuando abres rápidamente la botella, disminuyes la presión, ¡todo el gas sale de la cola! BUBBLES!!!

Examen de la ley de Henry

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Ley de Dalton

La suma de todos los gases siempre será igual a un todo (100%)

A medida que aumenta la presión (Obtener más), la presión parcial (NO EL PERCENTAJE, EL PERCENTAJE NUNCA CAMBIA) aumentará (Obtener más).

La ley de Dalton (también llamada ley de Dalton de presiones parciales) establece que, en una mezcla de gases no reaccionarias, la presión total ejercida es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales.

Aire = 21% Oxígeno 79% Nitrógeno (SIEMPRE para los exámenes salvo que se exprese lo contrario)

La ley Dalton siempre puede tener la misma ecuación vista 3 maneras

El porcentaje del gas (nunca cambia)
La presión parcial (expresada en decimal. Piensa parcial... decimal)
El equivalente a respirar qué porcentaje en la superficie (expresado en %) Equivalente de aire en superficie

Ejemplos

1. 21% Oxígeno + 79% Nitrógeno 100% Aire

Recuerde que el efecto de un gas cambia al igual que el equivalente de superficie, pero el porcentaje sigue siendo el mismo.

2. Superficie = 1 Bar

1 Bar x 0,21 oxígeno = 0,21 oxígeno

1 Bar x 0,79 nitrógeno = 0,79 nitrógen

1 bar

10m = 2 Barras (10/10+1=2 Bar)

2 Bar x 0,21 oxígeno = 0,42 oxígeno

2 Bar x 0,79 nitrógeno = 1,58 nitrógeno

2 Bar

30m = 4Bar (30/10+1=4Bar)

4 Bar x 0,21 oxígeno = 0,84 oxígeno

4 Bar x 0,79 nitrógeno = 3,16 nitrógeno

4 Bar

Esto es importante para poder calcular la presión parcial de los gases a cualquier profundidad. Hacer esto le permite ver cuando el oxígeno alcanza niveles altos que pueden causar toxicidad por oxígeno.

1,4 Bar (máx.)

1.6 Bar (contingencia)

Esto se puede usar con cualquier mezcla de gases como helio, nitrógeno, dióxido de carbono, etc.

Los niveles de nitrógeno se vuelven narcóticos, cuando alcanza +/- 3 Bar

3 bar/ (dividido por) 0,79 (si usa aire)

= 3,7 bar = 27 m (ambiente)

Ejemplo: Aire Enriquecido 36% Oxígeno a 40m (5bar)

1 El porcentaje a 40mt seguirá siendo el mismo

Oxígeno 36%, Nitrógeno 64%

Recuerde que el % no cambia, solo el equivalente en aire superficial

2 PO2 = 0,36 x 5 bar =1,8 bar * toxicidad del oxígeno en este rango

PN2 = 0,64 x 5 bar = 3,2 bar