Masa, ciężar, gęstość i jednostki
Fizyka nurkowania · Temat 2 z 15
Masa, ciężar, gęstość i jednostki
Masa jest wyrażana w kilogramach. Ciężar to siła grawitacji: Fg = m · g, wyrażana w niutonach. Gęstość opisuje masę przypadającą na objętość: ρ = m / V. Przedmiot o tej samej masie może mieć różną objętość, dlatego sama liczba kilogramów nie wystarcza do określenia jego pływalności.
Jeśli tabela nie mieści się na ekranie, przesuń ją w bok.
| Wielkość | Jednostka | Przeliczenie |
|---|---|---|
| Ciśnienie | bar, Pa | 1 bar = 100 000 Pa |
| Objętość | l, m³ | 1 l = 0,001 m³ |
| Gęstość | kg/m³ | 1000 kg/m³ = 1 kg/l |
| Temperatura bezwzględna | K | T[K] = t[°C] + 273,15 |
| Siła | N | 1 kg masy ma przy powierzchni Ziemi ciężar około 9,81 N |
Atmosfera fizyczna i bar są bliskimi, ale różnymi jednostkami: 1 atm = 1,01325 bar. W obliczeniu należy zachować jedną konwencję zamiast mieszać przybliżenia.
Jednostka jest częścią wyniku
Masa opisuje ilość materii i jest wyrażana w kilogramach. Ciężar to siła grawitacji działająca na tę masę, wyrażana w niutonach. W codziennej rozmowie nurek mówi o „kilogramach wyporu”, porównując siłę wyporu z ciężarem określonej masy. W obliczeniach trzeba jednak rozróżniać wielkości: do równania sił wstawia się siły, a do porównania mas — masy.
Podobnej uwagi wymaga objętość. Jeden litr to 0,001 metra sześciennego. Gęstość 1000 kg/m³ odpowiada zatem 1 kg/l. Jeśli użyjemy objętości w litrach i gęstości w kg/m³ bez przeliczenia, wynik będzie tysiąc razy za duży. Przed obliczeniem warto zapisać jednostki obok każdej wartości i sprawdzić, czy po wykonaniu działań pozostaje oczekiwana jednostka.
Bar, atmosfera i punkt odniesienia
Jeden bar odpowiada 100 000 paskali, natomiast atmosfera standardowa to 101 325 paskali. W prostych przykładach nurkowych bywają traktowane podobnie, lecz nie są identyczne. Dokładny rachunek wymaga konsekwentnego wyboru jednostek. Osobną kwestią jest to, czy podane ciśnienie jest absolutne, czy stanowi nadwyżkę względem otoczenia.
Przykład: spadek wskazania manometru o 50 barów w butli 12-litrowej odpowiada orientacyjnie 600 litrom gazu przy ciśnieniu odniesienia 1 bar i z pominięciem zmian temperatury oraz nieidealności gazu. Wynik ma jednostkę objętości, a nie czasu. Dopiero połączenie go ze zużyciem pozwala oszacować czas. To dobry test poprawności: sama liczba barów nie może być liczbą minut.