浮力の仕組みを理解すればダイビングが上手になる!?

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水面ではプラス浮力で、水中では中性浮力で…

うんうん。

水深が浅くなるとBC内部の空気が膨張し…

ん?うんうん。

そのため浮力が強くなり、プラス浮力となります。

ん?うーん。

そもそも浮力とは、アルキメデスの原理によりasdfghjklqwertyxcv

zzz…


ダイビングにおいて、浮力は最も重要な要素の1つです。

ではそもそも『浮力』とは何なのでしょうか?

 

“浮”く”力”。読んで字のごとくです。

木の球は水に浮き、金属の球は沈む。

これは誰でもイメージ出来ますね。

 

では

『全ての物体には常に浮力が働く』

と言われると、ピンと来ない方もいるのではないでしょうか?


浮力の仕組みは

流体中の物体は、その物体が押しのけている流体の重さ(重量)と同じ大きさで上向きの浮力を受ける。(Wikipediaより)

とされています。これがアルキメデスの原理ですね。

一度アルキメデスという名前は忘れてOKです(笑)

 

流体、物体、をそれぞれ水、身体、と読み替えてみましょう。

“水中の身体は、身体が押しのけた水の重さと同じ大きさで浮力を受ける。”

いかがでしょう?

 

皆さん、お風呂には入りますか?

No、と言う方は諦めましょう。嘘です。

浴槽ギリギリまでお湯を張った湯船に入ると、大量のお湯が浴槽の外に溢れます。

つまり、浴槽の中の皆さんの身体は、その溢れたお湯の重さと同じだけの浮力を受けているのです。

 

水の重さは1000立方センチ(1リットル)あたり1kgです。

なんで!?という方は個別にご連絡ください。さらに難しい話になるので(笑)
お湯と水では重さが違うだろ!という方、きっとこの授業は不要なぐらい、物理が得意な方ですね。

話がそれました。

 

例えば、あなたの身体の体積が50リットルあったとしましょう。
体重は45kgです。(うーん。スレンダー。好きになりそう。)

身体の半分だけお湯につかります。25リットル分ですね。

浴槽の中には体重計がおいてあります。乗ってみましょう。

体重とは、その重さが下に向かって働いている、という意味になります。

今回、あなたの身体には25リットルのお湯を押しのけた分。つまり25kgの浮力が働いているので、体重計の針は45-25で20kgを指します!

これでイメージが湧いたでしょうか?


さて、いよいよ話をダイビングに移します。

水は1リットルあたり1kgでした。

海水とは、水+食塩です。
嘘つけ!マグネシウムにカルシウムに…ご退室願います。(笑)

つまるところ、水に色々と混ざってるわけです。

 

水に余計なものが溶けているわけですから、水よりも重いことは想像がつくと思います。

海水は1リットルあたり約1.025kgと言われています。

ほんの少し、ほんの少しだけ水より重いですね。

さて、海水に入った私たちの身体に働く浮力はどうなるでしょう?

 

先ほどの45kg、50リットルのスレンダー美人。

話をわかりやすくするため、全裸で(わぉ!)海に潜ってもらいましょう。

押しのけた海水は50リットル。つまり1.025kg×50で51.25kg。

さて、体重計に乗りましょう。

 

体重は45kg。これが下向きに働く力です。

浮力は51.25kg。これが上向きに働く力です。

なので体重計の針は45-51.25で…ん?マイナス!?

はい。つまり、この浮力が体重よりも大きい状況が『浮く』ということになります。

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by Pete
クリエイティブ・コモンズ・ライセンス


冒頭で流体を水、物体を身体、と読み替えました。

ここで改めて戻してみると、空気も物体のひとつです。

 

パワーインフレ―ターの給気ボタンを押すとBC内部に空気が入ります。

つまり、その空気が押しのけた海水の重さ分だけ浮力がつく、というわけですね。

 

空気の重さは1リットルあたり約1g(0.001kg)です。一方、海水は1,025kg。

空気1リットルで1.025-0.001=1.0249kg分の浮力がつくというわけですね。


呼吸も同じです。

息を吸うとタンクから肺に空気が入ります。

すると、この空気と同じ体積の海水の重さ分だけ浮力がつく、ということです。


物体には浮力が働く。

身体、ウエットスーツ、器材、全てです。

中性浮力と言うのは、このそれぞれの物体の重さと、それぞれの物体に働く浮力が等しくなっている状態のことです。

 

フィンピポットを思い出してみて下さい。

呼吸によって身体が上下しましたね。

つまり、何もしなければ重さと浮力が釣り合っている時に、息を吸うとその分の浮力がつき身体が浮く。息を吐くとその分の浮力が無くなり身体が沈む。というわけです。


ダイビングで中性浮力を取るためには、練習ももちろん重要ですが、浮力の仕組みを理解し、イメージを湧かせることも非常に重要です。

うまく中性浮力がとれない、という方は1度イメージトレーニングを試してみて下さいね!


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