Mechanika tekutin v potápěčské praxi

Člověk nemusí být ani potápěč, aby se setkal s vodním dílem zvaným jez. Jez slouží ke zvednutí hladiny, často tak vznikne prostor zajímavý i pro potápěče, typickým příkladem mohu být průsakové kanály kolem Gabčíkova. Neopatrný potápěč zkoumající hluboké části tůně, které jsou nejhlubší zpravidla právě u jezu, může náhle zkoumat vývařiště pod jezem. To je samozřejmě také pěkné místo a často se spoustou lososovitých ryb, často však také s balvany na rozbíjení dopadajícího proudu, na které potápěči přistávají jen neradi. Lépe je do něj vstoupit zespodu a ne nechtěným flopem.

Co nás k takovému jezu táhne, kromě např. ryb? Je to samozřejmě pohyb proudící vody. Proud v celém toku může být relativně malý, tím, že však musí protéci pouze profilem jezu, musí voda zrychlit. Ve fyzice je to popsáno rovnicí kontinuity, ta říká, že průtok (V1) v jednom průřezu (A1) se rovná průtoku (V2) v druhém průřezu (A2). Průtok se navíc rovná součinu průřezu a rychlosti, z toho tedy vyplývá, že zmenší-li se  průřez, musí se zvětšit rychlost proudění. Od určité meze je pak rychlost proudění nad síly potápěče s celou škálou možných následků. Ve skutečnosti je u jezu třeba ještě zahrnout výtokový součinitel, který zahrnuje pokles hladiny na koruně jezu, viz, obrázek níže. Z obrázku je mimo jiné zřejmé, že ve vzdálenosti menší než 3H to s námi půjde pěkně z kopce (kameny či betonové bloky ve vývařišti pod jezem kvůli citlivým povahám nejsou zakresleny).

 

Nebezpečné jsou rovněž výtoky z nádrží skryté pod hladinou. Pokud by nás náhodou takový výtok „vcucnul“ (protože jedině vodník Čochtan z Divotvorného hrnce je „nevcucnutelnej“), tlak okolní vody by dokázal potápěče přimáčknout značnou silou. Tu si můžeme jednoduše spočítat, a to z hloubky těžiště plochy průřezu otvoru a velikosti jeho plochy - to kdybychom našli menší otvor a dokázali jej ucpat celý.

 

Na skice výše vidíme celý problém graficky znázorněný. Síla, která by nás držela na výtoku je úměrná hloubce a průřezu otvoru. Tlak je roven součinu hustoty, gravitační konstanty a hloubky těžiště hT. Vezmeme-li např. rouru průměru 400 mm se středem ve dvou metrech (např. otvor 1), tak nám vyjde síla 2,5 kN, tedy 250 kg a s tím člověk nehne. Pokud bychom otvor č. 2 v hloubce 33 m ucpali většinou našeho těla, řekněme plochou 0,75 m2, na tělo opřené o otvor či česle pak bude při výtoku do volna působit síla asi 24,2 tuny!  Proti tomu dělat kliky a s flaškou na zádech nebo se pokoušet byť i jen odplazit prostě nelze, lze se jen procedit a pokračovat po proudu ;-).

Voda k takovým otvorům přitéká z celého poloprostoru před stěnou se stále rostoucí rychlostí. Zjednodušeně se dá říci, že stejná rychlost se vyskytuje vždy na polokulové ploše se středem v naší díře. Čím dál od díry, tím větší plocha (narůstá s druhou mocninou poloměru) a tím menší rychlost (ta naopak klesá s druhou mocninou), viz rovnice kontinuity. To je zrádné, kousek od díry se ještě dohromady nic neděje, ale o kousíček blíže už to táhne jak Maelström a máme rázem co dělat. 

Potkáme-li otvor větší podstatně než je naše tělo, situace se mění, u otvoru nás drží zejména dynamický účinek obtékající vody. Na praktický výsledek to však nemá žádný významný vliv.

Šedou teorii bohužel potvrzuje i praxe. V šerém dávnověku českého potápění se mezi svazarmovskými potápěči probíralo několik takových příběhů. Kdysi, snad na Nýrsku zacloumal potápěč kmenem trčícím z hromady větví a klacků, ucpávajících česle výtoku z hráze – neteklo to. Tento kmen či kmínek byl asi klíčový, protože nad hladinou se objevila obrovská bublina, jak se rozlomilo dvojče, a pak se pod hrází objevily zbytky. Podobný případ se měl stát i na některém jihočeském rybníku, kdy potápěč vlastním tělem ucpal výtokový kanál a z tělesa hráze ho museli vybagrovat. Podstatně méně dramatický, i když stejně fatální, byl případ koupače, který měl strčit nohu ohnutou v koleni do jakéhosi odtokového kanálu v bazénu (s upadlou mřížkou) a už se mu  ji nepodařilo vytáhnout. Smůla byla, že hlavu měl několik centimetrů pod hladinou.

….. takže bacha!

 Petrové

(obrázky Mechanika tekutin, ČVUT, 1997 a tvorba vlastní)

související

Lumen, lux a ti druzí

Seznámení se základními pojmy z oblasti umělého osvětlení a světelných zdrojů.

jarní Kosov

2.etapa odsolování zbytků té nejzažranější karibské soli. Jen ty shorty se zase nepovedlo odsolit.

Hranická propast

Jakub měl to štěstí, že se mohl potápět ve vyhlášené Hranické propasti. Jedné ze dvou nejhlubších propastí na světě.