Un objeto flota más en agua salada que en agua dulce, pero ¿por qué? La flotabilidad de un objeto está determinada por dos fuerzas:
- La fuerza hacia abajo: igual al peso del objeto.
- La fuerza hacia arriba: igual al peso del agua que el objeto desplaza (esto se conoce como Principio de Arquímedes)
Las fuerzas ascendentes y descendentes trabajan en oposición entre sí. Como resultado de estas fuerzas, el objeto flotará, se hundirá o permanecerá suspendido en el agua. La flotabilidad del objeto se puede describir en uno de tres
- Negativamente flotante: el peso del objeto es mayor que el peso del agua que desplaza. El objeto se hundirá.
- Flotante Positivamente: El peso del objeto es menor que el peso del agua que desplaza. El objeto flotará.
- Flotante neutral: el peso del objeto es exactamente igual al peso del agua que desplaza. El objeto permanecerá suspendido en medio del agua y no flotará ni se hundirá.
El agua salada pesa más que el agua dulce
Un pie cúbico de agua salada pesa (en promedio) 64,1 libras, mientras que un pie cúbico de agua dulce pesa solo 62,4 libras. La razón de la diferencia de peso es que el agua salada tiene sal disuelta.
La disolución de sal en agua aumenta la densidad del agua, o masa por unidad de volumen. Cuando se agrega sal al agua, esta reacciona con las moléculas de agua, formando un enlace polar con el agua que reordena las moléculas de sal y agua con un efecto inusual:
Una pulgada cúbica de sal agregada a un volumen de agua no aumentará el volumen de agua en una pulgada cúbica. Una explicación simplista es que las moléculas de agua se apiñan alrededor de la molécula de sal, apretándose más juntas que cuando la sal no está presente. Cuando se agrega una pulgada cúbica de sal a un volumen de agua, el volumen de agua aumenta en menos de una pulgada cúbica.
Un pie cúbico de agua salada tiene más moléculas que un pie cúbico de agua dulce y, por lo tanto, pesa más.
Recuerde que el Principio de Arquímedes establece que la fuerza hacia arriba sobre un objeto sumergido es igual al peso del agua que desplaza. El agua salada pesa más que el agua dulce, por lo que ejerce una mayor fuerza hacia arriba sobre un objeto sumergido. Un objeto que desplaza un pie cúbico de agua dulce experimentará una fuerza hacia arriba de 62,4 libras, mientras que el mismo objeto en agua salada experimentará una fuerza hacia arriba de 64,1
Cambio entre agua dulce y agua salada
En este punto, es posible hacer algunas predicciones generales sobre la flotabilidad de un objeto (o un buzo) cuando se mueve de agua dulce a agua salada y viceversa. Considere los siguientes casos:
- Un objeto que tenga flotabilidad neutra en agua dulce flotará cuando se coloque en agua salada. En agua dulce, el peso del objeto es exactamente igual al peso del agua que desplaza, y las fuerzas hacia abajo y hacia arriba sobre el objeto son iguales. Cuando el objeto se mueve al agua salada, el peso del agua que desplaza aumentará y la fuerza hacia arriba será mayor que la fuerza hacia abajo. El objeto flotará positivamente en agua salada.
- Un objeto que tenga flotabilidad neutra en agua salada se hundirá cuando se coloque en agua dulce. En agua salada, el peso del objeto es exactamente igual al peso del agua que desplaza, y las fuerzas hacia arriba y hacia abajo sobre el objeto son iguales. Cuando el objeto se mueve a agua dulce, el peso del agua que desplaza disminuirá y la fuerza hacia abajo sobre el objeto será mayor que la fuerza hacia arriba. El objeto flotará negativamente en agua dulce.
- Un objeto que flota negativa o positivamente en agua salada se volverá más flotante negativamente cuando se coloca en agua dulce, pero no podemos predecir si se hundirá o flotará sin más información. Un objeto experimentará una fuerza ascendente más débil en agua dulce que en agua salada y será menos flotante en agua dulce. Sin embargo, para determinar si el objeto se hundirá o flotará, es necesario conocer el peso exacto del objeto y el peso exacto del agua que desplaza.
- Un objeto que flota negativa o positivamente en agua dulce se volverá más flotante positivamente cuando se coloca en agua salada, pero no podemos predecir si se hundirá o flotará sin más información. Un objeto experimentará una fuerza ascendente más fuerte en agua salada que en agua dulce y será más flotante en agua salada. Sin embargo, para determinar si el objeto se hundirá o flotará, es necesario conocer el peso exacto del objeto y el peso exacto del agua que desplaza.
Pesando a un buzo
Está claro que un buceador tendrá una flotabilidad más positiva en agua salada que en agua dulce, y deberá ajustar sus pesos en consecuencia. El buceador deberá llevar más peso en agua salada del que necesitará llevar en agua dulce. La cantidad de peso que debe llevar el buzo dependerá de una variedad de factores, incluida su masa corporal, su protección contra la exposición, el tipo de tanque que lleva y su equipo de buceo.
El cinturón de lastre de un buzo es solo un pequeño porcentaje de su peso total; su peso corporal, tanque y equipo de buceo también contribuyen a su peso y la fuerza hacia abajo sobre su cuerpo. Los buzos a menudo cambian de traje de neopreno (o traje seco) y otro equipo cuando cambian de ubicación de inmersión, y la fuerza hacia arriba sobre el buceador puede variar según estos factores, así como según el tipo de agua.
Es imposible predecir el cambio de peso necesario para un buzo individual sin conocer el desplazamiento de agua, el peso total y la salinidad del agua en la que se sumergirá. La forma más fácil para que un buzo determine el peso adecuado es realizar una prueba de flotabilidad siempre que cambiar entre agua dulce y salada, y siempre que cambie una pieza de su equipo de buceo. Sin embargo, dado que todos los factores siguen siendo los mismos, excepto el tipo de agua, un buceador puede tener que casi duplicar su peso cuando pasa de agua dulce a agua salada o reducirlo a la mitad cuando cambia de agua salada a dulce.
Adicional
Para complicar las cosas, la salinidad del agua salada varía en todo el mundo. Algunas masas de agua pueden ser más saladas que otras. Por supuesto, un buceador tendrá una flotabilidad más positiva en agua más salada. El peso promedio de un pie cúbico de agua salada es de 64,1 libras, pero en el Mar Muerto, ¡un pie cúbico de agua pesa alrededor de 77,3 libras! Un buzo flotaría mucho más en el Mar Muerto.
La temperatura también afecta la densidad del agua. El agua fría es más densa que el agua tibia. El agua alcanza su densidad máxima a aproximadamente 39,2 F, y un buceador que se aventura en aguas muy frías puede notar que tiene una flotabilidad un poco más negativa que en aguas más cálidas.
Muchos sitios de buceo requieren que un buceador se mueva a través de capas de diferentes temperaturas del agua (termoclinas) o capas de diferentes salinidades (haloclinas). Un buceador que se mueva entre estas capas notará cambios en su flotabilidad.
Los objetos (como los buzos) flotarán más en agua salada que en agua dulce. Predecir la flotabilidad de un buceador requiere conocer su peso total, incluido el equipo, así como el peso del agua que desplaza. Es mucho más fácil realizar una verificación de flotabilidad antes de una inmersión que intentar determinar matemáticamente la cantidad de peso que debe llevar un buceador. Además, los buceadores que utilizan tanques de aluminio deberán pesarse para compensar el cambio de flotabilidad del tanque durante una inmersión; un tanque de aluminio tendrá una flotabilidad más positiva a medida que se vacíe.