Человек и отбойная волна

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Самарской области «Самарская государственная областная академия (Наяновой)»

Международный конкурс проектных и исследовательских работ учащихся

«Первые шаги в науку»

«ЧЕЛОВЕК И ОТБОЙНАЯ ВОЛНА»

исследовательский проект

«Физико-математическое направление» (7-8 класс)

Класс: 8 «А»

Автор: Ворожейкин Алексей Владимирович

Научный руководитель: Морозов Иван Анатольевич, учитель физики высшей квалификационной категории

Самара

2017 г.

Оглавление

1.Введение……………………………………………………………….………………... 3

2. Отбойная волна. Способы образования …….………………….……………………. 5

3.Правила поведения в отбойной волне …………………………….………………….... 10

4. Заключение……………………….………………….………………………………….. 12

5. Библиографический список ..……………………………..……………………………. 13

1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Я занимаюсь профессиональным плаванием и как многие люди прекрасно себя чувствуют в воде. С занятиями в бассейне всё достаточно просто и факторов риска практически нет, да и профессиональная помощь подоспеет в считанные секунды. Другое дело открытые водоемы. И бороздя пространства Интернета я наткнулся на несколько фотографий с последующими комментариями, о том, что это отбойная волна. Мне эта тема показалась интересной, и я решил её изучить подробнее, ведь отбойные волны, как говорилось в одной из комментариев «могут потопить даже профессиональных пловцов».

Проблема. Многие люди не знают о существовании таких волн, и тем более не владеют правилами поведения в такой ситуации.

Выделенная проблема позволила поставить цель работы: изучение процесса образования отбойной волны и правил поведения человека попавшего в неё. Достижение поставленной цели может быть реализовано с помощью следующих задач:

1) Изучить научно-популярную и учебную литературу

2) Рассмотреть явление отбойной волны и её свойства

3) Составить памятку о поведении человека попавшего под отбойную волну.

Формулирование цели и задач способствовало определение объекта: отбойная волна и предмета исследования: свойства отбойной волны.

Для достижения поставленной цели нами были отобраны следующие методы: аналитический, проектный, информационный.

Нами выдвинута следующая гипотеза: если человек будет знать правила поведения в отбойной волне, то его шансы выжить повышаются.

Исследовательская составляющая работы состоит в изучении образования и правил поведения в отбойной волне.

Тематика работы на эмпирическом уровне совпадает с собственными исследованиями руководителя в рамках диссертационного исследования «Методы вейвлет-анализа численного решения многомерных задач».

Теоретическая значимость работы обусловлена необходимостью физического объяснения отбойной волны. Практическая значимость работы позволяет не только расширить представления об отбойной волне как гидродинамическом явлении, но и описать правила поведения человека оказавшегося в ней и способы удержания на воде, что может спасти жизнь.

Отбойная волна, как физическое явление, изучено и объяснено. Основные сведения и объяснение этого явления было изучено с помощью электронных источников [1,2,5,8] и кратких сведений в печатном издании авторов Г.Н. Мошенской, О. Лариной. Гораздо большое внимание в литературе уделяется способам спасения на воде, как например [3,7] и способам удержания на воде [6].

2. ОТБОЙНАЯ ВОЛНА. СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ

Многие люди, прекрасно чувствующие себя в воде, не понимают, как так можно утонуть недалеко от морского или океанского берега. Большинство считает, что в таких случаях виной всему алкогольное опьянение, однако порой речь идёт совсем о другом явлении — отбойном течении. 95 процентов всех утоплений в водоёмах случаются из-за rip currents, то есть отбойных течений (отбойных волн). Отбойное течение - это такое течение, которое образуется при отливе масс воды в сторону моря. Под прямым углом. Бывает на всех океанских пляжах. Возникают то в одном, то в другом месте, имеют разную интенсивность и ширину коридора. У них есть свои опознавательные знаки:

- Видимый канал бурлящей воды, перпендикулярный берегу (см. фото 1).

- Прибрежная зона за пределами рипа имеет изменённый цвет воды (скажем, вода вокруг голубая или зелёная, а участок течения белый, или наоборот).

- Поток воды с пеной и какой-либо морской растительностью устойчиво движется от берега в открытое море.

- Заметен разрыв в общей структуре приливных волн (сплошная полоса волн, а посередине 5-10-метровый разрыв) [1].

Фото 1. Отбойная волна

Есть рипы, возникающие в одном и том же месте, они не особенно опасны, про них все знают, выставляют предупреждающие знаки и красные флаги; а есть смертельно опасные внезапные рип-течения, возникающие вдруг и ниоткуда. Они и уносят жизни человеческие. Также 80% опасных спонтанно возникающих рипов (flash rips) никак визуально себя не проявляют. Конечно, профессиональные спасатели их определить могут, но туристы-обыватели вряд ли.

Наиболее опасны для людей отбойные течения мелководных морей с пологим, низинным берегом, который обрамляют песчаные косы, мели и островки (Мексиканский залив, Азовское море и др.). В данном случае во время отлива массы воды не могут постепенно вернуться в открытое море из-за сдерживающей их песчаной косы. Давление воды на узкий пролив, соединяющий лиман с морем, резко нарастает. В этом месте образуется быстрина, по которой вода устремляется обратно в море с большой скоростью, образуя как бы реку посреди моря (см. рис.1).

Рис.1. Схема образование отбойной волны

Приливные волны в открытом океане имеют высоту, как правило, не более нескольких десятков сантиметров, но огромную длину – сотни и тысячи метров. Они распространяются со скоростью  где g – ускорение свободного падения, а H – глубина бассейна, что составляет в открытом океане несколько сотен, а в зоне прибрежного мелководья несколько десятков километров в час. В таких бегущих приливных волнах максимальные течения, направленные по ходу волны, всегда совпадают с её вершиной, а максимальные встречные течения совпадают с подошвой (рис. 2). С приближением к берегу и выходом на мелководье скорость приливных волн падает, их длина уменьшается, в то время как высота волн и скорость приливных течений увеличиваются. На прибрежных участках моря (в заливах и частях шельфа), где период собственных колебаний водных масс бассейнов совпадает с приливным периодом, возможно дополнительное усиление приливных колебаний. В результате высота приливных волн может увеличиваться до нескольких метров, а скорость приливных течений – до нескольких метров в секунду.

Рис. 2. Типы приливных волн: а) бегущая, поле течений перемещается вместе с волной в сторону её распространения; б) стоячая, поле течений «пульсирует» с переменой знака, не перемещаясь

Подходя к берегу или крутому подводному уступу, приливные волны полностью или частично отражаются от этих препятствий, порождая волны, бегущие в обратном направлении т.е. отбойную волну [5].

Обычно коридор рипа узкий, 2-3 метра, со скоростью течения 4-5 км/ч. Это неопасно. Однако могут возникать отбойные течения шириной до 50 метров и длиной до 200-400 метров, со скоростью до 15 км/ч. Рипы такой величины редки, но всё-таки бывают [8].

• Места появления отбойного течения могут быть связаны с рельефом дна, могут образовываться в ходе штормов. Если мы говорим о песчаных пляжах, то для моря нет ничего проще, чем вымыть для себя каналы в песке. Через эти каналы и начинает уходить вода. В них и появляется отбойное течение.
  Как правило, чем сильнее волны на море, тем сильнее и отбойное течение. Но бывают и исключения, поэтому не стоит расслабляться.
  В чём заключается опасность «рипов»? Тут есть несколько вариантов развития событий, в зависимости от того, насколько далеко человек находится от берега.
  1. Желающие поплескаться на глубине, заплывают далеко от берега. После того, как пловцы вдоволь насладятся открытым морем, они пытаются возвратиться, но понимают, что как бы ни старались, не то что не приближаются, но и ещё больше удаляются от берега (см. фото 2).

Фото 2. Отбойная волна на глубине.

2. На маленькой глубине (от щиколотки до пояса) купальщики понимают, что из воды они выйти попросту не способны, а так называемое, «отжимное» течение (которое возникает при откатывании волны от берега) затягивает их на все большую глубину, а оттуда – в открытое море.
3. Когда отдыхающие, также на маленькой глубине, резвятся в прибое и при этом не следят за его интервалом. В этом случае, первая незамеченная волна сбивает купающегося с ног, вторая накрывает, лишая кислорода и оттаскивая на большую глубину. Человек пытается встать, но его вновь накрывает и утягивает следующая волна. В какой-то момент, нахлебавшийся, обессиленный и полностью дезориентированный пловец понимает, что дна под ногами уже нет, и его сносит в море.

Отбойные течения возникают у берега. То есть, даже если вы стоите в воде по пояс, а тем более по грудь, вас может подхватить рип и понести в море. А ведь как раз те, кто не умеет плавать, так и делают — просто стоят в воде и наслаждаются.
Поэтому не купайтесь в одиночку и, естественно, не игнорируйте красные флаги (см. фото 3) и знаки на пляже.

Фото 3. Предупредительные знаки об отбойной волне.

К сожалению таких знаков в местах купания на наших городских пляжах нами не обнаружено, несмотря на то, что вероятность появления отбойной волны существует.

3. ПРАВИЛА ПОВЕДЕНИЯ В ОТБОЙНОЙ ВОЛНЕ

1. Не паникуйте!

Поддавшись панике, мы руководствуемся инстинктом самосохранения, а не полагаемся на здравые рассуждения. Зная о правилах поведения в рипе, вы в 100 случаях из 100 выберетесь.

2. Экономьте силы!

Не боритесь с течением и не гребите обратно к берегу. К сожалению, это бесполезно. Грести нужно не к берегу, а в сторону (то есть параллельно берегу). Если рип узкий (до 5 метров), вы из него быстро выйдете.

3. Если рип широкий (от 20 метров и больше), что делать?

Не удастся так просто выйти из него, даже если вы будете грести по правилам — в сторону. Как только вы поняли, что выйти никак не получается, можете расслабиться, но не паниковать! Дело в том, что обратное течение недолгое, и уже минут через 5 оно прекратится и оставит вас в покое. После этого отплывите метров на 50-100 сначала в сторону, а уже потом к берегу. Если сразу поплывёте к берегу, есть вероятность того, что течение возобновится в этом же месте и вы снова в него попадёте [2].

Чтобы не паниковать, помните:

- Рип никогда не утащит вас на дно. Это не водоворот и не воронка, а поверхностное течение.

- Рип не слишком широкий. Обычно его ширина не превышает 50 метров, а чаще всего 10-20 метров. Т.е., проплыв вдоль берега буквально 20-30 метров, вы почувствуете, что выплыли из рипа.

- Длина рипа ограничена. Течение довольно быстро ослабнет, обычно не далее, чем в 100 метрах от берега.

Чтобы подать знак спасения следует просто поднять одну руку, спасатели это увидят и поймут.

Умение находиться в воде без движения в плавучем состоянии и при этом беспрепятственно дышать называется статическим плаванием. Этот навык чрезвычайно важен в аспекте проблемы непотопляемости — именно статическое плавание дает человеку возможность отдыха в воде, особенно необходимого в минуты психогенной напряженности [3].

Плавание тел основано на использовании закона Архимеда:

F_А=ρ_ж*g*V_т,

где F_А- сила Архимеда, ρ_ж – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, V_т – объем погруженного тела или части тела.

а) F_т >F_A- тело тонет (опускается на дно).

б) F_т =F_A - тело находится в равновесии в любом месте жидкости (тело плавает внутри жидкости).

в) F_т <F_А - тело всплывает на поверхность.

В другой интерпретации для приведенных выше условий приводиться сравнение плотности жидкости (среды) и плотности тела. В виду того что плотность человека несколько меньше плотности воды (особенно соленой), то тело человека погруженное в воду, за исключение рото-носовой области, обеспечивает удержание на воде.

Рассмотрим несколько простых способов удержания на воде:

«ПОПЛАВОК»

Поплавок это упражнение даёт понять, что вода сама удерживает человека, и избавиться от страха перед глубиной.

- подтянуть колени к подбородку и обхватить их руками;

- расслабиться и перевернуться лицом вниз;

таким образом, вода вытолкнет человека спиной вверх, и оставит в таком положении, как поплавок.

«МОРСКАЯ ЗВЕЗДА»

- вытягиваем ноги назад, ложимся на поверхность воды и слегка разводим их в стороны; натягиваем большие пальцы; пятки не тонут, стараемся поднимать их как можно выше в воде;

- на задержке дыхания опускаем голову в воду, плечи прижимаем к ушам [6].

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Если человек будет знать, как вести себя в отбойном течении, то можно быть уверенным в его спасении. Но всё же их стоит остерегаться, так как даже самых лучших пловцов иногда одолевает паника. И нельзя быть уверенным, что rip current не появится прямо здесь и сейчас.

В результате проведенной исследования нами рассмотрено явление отбойной волны, определены способы её образования, сформулированы правила поведения и отобраны способы удержания на воде. Всё вышеописанное свидетельствует о решении поставленных задач, а следовательно – о достижении поставленной цели. Такой результат был достигнут благодаря четкому определению объекта и предмета исследования, а так же отобранным для работы методам.

Выдвинутая нами гипотеза носит вероятностный характер и может быть проверена окончательно в продолжение данной работы. Перспективой развития исследования могут стать установление влияния просвещенности респондентов и знания ими правил поведения на воде, что переводит работу в социологическую плоскость.

Работа может быть использована на занятиях по основам безопасности жизнедеятельности, физики и в качестве дополнительного материала при проведении классных часов перед началом купального сезона.

Можно сделать вывод, что если люди бы перед плаванием в водоёмах ознакомились бы с возможными в данной местности опасностями, то было бы гораздо меньше смертей. Ведь только за 2015 год количество погибших в воде превышает 2000 человек, не исключено, что примерно 70-80 процентов погибших утянули отбойные течения.

5. БИБИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Булатов А. Отбойное течение [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.drive2.ru/b/2215385/

2. Голубицкий С. Как тонут в океане [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://old.computerra.ru/sgolub/602692/

3. Коновалов Д.Е. Ты – сильнее воды! – М.: Молодая гвардия,1983. – 128 с.

4. Мошенская Г.Н., Ларина О. Удивительные явления природы. – М.: НЦ ЭНАС, 2008. – 216 с.

5. Некрасов А.В. Морские приливы. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://fiz.1september.ru/2006/10/15.htm

6. Петрова Н.Л., Баранов В.А. Плавание: начальное обучение с видеокурсом. – М.: Человек, 2013. – 148 с.

7. Радзиевская, Л. И. Ты и вода / Л. И. Радзиевская ; худож. В. Люмова. – М. : ОНИКС, 2008. – 96 с.

8. Романова А. Об этой опасности на море знают немногие [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.adme.ru/svoboda-puteshestviya/chto-takoe-otbojnoe-techenie-ili-kak-ne-utonut-v-vode-955110/