SUP Fizika címmel egy olyan blogbejegyzés-sorozat létrehozása a célunk, amellyel az állva evezéshez kapcsolódó fizika elméleti hátterét felfrissítsük az emberek fejében. Ezekben a bejegyzésekben nem tudományos felfedezéseket fogunk tenni, mert ezeket elméletileg már mindenki megtanulta az általános és középiskolában. (Ugye?!) Mi csak segítünk emlékezni, és rámutatunk, hogy az elméletet, hogyan tudjuk az SUP-os gyakorlatba átültetni.
Például a fizika már akkor a segítségedre lehet, amikor még nem is eveztél, csupán egy deszka választásán gondolkodsz. Könnyedén ki lehet számolni, hogy az általad meghatározott maximális terheléshez minimum mekkora térfogatú deszkára van szükséged. A „Hogyan válasszak SUP deszkát?” című blogbejegyzésünkben már érintettük ezt a témát, most viszont alaposan bele megyünk, és megnézzük, hogy amit ott írtunk az miért úgy van.
SUP deszkaválasztás legfontosabb része, hogy mekkora térfogatú legyen deszkád, hiszen ez a zárt térfogat biztosítja a SUP deszka vízfelszínen maradását. Ha vizsgálni kezdjük, hogy mik a felételei egy test úszásának, lebegésének és süllyedésének a vízben, akkor gyorsan eljutunk Arkhimédész törvényéig és a felhajtóerőig. A SUP deszkát a víz felszínére helyezve nehézségi erő és a kiszorított víz súlyából eredő felhajtó erő hat rá. A deszka azért úszik a felszínen, mert a felhajtó erő és a nehézségi erő nagysága egyenlő. Ha ezen az egyensúlyi helyzeten változtatunk, és a nehézségi erőt növeljük, azaz ráállunk a deszkára, akkor új egyensúlyi állapot jön létre (a felhajtó erő is nagyobb lesz, és a nagysága a nehézségi erővel fog megegyezni), a deszka pedig jobban bele fog merülni a vízbe. Hogy meddig? Ez csak a tömegünktől függ, ha túlterheljük, akkor akár el is süllyedhet, mert ekkor a nehézségi erő nagyobb lesz, mint a felhajtó erő. Tehát nekünk, SUP-osoknak ez a kulcskérdés.
Nézzük meg, hogy ez mit jelent a matematika nyelvén. A nehézségi erő meghatározása biztos mindenkinek ismerős lesz. Ez a bűvös m∙g, amit mindenki szeretett az egyszerűsége miatt:
ahol
- Fn – a nehézségi erő [N]
- m – a test tömege [kg]
- g – a nehézségi gyorsulás (g=9,81 m/s2)
- ρtest – a test sűrűsége [kg/m3]
- Vtt – a test teljes térfogata [m3]
A felhajtó erő ettől egy picit bonyolultabb. Arkhimédész törvénye szerint minden folyadékba (gázba) merülő testre felhajtó erő hat, amelynek nagysága egyenlő a test által kiszorított folyadék (gáz) súlyával. A felhajtó erő függ a folyadék sűrűségétől és a test folyadékba merülő térfogatától.
ahol
- Ff – felhajtó erő [N]
- ρf– a folyadék sűrűsége [kg/m3]
- Vtest – test vízbe merülő részének térfogata [m3]
- g – a nehézségi gyorsulás (g=9,81 m/s2)
Ha a nehézségi és felhajtó erő egyensúlyban van, akkor a nagyságuk egyenlő:
Ez az elmélet, nézzük meg, hogy SUP-os szempontból mit jelent. A terhelésből (Te, csomagjaid esetleg gyermeked vagy kutyád össztömege) adódó nehézségi erő egyenlő a SUP deszka vízbe merülő térfogata által kiszorított víz súlyával. A fenti képletet egyszerűsítve:
átalakítva SUP-os verzióvá:
Nekünk, SUP-osoknak ebből az a lényeg, hogy a deszka térfogatával gazdálkodhatunk a terhelhetőség szempontjából. Nézzünk egy példát: a deszkánk legyen egy átlagos 300 liter térfogatú modell. Ha félig merül el, akkor 150 liternyi (1 liter=1 dm3) vizet (a víz sűrűsége 1 kg/dm3) szorít ki, így a terhelése 150 kg ebben az egyensúlyi állapotban. Ha azt szeretnénk, hogy maximum csak a harmadáig merüljön, és így jobb evezési menettulajdonságokat biztosítson, akkor a rendelkezésre álló térfogat harmada, azaz maximum 100 liternyi rész süllyedhet a víz alá. A fenti képletbe behelyettesítve ez azt jelenti, hogy maximum 100 kg a megengedhető legnagyobb össztömeg. Ebből a két rövid példából az furcsa dolog látható, hogy úgy tűnik, mintha 1 liter = 1 kg lenne. Ez így elég furán néz ki leírva, és ha csak ezt látja például egy fizika tanár, akkor a szívéhez kaphat. Azonban van erre egy egyszerű magyarázat, aminek komoly gyakorlati haszna van a mi szempontunkból, hiszen a fenti képletre gondolva, és a víz sűrűségét (ρvíz = 1 kg/dm3) behelyettesítve rögtön érhető, hogy honnan ered ez a furcsaság. A sűrűség mértékegysége megoldja ezt a problémát, az értéke pedig biztosítja, hogy az egyenlet két oldala számok tekintetében azonos legyen.
Ebből az következik, hogy egy általunk meghatározható információból, ami a SUP deszka terhelése kg-ban, meg tudjuk határozni, hogy a deszkánknak a vízbe merülő része mennyi liter. Ha 80 kg, akkor 80 liter a deszka vízbe merülő részének a térfogata.
Hogyan használható ez gyorsan és egyszerűen egy deszka kiválasztásnál?
Például, ha arra jutottál, hogy 120 kg-nál nagyobb terhelés nem, vagy csak nagyon-nagyon ritkán fog előfordulni, akkor azt már tudjuk az előzőek alapján, hogy a leendő deszkád vízbe merülő része maximum 120 liter lesz. Azonban azt még nem tudjuk, hogy ez a térfogat a deszka teljes térfogatának mekkora része legyen, vagyis meddig merüljön el a deszkád. Ez már nem fizikai sokkal inkább gyakorlati SUP-os kérdés, ezért a nemzetközi szakirodalomhoz fordulunk, amelyben azt mondják, hogy ökölszabályként jó megközelítés, ha a deszka térfogatának 40%-a kerül víz alá, azaz a deszka vastagságának 40%-áig merül el az általad meghatározott maximális terhelés mellett. A példánál maradva ez azt jelenti, hogy a 120 liter a deszka teljes térfogatának 40%-a, vagyis 120/0,4=300 liter a SUP deszka térfogata. Ha ezt a számítást gyorsítani akarjuk, és egy egyszerű szorzással akarjuk meghatározni, akkor az ismert terhelés tömegét 2,5-tel meg kell szorozni, tehát 2,5 x 120 = 300 liter.
Ez a 2,5-es állandó nincsen kőbe vésve a szakirodalom szerint sem. Jó választás lehet bármelyik 2 és 3,5 közötti szám. Ha 2-vel szorozzuk meg, akkor 120 x 2= 240 liter, ha 3-mal, akkor 3 x 120=360 liter az eredmény. Vegyük észre, hogy ezek a szorzó tényezők és a kapott eredmények között milyen összefüggés van. Ha 2-vel szoroztuk, akkor a deszka pontosan a feléig merül, ha 3-mal, akkor a harmadáig. A külföldi és a magyar SUP szakirodalomban sincs neve ennek az állandónak. Véleményem szerint magyar nyelven a merülési tényező helyes megnevezés lehet, mert tulajdonképpen a merülés mértéket fejezi ki. Az ideális értéke, ahogy már szóba került a szakirodalom szerint 2,5, de aki kisebb merülést szeretne az választhat ettől nagyobb akár 3 és 3,5 értéket is, viszont 4-nél nagyobb értéket már teljesen felesleges választani. A merülési tényezőt 2-nél kisebbre választani nem ajánlott, mert jelentősen romlik az evezés élménye, ugyanis ilyen esetekben túlságosan elmerül a deszka, ezáltal nagyobb lesz a közegellenállása, instabilabbá válik, illetve az irányíthatósága is sokkal rosszabb lesz. (Azt érdemes megjegyezni, hogy ezek a merülési tényező értékek SUP deszkákhoz ajánlottak, szörfdeszkák esetén a merülési tényező lehet 2 alatti is, sőt.) A számítás képlettel felírva:
ahol
- MT – merülési tényező, aminek az ajánlott értéke 2,5
- X – az általad meghatározott legnagyobb terhelés kg-ban
- Y – a végeredmény literben, ami megadja, hogy minimum mekkora térfogatú deszkára van szükséged.
Tehát ez a gyors számítás egy alsó határt szab meg, ami alatt a meghatározott terhelésedhez nem szabad deszkát választani, mert túlságosan elmerülne, viszont nagyobbat nyugodtan választhatsz. (A felső korlátot más szempontok szokták befolyásolni, amik később kerülnek szóba.)
A SUP Fizika sorozatunk első részében alaposan körbejártuk a témát, hogy hogyan lehet a megfelelő térfogatú SUP deszkát kiválasztani. Arkhimédész törvényétől eljutottunk odáig, hogy egy egyszerű szorzással pillantok alatt ellenőrizni tudod, hogy a kiszemelt deszkád megfelelő-e a számodra, és nem leszel többé a sokszor teljesen elrugaszkodott marketingszövegekre és adatokra utalva.
Ha tetszett a bejegyzésünk, akkor kérlek nyomj egy lájkot rá, és oszd meg a barátaiddal, hogy ők is elolvashassák ezt a cikket.
