והנה שאלה חשובה: כמה ק"ג אפשר להרים במים?

"כמה משקל יכול בן אדם להרים כשהוא מתחת למים?", שאל אותנו הקורא נדב, ואז הגדיל לעשות והציע שנשווה בין מים מתוקים למי ים, ואפילו למים שבים המלח. אנחנו מצידנו הקטנו לעשות והסתפקנו בבריכה מחוממת, וזאת מכמה סיבות, שעצלנות כרונית היא רק הראשונה בהן: קודם כל, ככל שהמים מלוחים יותר הם צלולים פחות, כך שקשה לראות וקשה לצלם. דבר שני, בים המלח מספיקה טיפה זעירה של מים שחודרת לעין כדי לגרום לנסיין כאבים שהיינו מאחלים לשונאינו.

טוב, אז זה מה שלא עשינו. מה שכן עשינו זה להרחיק עד למועדון הצלילה "פוצקר" בנהריה, שם חיכו לנו בריכה מחוממת ל-22-23 מעלות ומנהל המועדון יאיר ים, המכונה בהתאמה פוצקר. בנהריה נמצא גם מועדון הכושר "לייף אנד פיטנס", שסיפק לנו משקולות מקצועיות ומדריך כושר בשם אבישי לוי שליווה את התהליך. כדי להשלים את הצוות גייסנו לניסוי את הצוללן רונן קרן - כן, אנחנו יודעים, אבל חשבנו שזה קרן רונן - ויצאנו לדרך.

מתוך הצילומים ללוגו של "רב בריח" (צילום: שי שלו)

ראשית השווינו בין יכולות ההרמה של הנסיין מחוץ למים ובתוכם. התוצאות: ביבשה הניף רונן 80 ק"ג, ואילו במים הצליח להרים משקולות של 100 ק"ג. אז נכון שכצוללן הוא נהנה מתחת למים מיתרון ביתיות, אבל זה לא מסביר תוספת של 25 אחוז במשקל: מה שאיפשר לו לקחת על עצמו עוד 20 קילו הוא ההבדל בין צפיפות המשקל של האוויר לזאת של המים. וזה אפילו לא מסובך כמו שזה נשמע.

לאן שלא נלך, אנחנו סוחבים עלינו בערך 50 קילומטר של אוויר. לאוויר הזה יש משקל והוא יוצר לחץ, רק שאנחנו רגילים אליו ובדרך כלל לא מרגישים בו. אבל מכירים את הלחץ שנוצר באוזניים כשנוהגים בירידה תלולה? אז מה שגורם לו זה השינוי המהיר בלחץ האוויר. ככל שאנחנו מנמיכים ככה גדלה כמות האוויר שמעלינו, ובהתאמה גם הלחץ שהוא יוצר. האוזניים שלנו, שתפקידן להיות רגישות מאוד לשינויים חיצוניים, פשוט מגיבות בהתאם.

(צילום: שי שלו)

לחץ מודדים באטמוספרות, ו-50 ק"מ של אוויר הם אטמוספרה אחת. מכיוון שהמים הרבה יותר צפופים מהאוויר, מספיקים עשרה מטרים של מים כדי ליצור לחץ של אטמוספרה שלמה. וכך, צניחה של 800 מטר מירושלים לכיוון צומת אלמוג - בדיוק, הירידה לים המלח אליו אין לנו שום כוונה להגיע בקרוב - תיצור אפקט דומה לזה שיתקבל בצלילה של לא יותר מ-50 ס"מ בבריכה. ועכשיו בואו נראה איך כל זה מתקשר להרמת משקולות תת-מימית.

בגלל צפיפות המים, הפרשי הלחצים בהם הרבה יותר גדולים מאשר ביבשה. ההפרשים יוצרים תופעה בשם "עיקרון הציפה", שאפשר לראות בפעולה בכל חדר אמבטיה: אם נכניס חפץ כלשהו למים, החלק התחתון שלו יהיה באופן טבעי במים עמוקים יותר מהחלק העליון. כך יופעל עליו לחץ כלפי מעלה - הפוך מהכיוון של כוח המשיכה.

(צילום: שי שלו)

אז ברור למה קל יותר להרים חפץ מתחת למים, אבל בכמה? ואיך מודדים את זה? על כך השיב ארכימדס לפני יותר מ-2,000 שנה באמצעות נוסחה פשוטה: כוח הציפה של חפץ שנמצא בתוך נוזל שווה למשקל הנוזל בנפח זהה לזה של החפץ. במילים פחות יווניות, חפץ בנפח של עשרה ליטרים יאבד עשרה ק"ג ממשקלו ברגע שתכניס אותו למים, כי ליטר מים שוקל קילו אחד.

החוק של ארכימדס מסביר למה חומרים מסוימים שוקעים במים, ואחרים צפים. אם ליטר מהחומר שוקל יותר מק"ג אחד, הוא ישקע. שוקל פחות? הוא יצוף. לדוגמה, הצפיפות של עץ נעה בין 0.6 ל-0.8 ק"ג לליטר, מה שמעניק לו כישורי ציפה. אבל גם אוניות שעשויות ממתכת צפות על-פני המים, וזאת למרות שהמתכת עצמה שוקלת יותר מקילו לליטר. מבנה הספינה יוצר חללים ריקים - או ליתר דיוק, מלאים באוויר - כך שבסך הכל, צפיפות המשקל של הספינה קטנה מהצפיפות של המים. וזה גם העיקרון שמאפשר לצוללות לצוף ולשקוע לפי פקודה.

(צילום: שי שלו)

בצוללות יש תאים מיוחדים שאפשר למלא במים או באוויר דחוס. כשרוצים לצלול פותחים את התאים האלה כדי שיתמלאו במים, צפיפות המשקל של הצוללת גדלה, והיא שוקעת. כשרוצים לחזור ולעלות ממלאים את התאים באוויר, צפיפות המשקל יורדת בהתאם, והצוללת צפה.

כדי לסבך קצת את החיים, לא כל סוגי המים שווים בצפיפות המשקל שלהם. היחס של 1 ליטר=1 ק"ג נכון למים מתוקים, אבל במי ים עומד היחס על 1.04 ק"ג לליטר, ואילו צפיפות המשקל בים המלח מגיעה ל-1.27 ק"ג לליטר. כלומר, גוף בנפח של עשרה ליטרים יאבד כמעט 13 ק"ג ממשקלו ברגע שתכניס אותו לים המלח. מה שמחזיר אותנו לשאלה המקורית של נדב, שכדי לענות עליה צריך קודם להחליט איזה חומר רוצים להרים מתחת למים.

תראי אמא, עמידת ידיים (צילום: שי שלו)

צפיפות המשקל של מתכת היא בערך שמונה ק"ג לליטר, כך שמשקולות סטנדרטיות ישקלו מתחת למים שבעה ק"ג לליטר - בערך 12% ממשקלן ביבשה. 100 ק"ג בטון, לעומת זאת, ישקלו בתוך המים רק 60 קילו. פירות וירקות? הם הרבה יותר קלים מהמים, אז אם תקנו לפי משקל תת-ימי, הירקן יהיה חייב לכם.

מה לגבינו, בני האדם? אנחנו שוקלים פחות או יותר כמו מים, ויכולים לצוף בזכות האוויר שבריאות. רונן הרים בתוך הבריכה 100 ק"ג של משקולות, ומכאן אפשר להסיק שהוא היה יכול גם להרים בערך 150 ק"ג בטון, או הרבה אנשים מאוד שמנים. בגרף (מימין) אפשר לראות כמה - וכמובן מה - יצליח רונן להרים במים רגילים או בים המלח. יצוין רק שבתרחיש השני הוא ייאלץ קודם לפלס את דרכו בין מלא גרמנים אדומים.

הכו את השפן!

רוצים שנעשה בשבילכם ניסויים מדעיים? אז אנחנו לא רוצים, אבל יש מצב שבעז יורש יסכים. פשוט תשלחו שאלות-רעיונות-הצעות לניסויים לאימייל blazer@yedtik.co.il וציינו בתיבת הנושא "שפן ניסיונאי" - או "השפן המעפן", זה לא נורא משנה - ואנחנו כבר נשלח את יורש לשטח, לא לפני שלא נוודא שהוא מצויד במיגון הולם ובביטוח מתאים.

"שמישהו יחליף אותי או שאני משתין לכם בבריכה"

"טוב, אין ברירה. נצטרך להחליף לכם פה את כל הצנרת"