ملتقى الفيزيائيين العرب - هل تستطيع أن تفعل مثل هذا الفيل ؟!

يستطيع الفيل أن يبقى تحت سطح الماء وأن يتنفس عن طريق خرطومه الذي يجعله فوق سطح الماء كما يوضح الشكل أسفله .

http://www.phys4arab.net/vb/images/sharh/fyl.jpg

عندما قام أحدهم بتقليد الفيل مستعملا أنبوبا عوضا عن خرطوم الفيل بدأ الدم ينزف من أنفه وأذنيه وحتى أن بعض الغواصين فارق الحياة.

فما تعليل ذلك ؟

يمكن تفسير جميع الأعراض التي تحدث للغواصين الذين يستخدمون أنبوبا للتنفس بالفرق الكبير في الضغط بين داخل الجسم وخارجه ( شكل 1 ).
لنتمعن في ما يحدث لرئتي هذا الغواص ، فمن الداخل تخضع رئتاه لضغط جوي نظامي ( ضغط الهواء الداخل ) أما من الخارج فتخضعان إلى ضغط إضافي ناتج عن وزن عمود الماء الذي يعلو الغواص .

http://www.phys4arab.net/vb/images/sharh/pr1.jpg

( شكل 1 ).

عند الغوص إلى عمق 50 سم يخضع القفص الصدري إلى فرق ضغط خارجي قدره 50 جم / سم2 ، أي ما يكافئ حملا على القفص الصدري يتراوح بين 15 كجم إلى 20 كجم ، ومن الواضح أن التنفس في شروط مماثلة ليس بهذه السهولة.ولكن ليست هذه هي المشكلة الوحيدة.
فاضطراب دوران الدم الذي سيحدث أخطر بكثير . سوف يجري الدم نحو الأجزاء العليا من الجسم حيث الضغط أقل ( الصدر والرأس ) تاركا الأجزاء السفلى حيث الضغط المرتفع ( البطن والأرجل ) وبالتالي سوف تمتلئ الأوعية الدموية في الرأس والصدر أكثر من استطاعتها وسيسبب هذا إزعاجا لتقلصات القلب بالإضافة إلى احتمال حدوث نزيف داخلي بسبب تمزق الأوعية الدموية الصغيرة .

لقد قام الطبيب النمساوي شتيغلر بالتجربة التالية :
غاص إلى عدة أعماق مستخدما أنبوبا للتنفس ، فعند عمق 60 سم لم تتحمل أعضاؤه فرق الضغط لأكثر من أربع دقائق وعند العمق 90 سم دقيقة واحدة وعند عمق 1.5 م لم يستطع البقاء إلى 6 ثوان فقط .
وعنما غاص إلى عمق مترين أصيب بتضخم حرج في عضلة القلب اضطره فيما بعد لملازمة فراشه 3 أشهر إلى أن استعاد دورته الدموية .

قد يتساءل القارئ :
لماذا يمكن الغوص إلى أعماق كبيرة نسبيا دون حدوث اضطرابات صحية ؟
وكذلك لماذا لا يحدث هذا للغواص الذي يستعمل اسطوانة الهواء المحمولة ؟

إليك الجواب :
في الأول لأن الشروط تختلف عندما يحبس الغواص أنفاسه فقبل أن يغطس يقوم بملء رئتيه بالهواء بقدر ما يستطيع وأثان الغوص ينضغط ينضغط هذا الهواء ويتوازن مع ضغط الماء المحيط ، لذلك لن يحدث فرقا في الضغط .

وكذلك الأمر بالنسبة للغواص الذي يستعمل اسطوانة الهواء المحمولة فضغط الهواء في الاسطوانة كبير جدا ويساوي ضغط الماء ولذلك لا يجد الغواص صعوبة في تنفسه.

إذا : ماذا يفعل الفيل كي لا يعاني من فرق الضغط ؟

يساعد الفيل بنيته الفيسولوجية والعضلية اللتان تسمحان له بتحمل ضغط الماء بشكل أفضل ، ولكنه لن يستطيع القيام بذلك لأعماق كبيرة .