Чт. Май 23rd, 2024

Рассмотрим вертикальный цилиндр высотой h, площадью основания S, находящийся в погруженном состоянии. При этом верхнее основание погружено на глубину h1 (рис.2.11), а нижнее – на глубину h2.

image235

Рис.2.11. Цилиндр, погруженный в воду

На цилиндр действуют силы:

  • Сила давления на верхнее основание F1=ρ g h1 S.
  • Сила давления на нижнее основание F2=ρ gh2 S.
  • Силы давления на боковую поверхность цилиндра взаимно уравновешивают друг друга, и поэтому не рассматриваются.
  • Сила тяжести цилиндра Gц= mg = ρц V g.

Разность сил F1 и F2, из которых F2 всегда больше, так как нижнее основание всегда погружено глубже, называют подъёмной силой (или Архимедовой силой):

Fп=F2 – F1ж g S (h2 – h1)= ρж g S h= ρж g V= mж g=Gж.(2.35)

То есть подъёмная сила равна весу жидкости, объём которой равен объёмуцилиндра. Отсюда можно сформулировать закон Архимеда: на погруженное в жидкость тело действует сила, направленная вертикально вверх и равная весу объёма жидкости, вытесненной этим телом.

Возможно возникновение трёх случаев:

  • Вес тела цилиндра больше веса вытесненной жидкости (подъёмной силы) Gц> Gж и тогда тело тонет.
  • Вес тела меньше подъёмной силы Gц<Gж, и тогда тело всплывает.
  • Gц=Gж – тело находится в состоянии равновесия и плавает в погруженном состоянии.

Анализ выражения Gц<>Gж показывает, что для определения способности тела тонуть или всплывать можно сравнить плотности тела и жидкости.

Выталкивающая (подъемная) сила приложена в центре тяжести вытесненного объёма жидкости, эта точка называется центром водоизмещения. В общем случае центр водоизмещения не совпадает с центром тяжести плавающего тела. Первоочередной задачей в теории плавания является определение плавучести и остойчивости плавающих тел. Плавучестью называется способность тела плавать в полупогруженном состоянии. Gц < Fп.

Остойчивость – это способность плавающего тела при отклонении от положения равновесия возвращаться в это положение. Положения плавающего тела с креном и без него показаны на рис.2.12.

image237

Рис. 2.12. Плавающее тело без крена и с креном

Здесь С – центр тяжести;

D и D’ – центры тяжести объёма погруженной части в положении без крена и при крене, соответственно;

М – метацентр или же точка пресечения оси плавания с направлением вектора подъёмной силы F при крене;

Rм – метацентрический радиус.

Отрезок СМ – метацентрическая высота.

К плавающему телу прикладываются дополнительные внешние силы, под действием которых тело отклоняется от положения равновесия (ветер, течения, неравномерная нагрузка и т. д.). При исследовании остойчивости судна рассматривают три центра, расположенные на оси плавания. Ось плавания – вертикальная ось, проходящая через центр тяжести судна. Три центра: центр тяжести, центр водоизмещения, метацентр. Два из них не изменяют своего положения при крене (центр тяжести и метацентр), а центр тяжести объёма погруженной части смещается по дуге радиусом Rм с центром в метацентре. Об остойчивости судят по относительному расположению этих центров. Метацентрическая высота всегда должна быть больше нуля. Линия пересечения поверхности воды с боковой поверхностью судна в положении без крена и при полной нагрузке называется грузовой ватерлинией

Объем корпуса судна, расположенный выше грузовой ватерлинии представляет собой запас плавучести. Различают плоскость грузовой ватерлинии и плоскость плавания, которые совпадают только при условии полной загрузки без крена.

От content

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Обнаружен блокировщик рекламы! Пожалуйста, обратите внимание на эту информацию.

We\'ve detected that you are using AdBlock or some other adblocking software which is preventing the page from fully loading.

У нас нет баннеров, флэшей, анимации, отвратительных звуков или всплывающих объявлений. Мы не реализовываем эти типы надоедливых объявлений! Нам нужны деньги для обслуживания сайта, и почти все они приходят от нашей интернет-рекламы.

Пожалуйста, добавьте tehnar.info к вашему белому списку блокирования объявлений или отключите программное обеспечение, блокирующее рекламу.

Powered By
Best Wordpress Adblock Detecting Plugin | CHP Adblock