Закон Архимеда и его приложение


Тело, погруженное (полностью или частично) в жидкость, испытывает со стороны жидкости суммарное давление, направленное снизу вверх и равное весу жидкости в объеме погруженной части тела.

Для однородного тела плавающего на поверхности справедливо соотношение

где:   V - объем плавающего тела;

ρт - плотность тела.

Существующая теория плавающего тела довольно обширна, поэтому мы ограничимся лишь гидравлической сущностью этой теории.

Плавучесть  это состояние равновесия твердого тела, частично или полностью погруженного в жидкость.

Остойчивость  способность плавающего тела, выведенного из равновесия, восстанавливать исходное положение после прекращения действия сил, вызывающих крен.

Крен  положение тела, при котором вертикальная плоскость его симметрии отклонена от вертикали к земной поверхности.

Вес жидкости, взятой в объеме погруженной части судна называют водоизмещением, а точку приложения равнодействующей давления (т.е. центр давления) - центром водоизмещения.

Описание: D:\РАБОТА\ГИДРАВЛИКА\лекции\Мои лекции\Вспомогательный материал\К лекции 4-4.frw.png

Рисунок

4.4 Поперечный профиль судна

 

 

При нормальном положении судна центр тяжести С и центр водоизмещения d лежат на одной вертикальной прямой O'-O", представляющей ось симметрии судна и называемой осью плавания.

Пусть под влиянием внешних сил судно наклонилось на угол α, часть судна KLM вышла из жидкости, а часть K'L'M, наоборот, погрузилось в нее. При этом получили новое положение центра водоизмещения d'. Приложим к точке d' подъемную силу R и линию ее действия продолжим до пересечения с осью симметрии O'-O". Полученная точка m называется метацентром, а отрезок mC = h называется метацентрической высотой. Будем считать h положительным, если точка m лежит выше точки C, и отрицательным - в противном случае.

 

Условия равновесия судна:

1) если h > 0, то судно возвращается в первоначальное положение;

2) если h = 0, то это случай безразличного равновесия;

3) если h < 0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.

Следовательно, чем ниже расположен центр тяжести и, чем больше метацентрическая высота, тем больше будет остойчивость судна.


Предыдущие материалы: Следующие материалы: