De ce nava plutește
Unele dintre bazele fizice. formă lichidă nu are elasticitate, și are doar elasticitate a volumului, t. E. Adaptat la forma vasului, pe care-l umple. Deoarece particulele lichide pot fi mutate cu ușurință, starea de echilibru a suprafeței lichidului este în unghi drept în raport cu forțele care acționează asupra acesteia, cum ar fi presiunea aerului sau puterea de greutatea corpului scufundat. Aceasta implică, de asemenea, că suprafața lichidului este întotdeauna perpendicular pe particulele interne de gravitație și, prin urmare, are o formă sferică a suprafeței pământului. În practică, suprafața lichidului poate fi adoptată ca orizontală. Lichid, la fel ca solide, poate fi comprimat doar cateva batai de volumul lor ca particule lichide, în ciuda mobilității acestora, atât de aproape de contact unul cu celălalt, distanța dintre ele este aproape imposibil de a reduce, în cazul în care să nu folosească extrem de mare forțe. Se poate presupune că particulele nu sunt în măsură să fie comprimat, adică. E. Ele sunt incompresibil. Densitatea (greutatea pe unitatea de volum) de apă este doar puțin dependentă de presiune și temperatură. crește densitatea apei de mare ca o funcție de salinitate, care apa proaspătă este de aproximativ 1,000 kg / m3 pentru apa Mării Baltice - până la 1.015 kg / m3, Nord - până la 1.025 kg / m3, Roșu - până la 1.044 kg / m3, Great Salt Lake în SUA - până la 1.230 kg / m3, Marea Moartă - de până la 1.278 kg / m3. Densitatea individuală a apei de mare este esențială pentru navigare, deoarece, după cum se va arăta mai jos, puterea de sprijin și, în consecință, proiectul navei este direct proporțională cu acesta.
Lichidele sunt, de asemenea, susceptibile de a influența gravitației. Lichidul în stare de repaus, a gravitaționale actele de forță în așa fel încât fiecare felie orizontală este comprimată straturi situată deasupra, în care cu adâncimea creșterea presiunii (presiunea gravitațională, de asemenea, numit exces sau hidrostatică) crește. Acesta este egal cu produsul dintre densitatea fluidului la o anumită adâncime. Presiunea totală constă dintr-o forță de presiune de greutate și presiunea aerului.
Presiune hidrostatică:
1 - presiunea aerului atmosferic, 2 - suprafața lichidului 3 - presiunea gravitațională (presiunea hidrostatica) de 4 - adâncime.
În cazul în care un corp solid scufundat în lichid, apoi să-l din toate direcțiile de forță care acționează o presiune în funcție de densitatea fluidului și adâncimea de scufundare. Presiunea aerului atmosferic ca organismul nu atinge partea de jos, nu poți ignora. În corpurile simple - cutie, cilindru - forțele care acționează asupra corpului într-un traseu de 5-orizontale, acestea se anulează reciproc. Presiunea pe suprafața inferioară a corpului depășește presiunea din partea superioară deoarece presiunea gravitațională crește cu adâncimea. Prin urmare, există o forță dinamică ascendentă, mărimea căreia depinde de volumul corpului scufundat. matematician grec și fizician Arhimede, care a trăit 287-212 î.Hr.. e. formulată pentru prima dată acest model de important, astfel „Buoyancy fluid Quiescent acționează asupra unui corp scufundat în ea, egală ca mărime cu greutatea fluidului deplasat de către organism. Forta ascensionala este îndreptată în sus și trece prin centrul de greutate al volumului deplasat ".
Acest principiu al lui Arhimede este valabil pentru orice forma corpului. Cu toate acestea, la începutul secolului al XIX-lea. vechi „lupi de mare“ cu navele cu vele din lemn numite suporterii visători de fier și proști. Convinsă că lemn și alte materiale ușoare pot înota, dar de fier nu poate, ei nu au dat seama că forța de flotabilitate nu are nimic de-a face cu densitatea de metale. Forța flotabilitate - o forță care permite corpului să plutească. În cazul în care organismul este mai greu decât lichidul dislocuit de volumul său, se scufundă la fund. „Hover“ complet cufundat într-un fluid corporal este posibilă numai în cazul în care greutatea este egală cu forța plutitoare. Când navigați într-un fluid al corpului, adică. E. În vasul de apă, greutatea vasului trebuie să fie în echilibru cu forța dinamică. În cazul în care nava este încărcată suplimentar - de exemplu, sarcină - se va scufunda atât timp cât greutatea suplimentară a încărcăturii nu va fi egală cu greutatea apei deplasate în continuare.
Forțele care acționează asupra corpului scufundat:
1 - presiunea pe suprafața superioară 2 - suprafața superioară 3 - menținerea puterii, 4 - înălțimea corpului 5 - adâncimea la suprafața inferioară, 6 - o suprafață inferioară, 7 - presiunea pe suprafața inferioară 8 - menținerea puterii.
Deși Arhimede demonstrează posibilitatea de a naviga nava, el nu explică ce poziție a corpului flotant. Din experiență știm că corpul plutitor este întotdeauna lupta pentru a ocupa o anumită poziție. Se poate observa că lungimea corpului cilindric, cum ar fi un trunchi de copac, plutind întotdeauna într-o poziție orizontală și placa subțire de lemn plutește întotdeauna cea mai mare suprafață de jos. Cum poate fi explicat acest punct de vedere fizic? Rezistența greutatea corpului flotant este aplicată în centrul de greutate al corpului, și flotabilitatea - centrul de greutate al fluidului deplasat. Cele două forțe formează un cuplu de forțe și momentul care transformă corpul atâta timp cât atât centrul de greutate nu este plasată pe aceeași verticală. În cazul în care organismul a luat această poziție, este în echilibru, adică. E. Forțele externe sunt echilibrate reciproc.
Fie că echilibrul organismului este stabil în ceea ce privește influențele externe, cum ar fi vântul val de acțiune, care încearcă să-l scoată de echilibru, în funcție de faptul dacă forțele tind să se acționează asupra corpului în noua sa, din cauza poziției efectelor externe, a restabili starea inițială de echilibru. Dacă o casetă, prezentată în figură dedusă din poziția de echilibru, va exista un cuplu de forțe, constând în greutate și forță plutitoare, care tinde să reducă unghiul de înclinare sau măriți-l. Forțele care acționează asupra organismului, de a crea timp, se ocupă cu influențe externe, iar echilibrul va fi stabil. În cazul în care cuplul crește impactul, atunci echilibrul este instabil. În cazul în care forța nu creează un moment, apoi echilibrul indiferent la schimbarea poziției corpului. Acest echilibru plutește orizontal în cilindrul de apă; vă puteți asigura că cilindrul este ușor de a transforma în jurul axei sale longitudinale de la o poziție de echilibru la altul: ca și cum ne-am întors cilindru, linia de acțiune flotabilitate va trece prin centrul de greutate al cilindrului.
Forțele care acționează asupra corpului navei:
1 - forța de greutate, 2 - menține puterea, 3 - vânt sau valuri, C - centrul de greutate al volumului scufundat, G - centrul de greutate al navei