Закон Архимеда. Плавание тел

Закон Архимеда. Плавание тел

Закон Архимеда. Плавание тел. Закон Архимеда, известный на факультетах физики, обычно формулируется следующим образом: на все тела, погруженные в жидкость, действует плавучесть, равная весу вытесненной ею жидкости, вверх (например, СЭС, 2-е издание, П. Зная основные законы гидростатического давления), мы устанавливаем, что образует эта сила и действует ли она на тело в жидкости. Рассмотрим 3 цилиндрических тела, масса которых равна Ox, 02, 03 и Section co.

1 из них частично погружен в жидкость, 2-й плавает в жидкости, а 3-й находится на дне(рис.3.26). в 1-м и 2-м случаях внешнее давление вдоль верхней и нижней поверхностей цилиндров равно, а направление противоположно. Результирующее избыточное давление, действующее на эти плоскости： Рисунок 3.27. При плавании на поверхности ПВ = ПБ = ПМ = п ^!,(3.109） Где MPx-объем погружной части цилиндра (в данном случае Pr> 0).

Состояние безразличного равновесия (тело плавает от периферии в окружающую жидкость со всех сторон） Па = РВ = RyoK <» RyoK ^ = = P8U, (3.110） 77 объем тела полностью погруженного в жидкость(в данном случае П= О）В 3-м случае гидростатическое давление составляет Pa = 0, и нет плавучести, если цилиндр прочно закреплен, стоя на водонепроницаемом дне (нет доступа жидкости к дну цилиндра).Тело же, наоборот, является тяжестью столбов, находящихся сверху, под влиянием собственного веса.

Существование гидростатического давления приводит к тому, что на любое тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила. Людмила Фирмаль

• Жидкость и внешнее давление прижимаются к дну. Рассмотрим некоторые распространенные проблемы, связанные с плаванием тела. Объем жидкого числа, который полностью или частично перемещается погруженным в него предметом, называется объемным перемещением. 43. Центр тяжести D объема вытесненной жидкости (центр давления при плавании) называется центром вытеснения (рис.3.27). Подъемная (архимедова) сила включает в себя вертикальную линию, проходящую через центр смещения в качестве рабочей линии.

Плоскость поперечного сечения плавающего тела, совпадающая со свободной поверхностью жидкости, называется поверхностью плавания, а линия пересечения свободной поверхности плавающего тела и жидкости называется линией воды. Прямая линия, проходящая через центр тяжести плавающего тела, является центром смещения при устойчивом равновесном положении тела, когда его вес и сила тяжести действуют на 1 вертикальную линию, называемую навигационной осью.

• Глубина погружения в самой нижней точке смачиваемой поверхности называется осадкой. При удалении объекта из положения равновесия на определенный угол относительно перпендикуляра, называемый углом пятки, объем смещения изменяется на исходную, обычно симметричную форму, а центр смещения перемещается в новую точку D’. Точка пересечения подъемной Р и навигационной оси при наклонном положении корпуса называется метацентром.

Расстояние между центром тяжести тела C и Метацентрическим M указывается в Нм и называется метацентрической высотой. Высота Метацентрика может быть определена выражением = с,(3.111） Где/ 0-момент инерции площади плоскости плавания относительно вертикальной оси 5 ’-5′. C7-смещение тела; e-расстояние между центром тяжести C и центром смещения D Плавучесть тела это способность плавать при заданной нагрузке и имеет заданную степень погружения.

Для Плавучесть-пасс-дополнительная нагрузка, соответствующая весу жидкости в объеме надводной части плавающего тела. Устойчивость-способность плавающего тела восстанавливать исходное положение жидкости после крена. Для того чтобы плавающий объект был статически устойчив в подводном состоянии, центр тяжести объекта должен находиться на навигационной оси ниже центра смещения D (рис.3.28, а).В противном случае (рис.3.28, б) корпус не имеет устойчивости.

Поведение тела, находящегося в жидкости или газе, зависит от соотношения между модулями силы тяжести и архимедовой силы, которые действуют на это тело. Людмила Фирмаль

• Если часть плавающего тела плавает над свободной поверхностью жидкости (поверхность плавает), тело естественным образом стабилизируется при воздействии вышеуказанных условий. Во время подводного плавания центр D смещения может находиться на оси плавания ниже центра тяжести ТС. Если последний не превышает предельного метоцентра М0 (при меньшем угле крена), то кузов остается устойчивым(рис. 3.27). 44.

Чем выше мета-центр над центром тяжести тела, то есть чем больше высота метацентрической/ с, тем больше устойчивость тела (способность перекатываться с пятки в положение равновесия).Это объясняется тем, что в момент силы пары Р и о стремятся восстановить равновесие тела-высоту center. In случай Метацентрического Он расположен ниже центра тяжести тела. То есть высота метацентрической отрицательна, а тело неустойчиво.

Смотрите также:

Задачи по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Простейшие гидравлические машины.
2. Относительное равновесие жидкостей.
3. Основные виды и формы движения жидкости.
4. Методы изучения движения жидкости