Теория плавания тел

Сила давления на криволинейную стенку

F - реакция стенки на жидкость. Разложим ее на верти­кальную и горизонтальную составляющие: F_в и F_г. Модуль силы F =. Запишем условия равновесия: F_в = G + р₀s_в , F_г = ρgh_cs_г + p₀ s_г,

где G - вес жидкости в объеме тела давления АА'В'ВА; s_в - вертикальная проекция рассматриваемой площадки; s_г - горизонтальная проекция площадки.

Пусть в жидкость погружено тело произвольной формы.

F_B1, - сила давления жидкости на верхнюю часть поверхно­сти тела, направлена вертикально вниз и равна весу жидкости в объеме АА'В'ВСА;

F_в2- сила давления жидкости на нижнюю часть поверхно­сти тела, направлена вертикально вверх и равна весу жидко­сти в объеме АА'В'ВДА.

F_A = F_в2 – F_в1, = G_АBCД = Vρg,где F_A- архимедова сила.

Закон Архимеда звучит следующим образом:

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом и приложенной в центре тяжести погруженной части тела.

Кроме центра тяжести для плавающего тела имеют место еще два центра:

Центр водоизмещения - это центр тяжести погруженной части тела.

Метацентр - точка пересечения оси плавания тела с линией действия архимедовой силы. Возможны 3 случая соотношения веса тела и архимедовой силы:

1) G > F_A - тело тонет;

2) G = F_A - тело плавает в полностью погруженном состоянии. Центр тяжести тела лежит на одной вертикали с центром водоизмещения;

3) G < F_A - тело плавает в частично погруженном состоянии.

Условие устойчивого равновесия тела: центр тяжести должен находиться ниже центра водоизмещения.

Остойчивость - это способность тела восстанавливать равновесие после прекращения действия внешних сил.