La forza di gravità è uguale alla forza di Archimede agente. Calcolare la forza di Archimede

L'esistenza della pressione idrostatica porta al fatto che una forza di galleggiamento agisce su qualsiasi corpo in un liquido o in un gas. Per la prima volta il valore di questa forza nei liquidi fu determinato sperimentalmente da Archimede. legge di Archimedeè così formulato: un corpo immerso in un liquido o gas è soggetto ad una forza di galleggiamento pari al peso della quantità di liquido o gas spostato dalla parte immersa del corpo.

Consideriamo la derivazione teorica della legge di Archimede. Si versa un liquido nel recipiente e si immerge un corpo a forma di cubo. Il bordo del cubo è uguale a l. La faccia superiore del cubo si trova dalla superficie del liquido a una profondità h e quella inferiore si trova a una profondità di h + l. Il liquido esercita una pressione su tutte le facce del cubo. In questo caso le forze di pressione agenti sulle facce laterali del cubo sono reciprocamente compensate. Sulla faccia superiore del cubo agisce una forza di pressione verso il basso F 1 il cui modulo è

dove r w è la densità del liquido; S è l'area della faccia del cubo. Sulla faccia inferiore del cubo agisce una forza di pressione verso l'alto F 2 il cui modulo è

Dal momento che h 1 2, cioè la risultante di queste due forze è diretta verticalmente verso l'alto ed è spingendo (Archimede) forza:

Sostituendo (5.6) e (5.7) in (5.8), troviamo che il modulo della forza di Archimede

F a = r f g l S = r f gV = P f (5.9)

dove V è il volume del cubo (cioè il volume di liquido spostato dal corpo sommerso); P w - il peso del liquido spostato. Quindi, la forza di galleggiamento è pari in valore assoluto al peso del liquido spostato dalla parte sommersa del corpo.

La forza di Archimede F A è applicata al corpo nel centro di massa del fluido spostato dal corpo ed è diretta contro la forza di gravità che agisce su questo corpo. (Va ricordato che la legge di Archimede è valida solo in presenza di gravità. In condizioni di gravità zero non regge.)

Condizione di nuoto per i corpi

Il comportamento di un corpo in un liquido o in un gas dipende dal rapporto tra i moduli della forza di gravità F t e la forza di Archimede F A, che agiscono su questo corpo. Sono possibili i seguenti tre casi:

1. F t> F A - il corpo sta affondando;
2. F t = F A - il corpo galleggia in un liquido o in un gas;
3. F t A - il corpo galleggia finché non inizia a galleggiare.

Verifica della validità della legge di Archimede sui gas

Sotto la campana della pompa del vuoto sono posizionate delle bilance a braccio uguale, sulla quale sono sospese una sfera di vetro cavo di grande volume e un peso, che bilancia il peso di questa sfera nell'aria. Se si pompa aria da sotto la campana, l'equilibrio sarà disturbato e la trave di equilibrio, su cui è sospesa la palla, cadrà. Spieghiamo questo fenomeno.

Come notato, il peso P "w della palla in aria era bilanciato dal peso P" g del peso in aria, cioè P "w = P" r. forza. Pertanto, il peso della palla in aria è P "w = P w -F w, e il peso del peso nell'aria P" g = P g -F g, dove P g e P w sono i veri pesi del peso e della palla, cioè i loro pesi nel vuoto, e F g e F w sono forze di galleggiamento di Archimede che agiscono rispettivamente sul peso e sulla palla.

Secondo (5.9), F w = r in gV w e F g = r in gV g, dove r in è la densità dell'aria, V w è il volume della palla, V g è il volume del peso. Poiché V w >> V g, la forza di galleggiamento F w che agisce sulla palla è molto maggiore della forza di galleggiamento V g che agisce sul peso. Pertanto, l'equilibrio tra la palla e il peso osservato nell'aria non significa che i loro pesi siano gli stessi nel vuoto. Infatti, il vero peso della sfera P w è maggiore del vero peso del peso P g, che si manifesta immediatamente quando l'aria viene pompata fuori da sotto la campana della pompa. La bilancia è sbilanciata, la palla scende. Quindi, questa esperienza mostra chiaramente la validità della legge di Archimede per i gas.

L'aeronautica si basa sull'uso dell'azione della forza di Archimede nei gas: voli di dirigibili, palloni, ecc.

Empiricamente, anche nell'antica Grecia, si ottenne che un corpo immerso in un liquido pesasse meno di uno nell'aria. Esercita una pressione sul corpo nel liquido da tutti i lati. Le forze di pressione sono dirette perpendicolarmente alla superficie del corpo in ogni punto. Nel caso in cui tutte le forze che agiscono sul corpo fossero uguali in grandezza, allora questo corpo ha subito solo una compressione a tutto tondo. Sappiamo che con l'aumentare della profondità aumenta la pressione idrostatica, quindi le forze di pressione che vengono applicate alle parti inferiori del corpo sono maggiori delle forze che agiscono sul corpo in alto.

Se sostituiamo tutte le forze di pressione che vengono applicate a un corpo in un liquido con una forza risultante, allora questa forza sarà diretta verso l'alto. A questo proposito, è stata chiamata la forza di galleggiamento. In un altro modo, è chiamata forza di Archimede ($ (\ overline (F)) _ A $). Fu Archimede che notò il fatto della sua esistenza e determinò come calcolarlo.

La forza di Archimede esercita il suo effetto sui corpi non solo nei liquidi, ma anche nei gas, dove c'è pressione girostatica.

La grandezza della forza di Archimede

La forza di Archimede, esercitando un effetto su un corpo immerso in un liquido (o gas), è pari al peso del liquido (o gas) nel volume spostato (spostato) da questo corpo.

Consideriamo un corpo a forma di parallelepipedo rettangolare completamente immerso nel liquido Fig. 1. Supponiamo che le basi superiore e inferiore siano parallele all'orizzonte.

Le forze di pressione che agiscono sulle facce laterali del parallelepipedo sono bilanciate a coppie (ad esempio, $ (\ overline (F)) _ (12) $ = $ - (\ overline (F)) _ (21) $). Comprimono solo il parallelepipedo. Le forze che agiscono sui bordi superiore e inferiore del parallelepipedo non sono uguali tra loro. La forza ($ F_1 $), l'azione della colonna di liquido sulla faccia superiore, sarà pari a:

dove $ \ rho $ è la densità del fluido; $ S $ - area di base; $ h_1 $ - altezza della colonna di liquido sopra la base superiore del parallelepipedo $ \ p_0- $ pressione dell'atmosfera sulla superficie del liquido.

La forza di pressione del fluido sulla base inferiore del parallelepipedo:

dove $ h_2 $ è l'altezza della colonna di liquido sopra la base inferiore. Poiché $ h_2> h_1 $, significa $ F_2> F_1 $. Il modulo della forza risultante che agisce sul corpo dal lato del liquido:

Se indichiamo l'altezza del parallelepipedo con $ h = h_2-h_1 $, otteniamo:

dove $ V $ è il volume del parallelepipedo. Quando il corpo è parzialmente in un liquido (gas), allora V è inteso come il volume immerso in una sostanza (liquido, gas). Il lato destro dell'espressione (4) è anche chiamato peso del liquido, che viene spostato dal corpo immerso in esso.

Una forza di Archimede agisce su un corpo in un liquido o gas, il cui valore è pari al peso della sostanza (liquido o gas) nel volume della parte sommersa del corpo. La forza di Archimede è diretta verticalmente verso l'alto.

La legge di Archimede (4) è soddisfatta per corpi di qualsiasi forma.

La forza di Archimede consente a tutti i tipi di navi di navigare, nonostante il fatto che la densità del materiale con cui è realizzato lo scafo del veicolo sia molte volte maggiore della densità dell'acqua. È solo necessario che il peso dell'acqua spostata dalla parte subacquea della nave sia uguale alla forza di gravità che agisce sulla nave. La densità media della nave è inferiore alla densità dell'acqua.

La forza di Archimede agisce sui corpi in aria. Ma poiché la densità dell'aria è bassa, l'effetto di questa forza è spesso trascurato. In uno stato di assenza di gravità, la forza di Archimede è uguale a zero. In assenza di gravità, non c'è pressione idrostatica.

Va tenuto conto, discutendo sull'azione della forza di Archimede, intendiamo che il corpo è circondato da un liquido (gas), forse ad eccezione della sua parte superiore. Se il corpo è adiacente al fondo del vaso o alla sua parete, la risultante delle forze di pressione idrostatica premerà il corpo sul fondo o sulla parete. A questo proposito, ad esempio, le ancore delle navi si attaccano al fondo e se l'ancora si trova a grande profondità, è estremamente difficile strapparla dal fondo.

Esempi di attività con una soluzione

Esempio 1

Esercizio. Un oggetto di metallo con un volume di $ V = 10 \ (cm) ^ 3 $ è caduto nel fiume. Qual è la forza di spinta che agisce su di essa?

Soluzione. Il corpo in acqua subirà l'azione della forza di Archimede (è la forza di spinta), pari a:

dove $ \ rho = 1000 \ \ frac (kg) (m ^ 3) - \ $ è la densità dell'acqua dolce in condizioni normali; $ V = 10 \ (cm) ^ 3 = (10) ^ (- 5) m ^ 3 $; $ g = 9,8 \ \ frac (m) (c ^ 2) $ - accelerazione di gravità. Calcoliamo la forza di spinta:

Risposta.$ F_A = 9,8 \ cdot (10) ^ (- 2) $ H

Esempio 2

Esercizio. Qual è la forza di tensione della fune (N), con l'aiuto della quale un corpo con densità $ \ rho $ e volume V viene sollevato uniformemente da un serbatoio di acqua dolce? Considera la densità dell'acqua come nota ($ (\rho) _g $). Considera il movimento nel liquido.

Soluzione. Consideriamo le forze che agiscono su un corpo sollevato dall'acqua (Fig. 2).

In accordo con la seconda legge di Newton, la risultante di tutte le forze applicate al corpo è zero, poiché il corpo è sollevato uniformemente:

\ [\ sopralinea (N) + m \ sopralinea (g) + (\ sopralinea (F)) _ A = 0 \ \ sinistra (2.1 \ destra). \]

Nella proiezione sull'asse Y del sistema di riferimento inerziale che abbiamo associato alla Terra, l'equazione (2.1) ci darà la seguente espressione scalare:

La massa del corpo da sollevare si può trovare come:

La forza di Archimede è definita come:

Sostituendo i membri destri delle espressioni (2.3) e (2.4) nella formula (2.2) al posto dei valori corrispondenti, esprimiamo la forza di trazione della fune:

Risposta.$ N = \ sinistra (\ rho - (\ rho) _g \ destra) Vg $

LA LEGGE DI ARCHIMEDE- la legge della statica dei liquidi e dei gas, secondo la quale una forza di galleggiamento agisce su un corpo immerso in un liquido (o gas), pari al peso del liquido nel volume del corpo.

Il fatto che una certa forza agisca su un corpo immerso nell'acqua è ben noto a tutti: i corpi pesanti sembrano diventare più leggeri, ad esempio il nostro stesso corpo quando è immerso in un bagno. Nuotando in un fiume o in mare, puoi facilmente sollevare e spostare sul fondo pietre molto pesanti, quelle che non possiamo sollevare a terra; Lo stesso fenomeno si osserva quando, per qualche motivo, una balena viene lanciata sulla riva - l'animale non può muoversi al di fuori dell'ambiente acquatico - il suo peso supera le capacità del suo sistema muscolare. Allo stesso tempo, i corpi leggeri resistono all'immersione in acqua: per annegare una palla delle dimensioni di un piccolo cocomero richiede forza e destrezza; molto probabilmente non sarà possibile immergere una palla con un diametro di mezzo metro. È intuitivamente chiaro che la risposta alla domanda - perché il corpo galleggia (e l'altro affonda) è strettamente correlata all'azione del liquido sul corpo immerso in esso; non ci si può accontentare della risposta che i corpi leggeri galleggiano e quelli pesanti affondano: una piastra d'acciaio, ovviamente, affogherà nell'acqua, ma se ne fai una scatola, allora può galleggiare; tuttavia, il suo peso non è cambiato. Per comprendere la natura della forza che agisce su un corpo sommerso dal lato del fluido, è sufficiente considerare un semplice esempio (Fig. 1).

Cubo con bordo un immerso nell'acqua, e sia l'acqua che il cubo sono immobili. È noto che la pressione in un liquido pesante aumenta in proporzione alla profondità - è ovvio che una colonna di liquido più alta preme più fortemente sulla base. È molto meno ovvio (o per niente ovvio) che questa pressione agisca non solo verso il basso, ma anche ai lati e verso l'alto con la stessa intensità: questa è la legge di Pascal.

Se consideriamo le forze che agiscono sul cubo (Fig. 1), quindi, a causa dell'ovvia simmetria, le forze che agiscono sulle facce laterali opposte sono uguali e dirette in modo opposto: cercano di spremere il cubo, ma non possono influenzare il suo equilibrio o movimento. Rimangono forze che agiscono sui bordi superiore e inferiore. lascia stare h- profondità di immersione del bordo superiore, R- la densità del liquido, G- accelerazione di gravità; quindi la pressione sulla faccia superiore è

R· G · h = p 1

e in fondo

R· G(h + a)= p 2

La forza di pressione è uguale alla pressione per l'area, cioè

F 1 = P 1 · un\ su122, F 2 = P 2 un\ up122, dove un- il bordo del cubo,

inoltre, la forza F 1 è diretto verso il basso e la forza F 2 - su. Pertanto, l'azione del liquido sul cubo è ridotta a due forze: F 1 e F 2 ed è determinato dalla loro differenza, che è la forza di galleggiamento:

F 2 – F 1 =R· G· ( h + a)un\ su122 - r gh· un 2 = pga 2

La forza è galleggiante, poiché il bordo inferiore si trova naturalmente al di sotto di quello superiore e la forza che agisce verso l'alto è maggiore della forza che agisce verso il basso. La quantità F 2 – F 1 = pga 3 è uguale al volume del corpo (cubo) un 3, moltiplicato per il peso di un centimetro cubo di liquido (se preso come unità di lunghezza 1 cm). In altre parole, la forza di galleggiamento, che è spesso chiamata forza di Archimede, è uguale al peso del liquido nel volume del corpo ed è diretta verso l'alto. Questa legge è stata stabilita dall'antico scienziato greco Archimede, uno dei più grandi scienziati della Terra.

Se un corpo di forma arbitraria (Fig. 2) occupa un volume all'interno del liquido V, quindi l'azione del liquido sul corpo è completamente determinata dalla pressione distribuita sulla superficie del corpo, e notiamo che questa pressione non dipende affatto dal materiale del corpo - ("il liquido non importa cosa premere su").

Per determinare la forza di pressione risultante sulla superficie del corpo, è necessario rimuovere mentalmente dal volume V dato corpo e riempire (mentalmente) questo volume con lo stesso liquido. Da un lato c'è un recipiente con un liquido a riposo, dall'altro all'interno del volume V- un corpo costituito da un dato liquido, e questo corpo è in equilibrio sotto l'azione del proprio peso (liquido pesante) e della pressione del liquido sulla superficie del volume V... Poiché il peso del liquido nel volume del corpo è pgV ed è bilanciato dalle forze di pressione risultanti, quindi il suo valore è uguale al peso del liquido nel volume V, cioè. pgV.

Dopo aver fatto mentalmente la sostituzione inversa - inserendo il volume V dato corpo e prendendo atto che questa sostituzione non influenzerà in alcun modo la distribuzione delle forze di pressione sulla superficie del volume V, possiamo concludere che un corpo immerso in un liquido pesante in quiete subisce l'azione di una forza verso l'alto (forza di Archimede) pari al peso del liquido nel volume di questo corpo.

Allo stesso modo, si può dimostrare che se un corpo è parzialmente immerso in un liquido, allora la forza di Archimede è uguale al peso del liquido nel volume della parte sommersa del corpo. Se in questo caso la forza di Archimede è uguale al peso, allora il corpo galleggia sulla superficie del liquido. Ovviamente, se in piena immersione la forza di Archimede risulta essere inferiore al peso del corpo, allora annegherà. Archimede introdusse il concetto di "gravità specifica" G, cioè. peso unitario di volume di una sostanza: G = pg; se lo accettiamo per l'acqua G= 1, quindi un corpo solido di materia, in cui G> 1 affonderà, e a G < 1 будет плавать на поверхности; при G= 1 il corpo può galleggiare (sospendersi) all'interno del liquido. In conclusione, notiamo che la legge di Archimede descrive il comportamento dei palloni in aria (a riposo a basse velocità).

Vladimir Kuznetsov

Nonostante le ovvie differenze nelle proprietà di liquidi e gas, in molti casi il loro comportamento è determinato dagli stessi parametri ed equazioni, il che rende possibile utilizzare un approccio unificato allo studio delle proprietà di queste sostanze.

In meccanica, gas e liquidi sono considerati mezzi continui. Si assume che le molecole della sostanza siano distribuite in modo continuo nella parte di spazio che occupano. In questo caso, la densità del gas dipende in modo significativo dalla pressione, mentre la situazione è diversa per un liquido. Di solito, quando si risolvono problemi, questo fatto viene trascurato, usando il concetto generalizzato di fluido incomprimibile, la cui densità è uniforme e costante.

Definizione 1

La pressione è definita come la forza normale $ F $ che agisce dal lato fluido per unità di area $ S $.

$ ρ = \ frac (\ Delta P) (\ Delta S) $.

Osservazione 1

La pressione si misura in pascal. Un Pa è uguale a una forza di 1 N che agisce su un'area unitaria di 1 mq. m.

In uno stato di equilibrio, la pressione di un liquido o di un gas è descritta dalla legge di Pascal, secondo la quale la pressione sulla superficie del liquido, prodotta da forze esterne, è trasmessa dal liquido ugualmente in tutte le direzioni.

In equilibrio meccanico, la pressione orizzontale del fluido è sempre la stessa; pertanto, la superficie libera di un liquido statico è sempre orizzontale (salvo casi di contatto con le pareti del recipiente). Se teniamo conto della condizione di incomprimibilità del liquido, la densità del mezzo considerato non dipende dalla pressione.

Immaginiamo un certo volume di liquido delimitato da un cilindro verticale. La sezione trasversale della colonna liquida è indicata con $ S $, la sua altezza è $ h $, la densità del fluido è $ ρ $ e il peso è $ P = ρgSh $. Allora vale quanto segue:

$ p = \ frac (P) (S) = \ frac (ρgSh) (S) = ρgh $,

dove $ p $ è la pressione sul fondo della nave.

Da ciò ne consegue che la pressione cambia linearmente, a seconda dell'altezza. In questo caso $ ρgh $ è la pressione idrostatica, la cui variazione spiega l'emergere della forza di Archimede.

Formulazione della legge di Archimede

La legge di Archimede, una delle leggi fondamentali dell'idrostatica e dell'aerostatica, dice: un corpo immerso in un liquido o gas è soggetto ad una forza di galleggiamento o sollevamento pari al peso del volume di un liquido o gas spostato da una parte del corpo immerso in un liquido o in un gas.

Osservazione 2

L'emergere della forza di Archimede è dovuto al fatto che il mezzo - liquido o gassoso - tende ad occupare lo spazio sottratto al corpo immerso in esso; in questo caso, il corpo viene espulso dall'ambiente.

Da qui il secondo nome per questo fenomeno: galleggiabilità o sollevamento idrostatico.

La forza di galleggiamento non dipende dalla forma del corpo, così come dalla composizione del corpo e dalle sue altre caratteristiche.

L'emergere della forza di Archimede è dovuto alla differenza di pressione del mezzo a diverse profondità. Ad esempio, la pressione sugli strati d'acqua inferiori è sempre maggiore rispetto agli strati superiori.

La manifestazione della forza di Archimede è possibile solo in presenza di gravità. Quindi, ad esempio, sulla Luna la forza di galleggiamento sarà sei volte inferiore a quella sulla Terra per corpi di uguale volume.

L'emergere della Forza di Archimede

Immagina qualsiasi mezzo liquido, ad esempio l'acqua normale. Selezioniamo mentalmente un volume d'acqua arbitrario come superficie chiusa $ S $. Poiché tutto il liquido è in equilibrio meccanico per condizione, anche il volume che abbiamo assegnato è statico. Ciò significa che la risultante e il momento delle forze esterne agenti su questo volume limitato assumono valori nulli. Le forze esterne in questo caso sono il peso di un volume d'acqua limitato e la pressione del liquido circostante sulla superficie esterna $ S $. In questo caso, risulta che la risultante $ F $ delle forze di pressione idrostatica sperimentate dalla superficie $ S $ è uguale al peso del volume del liquido che era delimitato dalla superficie $ S $. Affinché il momento totale delle forze esterne svanisca, il risultante $ F $ deve essere diretto verso l'alto e passare attraverso il centro di massa del volume di fluido selezionato.

Indichiamo ora che invece di questo liquido confinato condizionato, nel mezzo è stato posto un qualsiasi corpo solido del volume corrispondente. Se viene soddisfatta la condizione di equilibrio meccanico, non si verificheranno cambiamenti dall'ambiente, inclusa la stessa pressione che agisce sulla superficie $ S $. Così, possiamo dare una formulazione più precisa della legge di Archimede:

Nota 3

Se un corpo immerso in un liquido è in equilibrio meccanico, la forza di galleggiamento della pressione idrostatica agisce su di esso dal lato del suo ambiente, che è numericamente uguale al peso del mezzo nel volume spostato dal corpo.

La forza di galleggiamento è diretta verso l'alto e passa attraverso il centro di massa del corpo. Quindi, secondo la legge di Archimede, la forza di galleggiamento è soddisfatta:

$ F_A = ρgV $, dove:

• $ V_A $ - forza di galleggiamento, H;
• $ ρ $ - densità di liquido o gas, $ kg / m ^ 3 $;
• $ V $ - volume di un corpo immerso in un mezzo, $ m ^ 3 $;
• $ g $ - accelerazione di gravità, $ m / s ^ 2 $.

La forza di galleggiamento che agisce sul corpo è opposta nella direzione della forza di gravità, quindi il comportamento del corpo immerso nel mezzo dipende dal rapporto tra i moduli della forza di gravità $ F_T $ e la forza di Archimede $ F_A $. Qui sono possibili tre casi:

1. $ F_T $> $ F_A $. La forza di gravità supera la forza di galleggiamento, quindi il corpo affonda/cade;
2. $ F_T $ = $ F_A $. La forza di gravità è equalizzata con la forza di galleggiamento, quindi il corpo "pende" nel liquido;
3. $ F_T $

La legge di Archimede è così formulata: una forza di galleggiamento agisce su un corpo immerso in un liquido (o gas), pari al peso del liquido (o gas) spostato da questo corpo. Il potere si chiama dal potere di Archimede:

dove è la densità di un liquido (gas), è l'accelerazione di gravità, ed è il volume di un corpo sommerso (o una parte del volume di un corpo situato sotto la superficie). Se il corpo galleggia sulla superficie o si muove uniformemente su o giù, allora la forza di galleggiamento (chiamata anche forza di Archimede) è uguale in grandezza (e opposta in direzione) alla forza di gravità che agisce sul volume di liquido (gas) spostato da corpo, e si applica al baricentro di questo volume.

Il corpo galleggia se la forza di Archimede equilibra la forza di gravità del corpo.

Va notato che il corpo deve essere completamente circondato dal liquido (o intersecato con la superficie del liquido). Quindi, ad esempio, la legge di Archimede non può essere applicata a un cubo che giace sul fondo della vasca, toccando ermeticamente il fondo.

Come per un corpo che è in un gas, per esempio in aria, allora per trovare la forza di sollevamento è necessario sostituire la densità del liquido con la densità del gas. Ad esempio, un pallone con elio vola verso l'alto a causa del fatto che la densità dell'elio è inferiore alla densità dell'aria.

La legge di Archimede può essere spiegata usando la differenza delle pressioni idrostatiche sull'esempio di un corpo rettangolare.

dove P UN , P B- punti di pressione UN e B, ρ è la densità del liquido, h- differenza di livello tra i punti UN e B, S- l'area della sezione trasversale orizzontale del corpo, V- il volume della parte sommersa del corpo.

18. Equilibrio di un corpo in un liquido a riposo

Un corpo immerso (totalmente o parzialmente) in un liquido subisce una pressione totale dal lato del liquido, diretta dal basso verso l'alto e pari al peso del liquido nel volume della parte sommersa del corpo. P sei tu = ρ F gV sepoltura

Per un corpo omogeneo galleggiante sulla superficie vale la seguente relazione:

dove: V- il volume del corpo galleggiante; ? m- densità corporea.

La teoria esistente di un corpo galleggiante è piuttosto ampia, quindi ci limitiamo a considerare solo l'essenza idraulica di questa teoria.

Si chiama la capacità di un corpo fluttuante, sbilanciato, di ritornare in questo stato stabilità... Il peso del liquido prelevato nel volume della parte sommersa del recipiente si chiama Dislocamento, e il punto di applicazione della pressione risultante (cioè il centro di pressione) è centro di spostamento... Nella posizione normale della nave, il baricentro INSIEME A e centro di spostamento D sdraiati su una linea verticale O "-O", che rappresenta l'asse di simmetria della nave e chiamato asse di navigazione (Figura 2.5).

Lascia che, sotto l'influenza di forze esterne, la nave si inclini di un certo angolo α, parte della nave KLMè uscito dal liquido, e un po' K "L" M " al contrario, immerso in esso. Allo stesso tempo, abbiamo ottenuto una nuova posizione del centro di spostamento D "... Applichiamo al punto D " sollevamento R e continua la sua linea d'azione finché non interseca l'asse di simmetria O "-O"... Punto ricevuto m chiamato metacentro, e il segmento mC = h chiamato altezza metacentrica... Assumiamo h positivo se punto m si trova al di sopra del punto C, e negativo altrimenti.

Riso. 2.5. Sezione trasversale della nave

Consideriamo ora le condizioni per l'equilibrio della nave:

1) se h> 0, quindi la nave ritorna nella sua posizione originale; 2) se h= 0, allora questo è un caso di equilibrio indifferente; 3) se h<0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.

Pertanto, più basso è il baricentro e maggiore è l'altezza metacentrica, maggiore è la stabilità del vaso.