Flotabilidad

La flotabilidad (un nombre obsoleto es flotabilidad [1] ) es la propiedad de un cuerpo sumergido en un líquido de permanecer en equilibrio sin salir del agua y sin hundirse más, es decir, flotar. También - una sección de la teoría del barco , estudiando la flotabilidad.

Ley de Arquímedes

El antiguo científico griego Arquímedes formuló la ley según la cual un cuerpo sumergido flota en equilibrio cuando su peso es igual al peso del volumen de líquido desplazado por él .

En este caso, la fuerza de empuje, por naturaleza la fuerza de presión, depende de la densidad del fluido (ρ fluido ), y el peso ( Gravedad ) de la densidad del cuerpo (ρ objeto ). Ambas fuerzas son la resultante de cargas distribuidas. Está claro que cuanto mayor sea la densidad del líquido, la parte más pequeña del cuerpo se hundirá hasta el equilibrio. Por el contrario, cuanto mayor sea la densidad del cuerpo para un volumen dado, mayor será su masa m , y más profundo se hundirá.

En ausencia de tensión superficial , la ecuación de equilibrio para un cuerpo flotante se verá como:

{\frac {\rho_{\mathrm {objeto}}}{\rho_{\mathrm {fluido} }}}={\frac {P_{\mathrm {objeto}}}{\rho_{ \mathrm {fluido} }\cdot g-P_{\mathrm {im} }}},

donde es el peso del cuerpo, es la densidad del cuerpo, es la aceleración de caída libre, es el peso del cuerpo sumergido, es la densidad del líquido. $P_{\mathrm {objeto} }$ ${\ estilo de visualización \ rho _ {\ mathrm {objeto}}}$ $gramo$ ${\displaystyle P_{\mathrm {im} ))$ ${\ estilo de visualización \ rho _ {\ mathrm {fluido}}}$

Se cree que Arquímedes derivó esta ley al resolver el problema de determinar la densidad de un cuerpo sin recurrir a los volúmenes. Según la leyenda, necesitaba averiguar si la corona, que pesaba tanto como un lingote de oro, estaba hecha de oro. No pudo medir directamente el volumen de la corona debido a su forma compleja. [2]

Flotabilidad de un barco (buque)

Reserva de flotabilidad

La flotabilidad de un buque se entiende como su capacidad para mantenerse a flote bajo una carga dada [3] . Esta capacidad se caracteriza por una reserva de flotabilidad , que se expresa como un porcentaje del volumen de los compartimentos estancos por encima de la línea de flotación con respecto al volumen estanco total. Cualquier violación de la impermeabilidad conduce a una disminución del margen de flotabilidad. Para un barco (embarcación) cuyo casco es estanco a lo largo de la cubierta principal :

W=V_{h}/V_{o}*100,

donde es el volumen de los espacios bajo cubierta por encima de la línea de flotación, es el volumen total de los espacios bajo cubierta. $V_{h}$ $V_{o}$

La ecuación de equilibrio en este caso tiene la forma:

P=y(V_{o}-V_{h}),

P=yV,

donde es el peso de la embarcación, es la densidad del agua, es el volumen sumergido, y se llama ecuación básica de flotabilidad $PAGS$ $y$ $V$

De ello se sigue:

a densidad constante, un cambio en la carga va acompañado de un cambio proporcional en el volumen sumergido hasta que se alcanza una nueva posición de equilibrio. Es decir, con un aumento en la carga, la embarcación "se asienta" más profundamente en el agua, con una disminución, flota más alto. $y$ $PAGS$ $V$
a una carga constante , un cambio en la densidad va acompañado de un cambio inversamente proporcional en el volumen sumergido . Entonces, en agua dulce, el barco se asienta a mayor profundidad que en agua salada. $PAGS$ $y$ $V$
un cambio en el volumen , en igualdad de condiciones, va acompañado de un cambio en la depresión. Por ejemplo, al lastrar con agua fuera de borda o la inundación de emergencia de los compartimentos, se puede suponer que el barco no tomó la carga, sino que aumentó el volumen sumergido y el calado aumentó: el barco se asienta más profundo. Al bombear agua, sucede lo contrario. $V$

El significado físico del margen de flotabilidad es la cantidad de agua que el barco puede tomar (por ejemplo, cuando los compartimentos están inundados) mientras aún está a flote. Un margen de flotabilidad del 50% significa que el volumen impermeable por encima de la línea de flotación es igual al volumen por debajo de ella. Los barcos de superficie se caracterizan por reservas de 50÷60% y más. Se cree que cuanto más stock se obtuvo durante la construcción, mejor.

Flotabilidad neutra

Cuando el volumen de agua recibido (para un buque de superficie) es exactamente igual al margen de flotabilidad, se considera que se pierde la flotabilidad - el margen es 0%. Efectivamente, en este momento el barco se hunde por la cubierta principal y se encuentra en un estado inestable, cuando cualquier influencia externa puede hacer que se hunda. Y por regla general, no faltan las influencias. En teoría, este caso se llama flotabilidad neutra .

Flotabilidad negativa

Al recibir un volumen de agua superior al margen de flotabilidad (o cualquier carga mayor en peso), se dice que el buque recibe flotabilidad negativa . En este caso, no puede nadar, solo puede hundirse.

Por tanto, se establece una reserva obligatoria de flotabilidad para la embarcación, que deberá tener en estado intacto para una navegación segura. Corresponde al desplazamiento total y está marcado con una línea de flotación y/o línea de carga .

La hipótesis del lado recto

Para determinar el efecto de las cargas variables sobre la flotabilidad, se utiliza un supuesto bajo el cual se considera que la aceptación de cargas pequeñas (menos del 10% de desplazamiento ) no cambia el área de la línea de flotación efectiva. Es decir, el cambio de calado se considera como si el casco fuera un prisma recto. Entonces el desplazamiento depende directamente del calado.

En base a esto, se determina el factor de cambio de asentamiento, generalmente en t/cm:

{\ estilo de visualización q = 0.01yS,}

donde está el área de la línea de flotación efectiva , significa la cantidad de cambio de carga en toneladas requerida para cambiar el calado en 1 cm Cuando se calcula hacia atrás, le permite determinar si el margen de flotabilidad ha superado los límites permitidos. $S$ $q$

Véase también

Notas

↑ Sobolev L. Cuentos de hadas georgianos // Historias de escritores soviéticos. Tomo 3.- M.: Estado. de la ficción, 1952. - S. 332.
↑ Arquímedes. Ley de Arquímedes. Biografía de Arquímedes. . Consultado el 26 de febrero de 2009. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2009. (indefinido)
↑ Flotabilidad de combate // Enciclopedia militar : [en 18 volúmenes] / ed. V. F. Novitsky ... [ y otros ]. - San Petersburgo. ; [ M. ] : Tipo. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.

Literatura

Voytkunsky Ya. I. Libro de referencia sobre la teoría del barco. T. 2. Estática de tribunales. Balanceo de barcos.- L.: Construcción naval.- 1986.
Sizov V. G. Teoría del barco: Libro de texto para universidades.- Odessa, Phoenix.- 2003.

Enlaces

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