Закон Архімеда. Плавання тіл

За законом Архімеда на тіло, занурене в рідину, діє вертикальна (архімедова) сила, що виштовхує, яка спрямована вертикально вверх,

, (2.17)

де V – об’єм зануреної частини тіла.

Центр ваги D витиснутого об’єму рідини є центром водотоннажності (рис. 2.5). При нахилі (крені) плаваючого тіла центр водотоннажності змінює своє положення.

Лінія, що проходить через центр ваги тіла С та центр водотоннажності D у положенні рівноваги перпендикулярно до вільної поверхні рідини (поверхня плавання), є віссю плавання. У положенні рівноваги вісь плавання вертикальна, при крені - нахилена.

Рисунок 2.5

Точка перерізу М лінії дії сили, що виштовхує, при похилому положенні з віссю плавання називається метацентром. Відстань h_м між центром ваги тіла С і метацентром М називається метацентричною висотою. Чим більше h_м, тим більше остійність тіла (здатність переходити із крену в положення рівноваги), тому що момент пари сил Р – G, що прагне відновити рівновагу, прямо пропорційний метацентричній висоті. Величина метацентричної висоти

, (2.18)

де J – найменший момент інерції площини плавання;

е – відстань між центрами ваги й водотоннажності.

Якщо метацентр лежить нижче центра ваги тіла, тобто метацентрична висота негативна, то тіло остійністю не володіє.