Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 3. РАВНОВЕСИЕ ПЛАВАЮЩЕГО ТЕЛА480. Постановка задачи.Мы определим условия равновесия плавающего тела в воде, предполагая, что жидкость находится в равновесии и уровень ее остается неизменным. При этом мы будем пренебрегать влиянием веса вытесненного воздуха (п° 466). При этом предположении плавающее тело находится под действием только двух сил, вертикальных и прямо противоположных: его веса Р, приложенного в центре тяжести Г, и силы —Р, равной и противоположной весу вытесненной воды; эта последняя сила приложена в центре С вытесненного объема. Для веса Р существует силовая функция; существует также силовая функция и для силы —Р, представляющей собой равнодействующую давлений жидкости (п° 467). Поэтому существует силовая функция и для совокупности этих двух сил, и положениями устойчивого равновесия будут те, при которых силовая функция принимает наибольшее значение. Мы найдем эти положения, отыскивая те положения плавающего тела, для которых сумма работ сил Р и — Р будет отрицательна при всяком виртуальном перемещении этого тела. 481. Вычисление виртуальных работ.Две вертикальные и противоположные силы Работа силы Рассмотрим сначала перемещения, при которых ориентировка тела остается неизменной. Работа зависит тогда только от высоты, на которую опускается центр тяжести, и если он опускается на
Эта работа положительна, если Следовательно, при некоторой частной ориентировке тела это будет положение, при котором силовая функция имеет максимум. Остается сравнить между собой различные положения тела, для которых 482. Условия равновесия.Для того чтобы плавающее тело находилось в равновесии и чтобы это равновесие было устойчивым, необходимо и достаточно выполнение следующих условий: 1° Плавающее тело должно вытеснять объем воды, вес которого равен весу тела. 2° Центр тяжести тела и центр вытесненного объема должны лежать на одной вертикали. 3° Центр тяжести должен быть ниже малого метацентра, относящегося к точке С поверхности центров. Для этого необходимо и достаточно, чтобы центр тяжести был или ниже центра вытесненного объема или, если он находится выше, чтобы он был от этого центра на расстоянии, меньшем 483. Замечания.До сих пор для определенности мы предполагали, что жидкость есть вода, но ясно, что изложенная теория применима ко всякой другой капельной жидкости. Она может быть применена в более общем случае к равновесию твердого тела, плавающего в двух слоях жидкости различных плотностей, из которых одна больше, а другая меньше плотности плавающего тела. Нужно только в предыдущих рассуждениях заменить центр вытесненного объема центром тяжести всей жидкой массы, вытесненной телом. В случае, который мы рассматривали, этивди двумя жидкостями были вода и атмосферный воздух, но весом вытесненного воздуха мы пренебрегали. Чтобы исправить эту ошибку, нужно было бы заменить центр вытесненного объема центром тяжести всей массы вытесненной жидкости (воздуха и воды). Новая поверхность, описанная этим центром, отличалась бы очень мало от прежней, поверхности центров, место которой она должна была бы занять. Ошибка, которую мы сделали, настолько мала, что практически ею можно пренебречь.
|
1 |
Оглавление
|