Obraz
2 (148)

44

Wyżej ustaliliśmy warunki równowagi ciała pływającego, obecnie badać będziemy charakter tej równowagi. Z własnego doświadczenia wiemy, że niektóre łodzie są mniej inne bardziej wywrotne. Zapytujemy się, od czego tego rodzaju wywrotnośc ciała pływającego zależy.

Stan równowagi w ogólnym ujęciu, a więc również w odniesieniu do ciała pływającego, może być trwały, chwiejny i obojętny. Trwałość stanu równowagi polega na tym, by ciało chwilowo z niego wy

chylone samorzutnie wróciło do

tanu wyjściowego. Rozważmy więc ciała pływające chwilowo wychylone ze stanu równowagi; charakterystyczne przypadki pokazano na rys. 29. W przypadku _Ma" środek wyporu S_w leży powyżej środka ciężkości S_c. Wychylając ciało (oś pływania) o kąt ot ,    (ry6. 29)

powodujemy przesunięcie sił W i Q , przez co tworzą one parę sił i moment

M = Qa = Wa

Rys. 29. Siły działające na    a - odległość między siłami Q

ciała pływające, wychylone    i W.

ze stanu równowagi    ., _A ^    ,    ...    . ,

Moment ten, jak widzimy, posiada

kierunek przeciwny do kierunku

wychylenia ciała (obrotu ciała o kąt cx ) , a więc przeciwdziała on

temu wychyleniu i sprowadza ciało do położenia wyjściowego. Wobec

tego w omawianym przypadku zachodzi równowaga trwała.

W podobny sposób przeanalizujemy stan przedstawiony na rys, 29b. Najpierw zwróćmy uwagę, że wzajemne położenie punktów S_c i S_w jest odmienne niż poprzednio. Mianowicie środek ciężkości S_c leży powyżej środka wyporu. Wychylenie ciała (osi pływania) o kąt a powoduje również rozsunięcie się sił W i Q oraz powstanie momentu M, którego kierunek działania w tym przypadku jest zgodny z kierunkiem wychylenia ot . Moment ten nie hamuje przechylenia ciała, wręcz przeciwnie - działa w kierunku jego powiększenia i w końcu doprowadzi do przewrócenia się ciała pływającego. Mamy więc w tym przypadku do czynienia z równowagą chwiejną.

Przedstawiony wyżej opis występujących sił w ciele pływającym i wychylonym ze stanu równowagi nie był zupełnie ścisły. Należy zauważyć, że ciało wychylone wypiera wprawdzie taką samą ilość płynu lecz kształt objętości wypartej jest inny i w związku z tym zmienia się położenie środka wyporu S_w . Okazuje się, że ściślejsze ujęcie zagadnienia nie wpłynie na charakter równowagi ciał pływających, których środek wyporu S_w leży powyżej środka ciężkości S_c (przypadek przedstawiony na rys. 29a) , natomiast wywiera ono istotny