7 (60)

3. WYPÓR HYDROSTATYCZNY a)DEl'INICJA SIŁY WYPORU

Wypór hydrostatyczny to siła, z jaką ciecz działa na zanurzone w niej ciało. Siła ta jest równa iloczynowi objętości zanurzonej części ciała i ciężarowi objętościowemu cieczy, w której jest ono zanurzone W - V.y.

Wypadkowa wyporu jest zaczepiona w tzw. środku wyporu, tj. w geometrycznym środku zanurzonej części ciała. Warunkiem równowagi ciała zanurzonego w cieczy jest, aby środek ciężkości całego ciała i środek wyporu jego części zanurzonej leżały na jednej pionowej prostej, zwanej osią pływania.

W zależności od wzajemnego położenia tych obu środków możemy mówić o równowadze stałej, chwiejnej i obojętnej.

Aby ciało zanurzone znajdowało się w równowadze musi być ponadto spełniony warunek

G = W

gdzie G - całkowity ciężar ciała.

Jeśli G > W - ciało zanurza się w cieczy

Jeśli G < W - ciało wynurza się z cieczy do chwili, gdy ciężar G zrównoważy się z wyporem W.

b)RÓWNOWAGO OBIEKTÓW PŁYWAJĄCYCH

Stateczność ciała pływającego tylko pośrednio zależy od wzajemnego położenia środków ciężkości i wyporu.

Ciało częściowo zanurzone może mieć równowagę trwałą nawet w przypadkach, gdy środek ciężkości znajduje się ponad środkiem wyporu. Miarą stateczności ciała pływającego jest tzw. wysokość metacentryczna, obliczona ze wzoru:

J

m---a

K

gdzie:

m - wysokość metacentryczna,

J - moment bezwładności figury, otrzymanej przez przecięcie ciała pływającego płaszczyzną zwierciadła cieczy, względem interesującej nas osi jego obrotu,