Плавание тел. Закон Архимеда

На лесосплавных предприятиях лесной промышленности до­вольно часто приходится встречаться с плавающими бревнами, бонами, пучками, плотами, сплоточными машинами, патруль­ными судами, буксирными катерами и др. Поэтому важно знать законы плавания тел, уметь определить их остойчивое и нео­стойчивое положение на вод? при воздействии на них грузов и других внешних сил.

Закон Архимеда о силе, действующей на погруженное в воду тело, был сформулирован Архимедом за 250 лет до н. э. На ос­нове закона Архимеда были в последующем разработаны во­просы теории корабля, изложенные в трудах Эйлера, С. О. Ма­карова и А. Н. Крылова. Закон Архимеда формулируется следующим обра­зом: на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной этим телом. Для доказательства этого положения рассмотрим действующие на погруженное в жидкость тело А (рис. 20, а) силы: давление жидкости на тело сверху Р\\ давление жидкости на тело снизу Р₂;

давление жидкости на боковые стороны тела Р_п.

Так как на боковые стороны действуют равные, но противо­положно направленные силы, то равнодействующая их равна нулю. Сила веса G погруженного тела А направлена вниз

Давление жидкости на тело А сверху будет Pi = pgHiQ.

Давление жидкости на тело снизу P₂=pgH₂Q. Суммарное давление жидкости на погруженное тело, или вы­талкивающая сила, будет оавна оазности сил Pi и Р%, а именно:

 (106)

где Н — высота тела, м; Q — площадь верхней или нижней грани тела, м²; hi — глубина погружения в жидкость верхней грани тела, м; Я₂ — глубина погружения в жидкость нижней грани тела, м.

Так как Ни представляет собой объем V погруженного тела, то выталкивающая си"°

 (107)

Следовательно, подъемная, или выталкивающая, сила, дей­ствующая на погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной данным телом.

Величина выталкивающей силы не зависит от глубины по­гружения плавающего тела и будет постоянной при погружении тела на различные глубины. Закон Архимеда можно применять лишь для тел, плавающих на поверхности жидкости, точнее для погруженной в жидкость части Плавающего тела, на которую действует гидростатическое давление.

Силы давления жидкости на плоские поверхности. Определение точки приложения.