Стабильность плавучих тел
Метацентрическая высота как фактор при оценке стабильности корабля на волнах. Рассмотрение экспериментальных методов для определения положения метацентра. Расчет центра тяжести и градиента стабильности. Графический расчет метацентра и плавучести тела.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2016 |
| Размер файла | 199,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа №6
«Стабильность плавучих тел»
Введение
Расположение так называемого метацентра, метацентрической высоты, являются критическими в определении стабильности плавающих тел. Метацентрическая высота является существенным фактором при оценке стабильности корабля на волнах.
В установке объясняются такие вопросы как:
· Плавучесть
· Центр тяжести
· Центр плавучести
· Метацентр
· Крен
Установка является простой, с чётко разработанным дизайном и предназначена для работы в маленьких группах.
Плавучесть
Тело плавает по поверхности жидкости, если плавучесть полностью погруженного тела выше, чем его вес. Тело будет тонуть до момента пока плавучесть не будет равна весу тела .
Таким образом, плавучесть есть вес вытесненной воды называется центром плавучести А. Центр тяжести тела, называемый также центром масс, обозначается S. Для того, чтобы плавающее тело было стабильным, сила плавучести должна действовать по линии центра тяжести. Данные силы должны быть равны и разнонаправлены. Стабильность тела не обязательно говорит о том, что центр тяжести S находится под центром плавучести А. Более важным моментом является наличие крена или отклонения на углу при плавании тела. Сила тяжести и находятся в этом случае на расстоянии b, образуя плечевой момент. Данное расстояние, или расстояние между центром тяжести и точки пересечения линий действия плавучести и осью тяжести, является мерой стабильности. Данная точка пересечения называется метацентром М. Расстояние между центром тяжести и метацентром называется метацентрической высотой .
Таким образом, к плавающему телу м.б. применено следующее:
Тело свободно плавает в случае, если метацентрическая высота , положительна, т.е. метацентр М находится выше центра тяжести S.
Тело плавает нестабильно в случае, если метацентрическая высота , отрицательна, т.е. метацентр М находится, ниже центра тяжести S.
Определение местоположение метацентра
Местоположение метацентра не регулируется положением центра тяжести тела. Метацентр связан с формой части плавающего тела, расположенной под водой, и перемещением тела. Представлено два экспериментальных метода для определения положения метацентра.
В первом методе центр тяжести сдвигают в бок с помощью дополнительного веса на определённое постоянное расстояние , что приводит к появлению крена. дальнейшее вертикальное смещение центра тяжести увеличивает крен . Далее определяется градиент стабильности, образованный отношением (. Градиент стабильности снижается в случае сближения центра тяжести с метацентром. В случае, если центр и метацентр совпадают, градиент стабильности равен нулю, и тело находится метастабильном состоянии.
Наиболее простым представлением данного решения является график. Прочерчивается линия через измеренные результаты, и экстраполируется до результата, где . Точка пересечения с вертикальной осью обозначает расположением метацентра.
Во втором методе определения положения метацентра принимается, что при создании постоянного крена, сила тяжести и сила плавучести действуют по одной линии. Пересечение линии действия с линией, разделяющей тело пополам, таким образом, даёт положение метацентра М. Смещение угла крена, и сдвиг центра тяжести даёт следующее значением для метацентрической высоты:
Проведение эксперимента, обработка данных
Представленые выше формулы позволяют представить рассчитать центр тяжести и градиент стабильности, а также представить их в виде графика:
|
Позиция горизонтального груза Х=8 см |
||||
|
Высота вертикального груза Z |
3см |
6 см |
9 см |
|
|
Центр тяжести |
6,43 см |
6,94 см |
7,45 см |
|
|
Угол |
12,5 |
16 |
20,5 |
|
|
0,0386 см/ |
0,0288 см/ |
0,0224 см/ |
Определение плавучести
плавучесть метацентр стабильность корабль
Технические данные плавающего тела:
1. Длина - 300 мм
2. Ширина - 200 мм
3. Высота стороны 120 мм
4. Общая сторона - 430 мм.
Плотность воды и гравитация дают нам плавучесть:
Вывод
В ходе лабораторной работы было выявлено: в графическом решении получается, что положение метацентра выше нижнего края тела на 8,9 см. Все точки центра ниже 8,9 см ведут к стабильности тела. А также плавучесть тела равна .
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение реакции шарнира и стержня в закрепленной определенным образом балке. Расчет места положения центра тяжести сечения, составленного из прокатных профилей. Вычисление силы натяжения троса при опускании груза. Расчет мощности и вращающих моментов.
контрольная работа [85,6 K], добавлен 03.11.2010Движение тела по эллиптической орбите вокруг планеты. Движение тела под действием силы тяжести в вертикальной плоскости, в среде с сопротивлением. Применение законов движения тела под действием силы тяжести с учетом сопротивления среды в баллистике.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.06.2011Расчет скорости относительно воды у причала и расстояния, на котором будет остановлено судно работой винта на задний ход. Определение инерционной характеристики, положения мгновенного центра вращения неподвижного корабля и кинетической энергии навала.
лабораторная работа [28,9 K], добавлен 19.03.2015Основы динамики вращений: движение центра масс твердого тела, свойства моментов импульса и силы, условия равновесия. Изучение момента инерции тел, суть теоремы Штейнера. Расчет кинетической энергии вращающегося тела. Устройство и принцип работы гироскопа.
презентация [3,4 M], добавлен 23.10.2013Основные задачи динамики твердого тела. Шесть степеней свободы твердого тела: координаты центра масс и углы Эйлера, определяющие ориентацию тела относительно центра масс. Сведение к задаче о вращении вокруг неподвижной точки. Описание теоремы Гюйгенса.
презентация [772,2 K], добавлен 02.10.2013Общая характеристика планарных резонаторов на прямых объемных магнитостатических волнах. Особенности и порядок моделирования эквивалентной схемы резонатора на сосредоточенных элементах с помощью компьютерной программы Serenade Design Environment 8.0.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 30.08.2010Определение положения центра тяжести сечения, момента инерции, нормальных напряжений в поясах и обшивке при изгибе конструкции. Выведение закона изменения статического момента по контуру разомкнутого сечения. Расчет погонных касательных сил в сечении.
курсовая работа [776,9 K], добавлен 03.11.2014Кинематика как раздел механики, в котором движение тел рассматривается без выяснения причин, его вызывающих. Способы определения координат центра тяжести. Статические моменты площади сечения. Изменение моментов инерции при повороте осей координат.
презентация [2,0 M], добавлен 22.09.2014Изучение понятия "вес тела" - силы, с которой это тело действует на опору или подвес, вследствие действия на него силы тяжести. Обозначение и направление веса тела. Характеристика принципа работы и видов динамометров – приборов для измерения силы (веса).
презентация [465,2 K], добавлен 13.12.2010Порядок определения площади поверхности охлаждения батареи, изготовленной из оребренных труб. Вычисление геометрических характеристик теплопередающего элемента. Расчет степени теплообмена со стороны рабочего тела. Определение критерия Рейнольдса.
контрольная работа [111,1 K], добавлен 14.01.2011Определение положения мгновенного центра скоростей для каждого звена механизма и угловые скорости всех звеньев и колес. Плоскопараллельное движение стержня. Расчет скорости обозначенных буквами точек кривошипа, приводящего в движение последующие звенья.
контрольная работа [66,5 K], добавлен 21.05.2015Методика определения скоростей и ускорений точек твердого тела при плоском движении, порядок расчетов. Графическое изображение реакции и момента силы. Расчет реакции опор для способа закрепления бруса, при котором Yа имеет наименьшее числовое значение.
задача [345,9 K], добавлен 23.11.2009Строение простых и сложных трубопроводов, порядок их расчета. Расчет короткого трубопровода, скорости потоков. Виды гидравлических потерь. Определение уровня воды в напорном баке. Расчет всасывающего трубопровода насосной установки, высота ее установки.
реферат [1,7 M], добавлен 08.06.2015Понятие и история создания статики, вклад Архимеда в ее развитие. Определение первого условия равновесия тела по второму закону Ньютона. Сущность правила моментов сил, вычисление центра тяжести. Виды равновесия: устойчивое, неустойчивое, безразличное.
презентация [842,9 K], добавлен 28.03.2013Понятие массы тела и центра масс системы материальных точек. Формулировка трех законов Ньютона, лежащих в основе классической механики и позволяющих записать уравнения движения для любой механической системы. Силы гравитационного притяжения и тяжести.
презентация [636,3 K], добавлен 21.03.2014Расчет параметров рабочего тела в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме. Анализ результатов для процесса сжатия. Значения температуры рабочего тела в отдельно взятых точках термодинамического цикла. Температура в произвольном положении поршня.
контрольная работа [36,2 K], добавлен 23.11.2013Изучение базовых уравнений кинетостатики. Правила вычисления главного вектора сил инерции твердого тела. Рассмотрение случая вращения твердого тела вокруг неподвижной оси. Представление уравнений для определения статических и динамических реакций.
презентация [236,8 K], добавлен 30.07.2013Динамические уравнения Эйлера при наличии силы тяжести. Уравнения движения тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки. Первые интегралы системы. Вывод уравнения для угла нутации в случае Лагранжа. Быстро вращающееся тело: псевдорегулярная прецессия.
презентация [422,2 K], добавлен 30.07.2013Описание движения твёрдого тела. Направление векторов угловой скорости и углового ускорения. Движение под действием силы тяжести. Вычисление момента инерции тела. Сохранение момента импульса. Превращения одного вида механической энергии в другой.
презентация [6,6 M], добавлен 16.11.2014Определение высоты и времени падения тела. Расчет скорости, тангенциального и полного ускорения точки окружности для заданного момента времени. Нахождение коэффициента трения бруска о плоскость, а также скорости вылета пульки из пружинного пистолета.
контрольная работа [95,3 K], добавлен 31.10.2011
