ஒரு திரவத்தில் உள்ள எந்தவொரு உடலும் எதிரெதிர் திசைகளில் இயக்கப்படும் இரண்டு சக்திகளால் செயல்படுகிறது என்பதை நாம் அறிவோம்: ஈர்ப்பு மற்றும் ஆர்க்கிமிடியன் விசை. ஈர்ப்பு விசை உடலின் எடைக்கு சமம் மற்றும் கீழ்நோக்கி இயக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் ஆர்க்கிமிடியன் விசை திரவத்தின் அடர்த்தியைப் பொறுத்து மேல்நோக்கி இயக்கப்படுகிறது. உடல்களின் மிதவை இயற்பியல் எவ்வாறு விளக்குகிறது, மற்றும் மேற்பரப்பு மற்றும் நீர் நெடுவரிசையில் மிதக்கும் உடல்களுக்கான நிபந்தனைகள் என்ன?

மிதக்கும் உடல்களின் நிலை

ஆர்க்கிமிடீஸின் சட்டத்தின்படி, உடல்கள் மிதப்பதற்கான நிபந்தனை பின்வருமாறு: ஈர்ப்பு விசை ஆர்க்கிமிடியன் விசைக்கு சமமாக இருந்தால், உடல் திரவத்தில் எங்கும் சமநிலையில் இருக்கும், அதாவது அதன் தடிமனில் மிதக்கும். ஈர்ப்பு விசை ஆர்க்கிமிடியன் விசையை விட குறைவாக இருந்தால், உடல் திரவத்திலிருந்து எழும், அதாவது மிதக்கும். உடலின் எடை அதை வெளியே தள்ளும் ஆர்க்கிமிடியன் சக்தியை விட அதிகமாக இருந்தால், உடல் கீழே மூழ்கும், அதாவது மூழ்கும். மிதக்கும் சக்தி திரவத்தின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது. ஆனால் ஒரு உடல் மிதக்கிறதா அல்லது மூழ்குகிறதா என்பது உடலின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது, ஏனெனில் அதன் அடர்த்தி அதன் எடையை அதிகரிக்கும். உடலின் அடர்த்தி தண்ணீரின் அடர்த்தியை விட அதிகமாக இருந்தால், உடல் மூழ்கிவிடும். இந்த வழக்கில் என்ன செய்வது?

காற்றால் நிரப்பப்பட்ட துவாரங்களால் உலர்ந்த மரத்தின் அடர்த்தி நீரின் அடர்த்தியை விட குறைவாக உள்ளது மற்றும் மரம் மேற்பரப்பில் மிதக்கும். ஆனால் இரும்பு மற்றும் பல பொருட்கள் தண்ணீரை விட மிகவும் அடர்த்தியானவை. இந்த வழக்கில் உலோகத்திலிருந்து கப்பல்களை உருவாக்குவது மற்றும் நீர் மூலம் பல்வேறு சரக்குகளை கொண்டு செல்வது எப்படி சாத்தியம்? இதற்காக மனிதன் ஒரு சிறிய தந்திரத்தை கொண்டு வந்தான். தண்ணீரில் மூழ்கியிருக்கும் ஒரு கப்பலின் மேலோடு மிகப்பெரியதாக உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் இந்த கப்பலின் உள்ளே காற்று நிரப்பப்பட்ட பெரிய துவாரங்கள் உள்ளன, இது கப்பலின் ஒட்டுமொத்த அடர்த்தியை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. இதனால் கப்பலால் இடம்பெயர்ந்த நீரின் அளவு வெகுவாக அதிகரித்து, அதன் மிதப்பு சக்தியை அதிகரிக்கிறது, மேலும் கப்பலின் மொத்த அடர்த்தி நீரின் அடர்த்தியை விட குறைவாக செய்யப்படுகிறது, இதனால் கப்பல் மேற்பரப்பில் மிதக்கும். எனவே, ஒவ்வொரு கப்பலுக்கும் அது சுமந்து செல்லும் சரக்குகளின் மீது ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பு உள்ளது. இது கப்பலின் இடப்பெயர்ச்சி என்று அழைக்கப்படுகிறது.

வேறுபடுத்தி வெற்று இடப்பெயர்ச்சிகப்பலின் நிறை, மற்றும் மொத்த இடப்பெயர்ச்சி- இது வெற்று இடப்பெயர்ச்சி மற்றும் பணியாளர்களின் மொத்த நிறை, அனைத்து உபகரணங்கள், பொருட்கள், எரிபொருள் மற்றும் சரக்குகள் ஆகியவை ஒப்பீட்டளவில் அமைதியான காலநிலையில் மூழ்கும் ஆபத்து இல்லாமல் கொடுக்கப்பட்ட கப்பல் பொதுவாக எடுத்துச் செல்ல முடியும்.

நீர்வாழ் சூழலில் வாழும் உயிரினங்களின் உடல் அடர்த்தி நீரின் அடர்த்திக்கு அருகில் உள்ளது. இதற்கு நன்றி, அவர்கள் தண்ணீர் பத்தியில் தங்கலாம் மற்றும் இயற்கையால் அவர்களுக்கு வழங்கப்பட்ட சாதனங்களுக்கு நன்றி நீந்தலாம் - ஃபிளிப்பர்கள், துடுப்புகள், முதலியன ஒரு சிறப்பு உறுப்பு, நீச்சல் சிறுநீர்ப்பை, மீன் இயக்கத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. மீன் இந்த குமிழியின் அளவையும் அதில் உள்ள காற்றின் அளவையும் மாற்றலாம், இதன் காரணமாக அதன் மொத்த அடர்த்தி மாறலாம், மேலும் மீன் சிரமத்தை அனுபவிக்காமல் வெவ்வேறு ஆழங்களில் நீந்தலாம்.

மனித உடலின் அடர்த்தி நீரின் அடர்த்தியை விட சற்று அதிகம். இருப்பினும், ஒரு நபர், அவரது நுரையீரலில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு காற்று இருந்தால், நீரின் மேற்பரப்பில் அமைதியாக மிதக்க முடியும். பரிசோதனைக்காக, தண்ணீரில் இருக்கும்போது, ​​நுரையீரலில் இருந்து அனைத்து காற்றையும் வெளியேற்றினால், நீங்கள் மெதுவாக கீழே மூழ்கத் தொடங்குவீர்கள். எனவே, நீச்சல் பயமாக இல்லை என்பதை எப்போதும் நினைவில் கொள்ளுங்கள், தண்ணீரை விழுங்குவது மற்றும் அதை உங்கள் நுரையீரலில் அனுமதிப்பது ஆபத்தானது, இது தண்ணீரில் ஏற்படும் துயரங்களுக்கு மிகவும் பொதுவான காரணமாகும்.

மிதக்கும் உடல்கள்- ஒரு திரவத்தில் (அல்லது வாயு) பகுதி அல்லது முழுமையாக மூழ்கியிருக்கும் திடமான உடலின் சமநிலை நிலை.

மிதக்கும் உடல்களின் கோட்பாட்டின் முக்கிய பணி ஒரு திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் உடலின் சமநிலையை தீர்மானிப்பது மற்றும் சமநிலையின் நிலைத்தன்மைக்கான நிலைமைகளை தெளிவுபடுத்துவதாகும். உடல்கள் மிதப்பதற்கான எளிய நிபந்தனைகள் ஆர்க்கிமிடிஸ் சட்டத்தால் குறிப்பிடப்படுகின்றன. இந்த நிபந்தனைகளை கருத்தில் கொள்வோம்.

அறியப்பட்டபடி, ஒரு திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் அனைத்து உடல்களும் ஆர்க்கிமிடிஸ் சக்தியால் செயல்படுகின்றன எஃப் ஏ(தள்ளும் விசை) செங்குத்தாக மேல்நோக்கி இயக்கப்பட்டது, ஆனால் அவை அனைத்தும் மேலே மிதக்காது. சில உடல்கள் ஏன் மிதக்கின்றன, மற்றவை மூழ்குகின்றன என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, அனைத்து உடல்களிலும் செயல்படும் மற்றொரு சக்தியை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும் - ஈர்ப்பு அடிஇது செங்குத்தாக கீழ்நோக்கி இயக்கப்படுகிறது, அதாவது எதிர் எஃப் ஏ. ஒரு உடல் ஒரு திரவத்திற்குள் ஓய்வில் இருந்தால், அது மிகப்பெரிய சக்தியை இயக்கும் திசையில் நகரத் தொடங்கும். பின்வரும் வழக்குகள் சாத்தியமாகும்:

1. ஆர்க்கிமிடியன் விசை ஈர்ப்பு விசையை விட குறைவாக இருந்தால் ( எஃப் ஏ< F т ), பின்னர் உடல் கீழே மூழ்கும், அதாவது, மூழ்கிவிடும் (படம். ஏ);
2. ஆர்க்கிமிடியன் விசை ஈர்ப்பு விசையை விட அதிகமாக இருந்தால் ( F A > F t), பின்னர் உடல் மேலே மிதக்கும் (படம். பி);

இந்த விசை உடலில் செயல்படும் ஈர்ப்பு விசையை விட அதிகமாக இருந்தால், உடல் மேலே பறக்கும். ஏரோநாட்டிக்ஸ் இதை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

ஏரோநாட்டிக்ஸில் பயன்படுத்தப்படும் விமானங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன பலூன்கள்(கிரேக்க மொழியில் இருந்து காற்று- காற்று, நிலை- நின்று). ஒரு பந்து போன்ற வடிவிலான ஷெல் கொண்ட கட்டுப்பாடற்ற ஃப்ரீ-ஃப்ளைட் பலூன்கள் அழைக்கப்படுகின்றன பலூன்கள். மிக நீண்ட காலத்திற்கு முன்பு, வளிமண்டலத்தின் மேல் அடுக்குகளை (ஸ்ட்ராடோஸ்பியர்) ஆய்வு செய்ய பெரிய பலூன்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. அடுக்கு மண்டல பலூன்கள். கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பலூன்கள் (இயந்திரம் மற்றும் ப்ரொப்பல்லர்கள் கொண்டவை) என்று அழைக்கப்படுகின்றன ஆகாய கப்பல்கள்.

பலூன் தானாகவே மேலே எழுவது மட்டுமல்லாமல், சில சரக்குகளை உயர்த்தவும் முடியும்: கேபின், மக்கள், கருவிகள். ஒரு காற்று கொள்கலன் எந்த வகையான சுமைகளை உயர்த்த முடியும் என்பதை தீர்மானிக்க, அதன் தூக்கும் சக்தியை நீங்கள் அறிந்து கொள்ள வேண்டும். பலூனின் தூக்கும் விசை ஆர்க்கிமிடியன் விசைக்கும் பலூனில் செயல்படும் ஈர்ப்பு விசைக்கும் உள்ள வேறுபாட்டிற்கு சமம்:

F = F A - F t.

கொடுக்கப்பட்ட கன அளவின் பலூனை நிரப்பும் வாயுவின் அடர்த்தி குறைவாக இருந்தால், அதன் மீது ஈர்ப்பு விசை குறைவாக செயல்படுகிறது மற்றும் அதன் விளைவாக தூக்கும் சக்தி அதிகமாகும். பலூன்களை ஹீலியம், ஹைட்ரஜன் அல்லது சூடான காற்றால் நிரப்பலாம். ஹைட்ரஜன் ஹீலியத்தை விட குறைந்த அடர்த்தியைக் கொண்டிருந்தாலும், ஹீலியம் பாதுகாப்பு காரணங்களுக்காக இன்னும் அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது (ஹைட்ரஜன் ஒரு எரியக்கூடிய வாயு).

சூடான காற்று நிரம்பிய பலூனைத் தூக்குவதும் இறக்குவதும் மிகவும் எளிதானது. இதைச் செய்ய, பந்தின் கீழ் பகுதியில் அமைந்துள்ள துளையின் கீழ் ஒரு பர்னரை வைக்கவும். இது காற்றின் வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்த உங்களை அனுமதிக்கிறது, எனவே அதன் அடர்த்தி மற்றும் தூக்கும் சக்தி.

பந்தின் எடை மற்றும் அறையின் எடை மிதப்பு விசைக்கு சமமாக இருக்கும் பந்து வெப்பநிலையை நீங்கள் தேர்ந்தெடுக்கலாம். பின்னர் பந்து காற்றில் தொங்கும், அதிலிருந்து அவதானிப்பது எளிதாக இருக்கும்.

திரவ அழுத்தத்தின் முறிவு விசையானது சுவர் பொருள் M இன் எதிர்ப்பு சக்தியால் எதிர்க்கப்படுகிறது:

М=2σ р δ L,

இதில் σр என்பது பொருளின் இழுவிசை வலிமை, δ என்பது சுவர் தடிமன், L என்பது குழாயின் நீளம், 2 என்பது இருபுறமும் செயல்படும் எதிர்ப்பு சக்தி.

அமைப்பு சமநிலையில் இருந்தால், திரவ அழுத்தத்தின் சக்திகளையும், சுவர் பொருளின் எதிர்ப்பையும் சமன் செய்கிறோம் P x =M நாம் பெறும்:

P Ld=2σ р δ L

P δ=2σр δ, எனவே

P=2σ р δ/ d.

அரிசி. 3.15 குழாயின் உள் சுவர்களில் திரவ அழுத்தம்

3.8 ஆர்க்கிமிடிஸ் சட்டம் மற்றும் மிதக்கும் உடல்களின் நிபந்தனைகள்

ஒரு திரவத்தில் முழுமையாகவோ அல்லது பகுதியாகவோ மூழ்கியிருக்கும் ஒரு உடல் திரவத்திலிருந்து மொத்த அழுத்தத்தை அனுபவிக்கிறது, கீழே இருந்து மேல் நோக்கி இயக்கப்படுகிறது மற்றும் உடலின் மூழ்கிய பகுதியின் அளவு திரவத்தின் எடைக்கு சமம்:

பி = ρgWт.

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் உடல், இந்த உடலின் அளவு திரவத்தின் எடைக்கு சமமான மிதப்பு விசைக்கு உட்பட்டது. இந்த சக்தி அழைக்கப்படுகிறது ஆர்க்கிமிடிஸ் சக்தி, மற்றும்அதன் வரையறை ஆர்க்கிமிடிஸ் சட்டம்.

அரிசி. 3.17. கப்பலின் ஈர்ப்பு மையம் C மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி மையம் d

மேற்பரப்பில் மிதக்கும் ஒரே மாதிரியான உடலுக்கு, பின்வரும் உறவு செல்லுபடியாகும்:

Wl / Wt = ρm / ρ,

W t என்பது மிதக்கும் உடலின் அளவு; ρm - உடல் அடர்த்தி. மிதக்கும் உடல் மற்றும் திரவத்தின் அடர்த்தியின் விகிதம் உடலின் அளவு மற்றும் அதன் மூலம் இடம்பெயர்ந்த திரவத்தின் அளவு ஆகியவற்றின் விகிதத்திற்கு நேர்மாறான விகிதத்தில் உள்ளது.

மிதக்கும் உடல்களின் கோட்பாட்டில், இரண்டு கருத்துக்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன: மிதப்பு மற்றும் நிலைத்தன்மை.

மிதப்பு என்பது ஒரு உடலின் அரை மூழ்கிய நிலையில் மிதக்கும் திறன் ஆகும்.

நிலைத்தன்மை என்பது ஒரு மிதக்கும் உடலின் வெளிப்புற சக்திகளை (உதாரணமாக, காற்று அல்லது கூர்மையான திருப்பம்) நீக்கிய பிறகு தொந்தரவு சமநிலையை மீட்டெடுக்கும் திறன் ஆகும்.

கப்பலின் மூழ்கிய பகுதியின் அளவு எடுக்கப்பட்ட பாத்திரத்தின் திரவத்தின் எடை இடப்பெயர்ச்சி என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் அதன் விளைவாக அழுத்தத்தின் பயன்பாட்டின் புள்ளி (அதாவது அழுத்தத்தின் மையம்)

இடப்பெயர்ச்சி மையம்.

மிதக்கும் உடல்கள் பற்றிய கோட்பாடு ஆர்க்கிமிடிஸ் விதியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இடப்பெயர்ச்சி மையம் எப்போதும் C உடலின் ஈர்ப்பு மையத்துடன் ஒத்துப்போவதில்லை. அது புவியீர்ப்பு மையத்தை விட அதிகமாக இருந்தால், கப்பல் கவிழ்ந்துவிடாது. கப்பலின் இயல்பான நிலையில், புவியீர்ப்பு மையம் C மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி d ஆகியவை ஒரே செங்குத்து கோட்டில் O"-O" ஆகும், இது கப்பலின் சமச்சீர் அச்சைக் குறிக்கிறது மற்றும் வழிசெலுத்தலின் அச்சு என்று அழைக்கப்படுகிறது (படம் 3.17) .

வெளிப்புற சக்திகளின் செல்வாக்கின் கீழ், கப்பல் ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தில் சாய்ந்து α, கப்பலின் ஒரு பகுதி KLM திரவத்திலிருந்து வெளியே வந்தது, மேலும் K"L"M", மாறாக, அதில் மூழ்கியது. இடப்பெயர்ச்சி மையத்தின் புதிய நிலையைப் பெறுகிறோம் - d". ஒரு தூக்கும் விசையை P முதல் புள்ளி d வரை பயன்படுத்துவோம் மற்றும் அதன் செயல்பாட்டின் கோட்டை O"-O" சமச்சீர் அச்சுடன் வெட்டும் வரை நீட்டிப்போம். இதன் விளைவாக வரும் புள்ளி m மெட்டாசென்டர் என்றும், பிரிவு mC = h என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

அழைக்கப்பட்டது மெட்டாசென்ட்ரிக் உயரம். நாங்கள் h என்று கருதுவோம்

புள்ளி m புள்ளி Cக்கு மேல் இருந்தால் நேர்மறை, இல்லையெனில் எதிர்மறை.

இப்போது கப்பலின் சமநிலை நிலைமைகளைக் கவனியுங்கள்: h > 0 எனில், கப்பல் அதன் அசல் நிலைக்குத் திரும்பும்; h =0 என்றால், இதுதான் வழக்கு

ஒரு திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் உடல், ஈர்ப்பு விசைக்கு கூடுதலாக, மிதக்கும் விசைக்கு உட்பட்டது - ஆர்க்கிமிடிஸ் விசை. திரவமானது உடலின் எல்லா பக்கங்களிலும் அழுத்துகிறது, ஆனால் அழுத்தம் ஒரே மாதிரியாக இல்லை. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, உடலின் கீழ் விளிம்பு மேல் பகுதியை விட திரவத்தில் மூழ்கியுள்ளது, மேலும் அழுத்தம் ஆழத்துடன் அதிகரிக்கிறது. அதாவது, உடலின் கீழ் முகத்தில் செயல்படும் விசை மேல் முகத்தில் செயல்படும் விசையை விட அதிகமாக இருக்கும். எனவே, திரவத்திலிருந்து உடலைத் தள்ள முயற்சிக்கும் ஒரு சக்தி எழுகிறது.

ஆர்க்கிமிடியன் விசையின் மதிப்பு திரவத்தின் அடர்த்தி மற்றும் திரவத்தில் நேரடியாக அமைந்துள்ள உடலின் அந்த பகுதியின் அளவைப் பொறுத்தது. ஆர்க்கிமிடீஸின் சக்தி திரவங்களில் மட்டுமல்ல, வாயுக்களிலும் செயல்படுகிறது.

ஆர்க்கிமிடிஸ் சட்டம்: ஒரு திரவம் அல்லது வாயுவில் மூழ்கியிருக்கும் உடல், உடலின் அளவிலுள்ள திரவம் அல்லது வாயுவின் எடைக்கு சமமான மிதப்பு விசைக்கு உட்பட்டது. ஆர்க்கிமிடிஸ் சக்தியைக் கணக்கிடுவதற்கு, திரவத்தின் அடர்த்தி, திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் உடலின் பகுதியின் அளவு மற்றும் நிலையான மதிப்பு g ஆகியவற்றைப் பெருக்குவது அவசியம்.

ஒரு திரவத்திற்குள் இருக்கும் ஒரு உடல் இரண்டு சக்திகளால் செயல்படுகிறது: ஈர்ப்பு மற்றும் ஆர்க்கிமிடிஸ் விசை. இந்த சக்திகளின் செல்வாக்கின் கீழ் உடல் நகர முடியும். உடல்கள் மிதக்க மூன்று நிபந்தனைகள் உள்ளன:

ஆர்க்கிமிடியன் விசையை விட ஈர்ப்பு விசை அதிகமாக இருந்தால், உடல் மூழ்கி கீழே மூழ்கிவிடும்.

ஈர்ப்பு விசை ஆர்க்கிமிடிஸின் விசைக்கு சமமாக இருந்தால், திரவத்தின் எந்தப் புள்ளியிலும் உடல் சமநிலையில் இருக்கும்; உடல் திரவத்திற்குள் மிதக்கிறது.

ஆர்க்கிமிடியன் விசையை விட ஈர்ப்பு விசை குறைவாக இருந்தால், உடல் மிதந்து மேல்நோக்கி எழும்.

ஒரு திரவத்தின் மேற்பரப்பில் மிதக்கும் உடல்கள்

ஒரு மேற்பரப்பு நிலையில், OZ அச்சில் (படம் 1.1) மிதக்கும் உடலில் இரண்டு சக்திகள் செயல்படுகின்றன. இது உடலின் ஈர்ப்பு விசையாகும். ஜிமற்றும் மிதக்கும் ஆர்க்கிமிடியன் படை பி இசட்.

நீச்சல், அதாவது நீரில் மூழ்கியது . நீச்சல் கோட்பாட்டின் அடிப்படைக் கருத்துக்கள் பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்குகின்றன:

- நீச்சல் விமானம்(I-I) - உடலை வெட்டுகின்ற திரவத்தின் இலவச மேற்பரப்பின் விமானம்;

- நீர்வழி -உடல் மேற்பரப்பு மற்றும் நீச்சல் விமானத்தின் குறுக்குவெட்டு வரி;

- வரைவு (y)- உடலின் மிகக் குறைந்த புள்ளியில் மூழ்கும் ஆழம். கப்பலின் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வரைவு சிவப்பு நீர்வழியுடன் குறிக்கப்பட்டுள்ளது;

- இடப்பெயர்ச்சி -ஒரு பாத்திரத்தால் இடம்பெயர்ந்த நீரின் எடை. முழு சுமையில் கப்பலின் இடப்பெயர்ச்சி அதன் முக்கிய தொழில்நுட்ப பண்பு ஆகும்;

இடப்பெயர்ச்சி மையம் (புள்ளி D, படம் 1.1) என்பது இடப்பெயர்ச்சியின் ஈர்ப்பு மையமாகும், இதன் மூலம் மிதக்கும் ஆர்க்கிமிடியன் விசையின் செயல்பாட்டுக் கோடு கடந்து செல்கிறது;

நீச்சலின் அச்சு (О О ") என்பது உடல் சமநிலையில் இருக்கும்போது ஈர்ப்பு C மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி D மையத்தின் வழியாக செல்லும் ஒரு கோடு.

சமநிலையை பராமரிக்க, உருகும் அச்சு செங்குத்தாக இருக்க வேண்டும். ஒரு வெளிப்புற சக்தி, எடுத்துக்காட்டாக, காற்றழுத்தத்தின் சக்தி, குறுக்கு திசையில் ஒரு மிதக்கும் பாத்திரத்தில் செயல்பட்டால், கப்பல் சாய்ந்து, வழிசெலுத்தலின் அச்சு புள்ளி C உடன் சுழலும் மற்றும் ஒரு முறுக்கு Mk எழும், கப்பலைச் சுழற்றுகிறது. நீளமான அச்சுக்கு எதிரெதிர் திசையில் (படம் 1.2)

மிதக்கும் உடலின் நிலைத்தன்மை C மற்றும் D புள்ளிகளின் ஒப்பீட்டு நிலையைப் பொறுத்தது. ஈர்ப்பு மையம் C இடப்பெயர்ச்சி D இன் மையத்திற்குக் கீழே இருந்தால், மேற்பரப்பு வழிசெலுத்தலின் போது உடல் எப்போதும் நிலையாக இருக்கும், ஏனெனில் உருட்டலின் போது எழும் முறுக்கு Mk எப்போதும் ரோலுக்கு எதிர் திசையில் இயக்கப்படும்.

புள்ளி C புள்ளி D (படம் 1.3) க்கு மேலே அமைந்திருந்தால், மிதக்கும் உடல் நிலையானதாகவோ அல்லது நிலையற்றதாகவோ இருக்கலாம். இந்த வழக்குகளை இன்னும் விரிவாகக் கருதுவோம்.

குதிகால் போது, ​​இடப்பெயர்ச்சி D இன் மையம் குதிகால் நோக்கி கிடைமட்டமாக மாறுகிறது, ஏனெனில் பாத்திரத்தின் ஒரு பக்கம் மற்றொன்றை விட பெரிய அளவிலான நீரை இடமாற்றம் செய்கிறது.

பின்னர் மிதக்கும் ஆர்க்கிமிடியன் விசை P z இன் செயல்பாட்டுக் கோடு இடப்பெயர்ச்சி D"யின் புதிய மையத்தின் வழியாகச் சென்று, M என்ற புள்ளியில் OO என்ற வழிசெலுத்தலின் அச்சுடன் வெட்டும். மெட்டாசென்டர்.நிலைத்தன்மை நிலையை உருவாக்க, நாங்கள் பிரிவைக் குறிக்கிறோம்

எம் டி 1 = ஆ,ஏசிடி 1 =∆ , எங்கே பி - மெட்டாசென்ட்ரிக் ஆரம்; ∆-விசித்திரத்தன்மை.

ஸ்திரத்தன்மை நிலை: ஒரு உடலின் மெட்டாசென்ட்ரிக் ஆரம் அதன் விசித்திரத்தன்மையை விட அதிகமாக இருந்தால் அது நிலையானதாக இருக்கும், அதாவது. b > ∆.

ஸ்திரத்தன்மை நிலையின் வரைகலை விளக்கம் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. 1.3, அதிலிருந்து தெளிவாகிறது. b > ∆இதன் விளைவாக வரும் முறுக்கு ரோலுக்கு எதிர் திசையில் இயக்கப்படுகிறது, மேலும் b) எங்களிடம் உள்ளது: பி< ∆ மற்றும் கணம் எம் கேரோலின் திசையில் உடலைச் சுழற்றுகிறது, அதாவது. உடல் நிலையாக இல்லை.

இடப்பெயர்ச்சிகப்பல் (கப்பல்) - கப்பல் (கப்பல்) மேலோட்டத்தின் நீருக்கடியில் பகுதியால் இடம்பெயர்ந்த நீரின் அளவு. இந்த அளவு திரவத்தின் எடை அதன் அளவு, பொருள் மற்றும் வடிவம் ஆகியவற்றைப் பொருட்படுத்தாமல் முழு கப்பலின் எடைக்கு சமம்.

வேறுபடுத்தி அளவீட்டுமற்றும் பாரிய தரநிலை, சாதாரண, முழுமை, மிகப்பெரிய, காலியாகஇடப்பெயர்ச்சி.

வால்யூமெட்ரிக் இடப்பெயர்ச்சி வாட்டர்லைன்(டச்சு நீர்வழி) - அமைதியான நீர் மேற்பரப்புக்கும் மிதக்கும் கப்பலின் மேலோட்டத்திற்கும் இடையிலான தொடர்புக் கோடு. மேலும், ஒரு கப்பலின் கோட்பாட்டில், ஒரு கோட்பாட்டு வரைபடத்தின் ஒரு உறுப்பு உள்ளது: ஒரு கிடைமட்ட விமானத்தால் மேலோட்டத்தின் ஒரு பகுதி.

வெகுஜன இடப்பெயர்ச்சி

நிலையான இடப்பெயர்ச்சி

சாதாரண இடப்பெயர்ச்சி

மொத்த இடப்பெயர்ச்சி

அதிகபட்ச இடப்பெயர்ச்சி

இலகுரக இடப்பெயர்ச்சி

நீரில் மூழ்கிய இடப்பெயர்ச்சி

மேற்பரப்பு இடப்பெயர்ச்சி

மிதக்கும் உடல்களின் நிலைத்தன்மை

ஸ்திரத்தன்மைமிதக்கும் உடல்கள் என்பது வெளிப்புற சக்திகளின் செல்வாக்கின் காரணமாக இந்த நிலையில் இருந்து அகற்றப்பட்ட பிறகு அவற்றின் அசல் நிலைக்குத் திரும்பும் திறன் ஆகும்.

ஒரு மிதக்கும் உடலுக்கு ஸ்திரத்தன்மையை வழங்க, அது ஒரு சமநிலை நிலையில் இருந்து விலகும்போது, ​​​​ஒரு ஜோடி சக்திகள் உருவாக்கப்படுவது அவசியம், இது உடலை அதன் அசல் நிலைக்குத் திரும்பும். அத்தகைய ஜோடி சக்திகளை சக்திகளால் மட்டுமே உருவாக்க முடியும் ஜிமற்றும் பி n. இந்த சக்திகளின் ஒப்பீட்டு ஏற்பாட்டிற்கான மூன்று வெவ்வேறு விருப்பங்கள் சாத்தியம் (படம் 5.3).

அரிசி. 5.3 ஈர்ப்பு மையம் மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி மையத்தின் உறவினர் நிலைகளுடன் அரை நீரில் மூழ்கிய உடல்களின் நிலைத்தன்மை ஏமற்றும் பி- நிலையான சமநிலை

வெகுஜன மையம் இடப்பெயர்ச்சி மையத்திற்கு கீழே அமைந்துள்ளது.ஹீலிங் போது, ​​இடப்பெயர்ச்சி மையம் உடலின் நிலையில் மாற்றம் மற்றும் இடம்பெயர்ந்த தொகுதி வடிவத்தில் மாற்றம் காரணமாக இருவரும் நகரும். இந்த வழக்கில், உடலை அதன் அசல் நிலைக்குத் திருப்ப முயற்சிக்கும் ஒரு ஜோடி சக்திகள் எழுகின்றன. இதன் விளைவாக, உடல் நேர்மறையான நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

வெகுஜன மையம் இடப்பெயர்ச்சி மையத்துடன் ஒத்துப்போகிறது- இடம்பெயர்ந்த அளவின் வடிவத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் காரணமாக இடப்பெயர்ச்சி மையத்தின் இடப்பெயர்ச்சி காரணமாக உடல் நேர்மறையான நிலைத்தன்மையையும் கொண்டிருக்கும்.

வெகுஜன மையம் இடப்பெயர்ச்சி மையத்திற்கு மேலே உள்ளதுஇங்கே இரண்டு முக்கிய விருப்பங்கள் உள்ளன (படம் 5.4):

1) நீச்சல் M (மெட்டாசென்டர்) அச்சுடன் தூக்கும் விசையின் குறுக்குவெட்டு புள்ளி வெகுஜன மையத்திற்கு கீழே உள்ளது - சமநிலை நிலையற்றதாக இருக்கும் (படம் 5.4, ஏ);

2) மெட்டாசென்டர் வெகுஜன மையத்திற்கு மேலே உள்ளது - சமநிலை நிலையானதாக இருக்கும் (படம் 5.4, பி) மெட்டாசென்டரிலிருந்து வெகுஜன மையத்திற்கான தூரம் என்று அழைக்கப்படுகிறது மெட்டாசென்ட்ரிக் உயரம். மெட்டாசென்டர் -லிப்ட் மிதக்கும் அச்சை வெட்டும் புள்ளி. புள்ளி என்றால் எம்புள்ளிக்கு மேலே உள்ளது உடன், பின்னர் மெட்டாசென்ட்ரிக் உயரம் புள்ளிக்குக் கீழே இருந்தால் நேர்மறையாகக் கருதப்படுகிறது உடன்- பின்னர் அது எதிர்மறையாக கருதப்படுகிறது.

இவ்வாறு, பின்வரும் முடிவுகளை எடுக்க முடியும்:

அரை நீரில் மூழ்கிய நிலையில் உடலின் நிலைத்தன்மை புள்ளிகளின் ஒப்பீட்டு இருப்பிடத்தைப் பொறுத்தது எம்மற்றும் உடன்(மெட்டாசென்ட்ரிக் உயரத்திலிருந்து);

மெட்டாசென்ட்ரிக் உயரம் நேர்மறையாக இருந்தால் உடல் நிலையானதாக இருக்கும், அதாவது. மெட்டாசென்டர் ஈர்ப்பு மையத்திற்கு மேலே அமைந்துள்ளது. ஏறக்குறைய அனைத்து இராணுவ நீர்வீழ்ச்சி வாகனங்களும் 0.3-1.5 மீ மெட்டாசென்ட்ரிக் உயரத்துடன் கட்டப்பட்டுள்ளன.

அரிசி. 5.4 ஈர்ப்பு மையம் மற்றும் மெட்டாசென்டரின் உறவினர் நிலைகளுடன் அரை நீரில் மூழ்கிய உடல்களின் நிலைத்தன்மை:

ஏ- நிலையற்ற சமநிலை; பி- நிலையான சமநிலை

இடப்பெயர்ச்சிகப்பல் (கப்பல்) - கப்பல் (கப்பல்) மேலோட்டத்தின் நீருக்கடியில் பகுதியால் இடம்பெயர்ந்த நீரின் அளவு. இந்த அளவு திரவத்தின் நிறை அதன் அளவு, பொருள் மற்றும் வடிவம் ஆகியவற்றைப் பொருட்படுத்தாமல் முழு கப்பலின் வெகுஜனத்திற்கு சமம்.

வேறுபடுத்தி அளவீட்டுமற்றும் பாரியஇடப்பெயர்ச்சி. கப்பலின் சுமை நிலைக்கு ஏற்ப, அவை வேறுபடுகின்றன தரநிலை, சாதாரண, முழுமை, மிகப்பெரிய, காலியாகஇடப்பெயர்ச்சி.

நீர்மூழ்கிக் கப்பல்களுக்கு உள்ளன நீருக்கடியில்இடப்பெயர்ச்சி மற்றும் மேற்பரப்புஇடப்பெயர்ச்சி.

வால்யூமெட்ரிக் இடப்பெயர்ச்சி

கப்பலின் (கப்பலின்) நீருக்கடியில் உள்ள பகுதியின் அளவிற்கு சமமான இடப்பெயர்ச்சி நீர்வழிக்கு.

வெகுஜன இடப்பெயர்ச்சி

கப்பலின் வெகுஜனத்திற்கு சமமான இடப்பெயர்ச்சி (கப்பல்).

நிலையான இடப்பெயர்ச்சி

ஒரு குழுவினருடன் முழுமையாக பொருத்தப்பட்ட கப்பலை (கப்பல்) இடமாற்றம் செய்தல், ஆனால் தொட்டிகளில் எரிபொருள், லூப்ரிகண்டுகள் மற்றும் குடிநீர் இருப்பு இல்லாமல்.

சாதாரண இடப்பெயர்ச்சி

நிலையான இடப்பெயர்ச்சிக்கு சமமான இடப்பெயர்ச்சி மற்றும் தொட்டிகளில் எரிபொருள், லூப்ரிகண்டுகள் மற்றும் குடிநீர் வழங்குவதில் பாதி.

மொத்த இடப்பெயர்ச்சி

நிலையான இடப்பெயர்ச்சிக்கு சமமான இடப்பெயர்ச்சி மற்றும் எரிபொருள், லூப்ரிகண்டுகள், தொட்டிகளில் குடிநீர் மற்றும் சரக்குகளின் முழு இருப்பு.

அதிகபட்ச இடப்பெயர்ச்சி

நிலையான இடப்பெயர்ச்சிக்கு சமமான இடப்பெயர்ச்சி மற்றும் எரிபொருள், லூப்ரிகண்டுகள், தொட்டிகளில் குடிநீர், சரக்கு ஆகியவற்றின் அதிகபட்ச இருப்புக்கள்.

இலகுரக இடப்பெயர்ச்சி)

வெற்று கப்பலின் இடப்பெயர்ச்சி, அதாவது பணியாளர்கள், எரிபொருள், பொருட்கள் போன்றவை இல்லாத கப்பல் (கப்பல்).

நீரில் மூழ்கிய இடப்பெயர்ச்சி

ஒரு நீர்மூழ்கிக் கப்பல் (பேஸ்கேப்) மற்றும் மற்ற நீருக்கடியில் கப்பல்களை மூழ்கிய நிலையில் இடமாற்றம் செய்தல். பிரதான பேலஸ்ட் தொட்டிகளில் மூழ்கும்போது பெறப்பட்ட நீரின் வெகுஜனத்தால் மேற்பரப்பு இடப்பெயர்ச்சியை மீறுகிறது.

மேற்பரப்பு இடப்பெயர்ச்சி

நீர்மூழ்கிக் கப்பல் (பாதிஸ்கேப்) மற்றும் மற்ற நீருக்கடியில் கப்பல்கள் நீரின் மேற்பரப்பில் மூழ்குவதற்கு முன் அல்லது மேலோட்டத்திற்குப் பிறகு இடமாற்றம்.

மிதப்பது என்பது ஒரு திரவத்தின் மேற்பரப்பில் அல்லது ஒரு திரவத்தின் உள்ளே ஒரு குறிப்பிட்ட மட்டத்தில் இருக்கும் உடலின் திறன் ஆகும்.

ஒரு திரவத்தில் உள்ள எந்தவொரு உடலும் எதிரெதிர் திசைகளில் இயக்கப்படும் இரண்டு சக்திகளால் செயல்படுகிறது என்பதை நாம் அறிவோம்: ஈர்ப்பு மற்றும் ஆர்க்கிமிடியன் விசை.

ஈர்ப்பு விசை உடலின் எடைக்கு சமம் மற்றும் கீழ்நோக்கி இயக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் ஆர்க்கிமிடியன் விசை திரவத்தின் அடர்த்தியைப் பொறுத்து மேல்நோக்கி இயக்கப்படுகிறது. உடல்கள் மிதப்பதை இயற்பியல் எவ்வாறு விளக்குகிறது, மேற்பரப்பு மற்றும் நீர் நெடுவரிசையில் மிதக்கும் உடல்களுக்கான நிலைமைகள் என்ன?

ஆர்க்கிமிடியன் சக்தி சூத்திரத்தால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

Fout = g*m f = g* ρ f * V f = P f,

m என்பது திரவத்தின் நிறை,

மற்றும் Pf என்பது உடலால் இடம்பெயர்ந்த திரவத்தின் எடை.

நமது நிறை சமமாக இருப்பதால்: m f = ρ f * V f, ஆர்க்கிமிடியன் விசையின் சூத்திரத்திலிருந்து, அது மூழ்கிய உடலின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது அல்ல, ஆனால் இடம்பெயர்ந்த திரவத்தின் அளவு மற்றும் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது. உடலால்.

ஆர்க்கிமிடியன் விசை என்பது ஒரு திசையன் அளவு. மிதப்பு விசை இருப்பதற்கான காரணம் உடலின் மேல் மற்றும் கீழ் பகுதிகளில் உள்ள அழுத்தத்தில் உள்ள வேறுபாடாகும்.அதிக ஆழம் காரணமாக படத்தில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள அழுத்தம் P 2 > P 1 ஆகும். ஆர்க்கிமிடிஸ் விசை எழுவதற்கு, உடல் குறைந்தது ஓரளவு திரவத்தில் மூழ்கியிருந்தால் போதும்.

எனவே, ஒரு உடல் ஒரு திரவத்தின் மேற்பரப்பில் மிதந்தால், திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் இந்த உடலின் ஒரு பகுதியில் செயல்படும் மிதக்கும் விசை முழு உடலின் ஈர்ப்பு விசைக்கு சமம். (Fa = P)

ஈர்ப்பு விசை ஆர்க்கிமிடியன் விசையை விட (Fa > P) குறைவாக இருந்தால், உடல் திரவத்திலிருந்து, அதாவது மிதக்கும்.

உடலின் எடை ஆர்க்கிமிடியன் சக்தியை விட அதிகமாக இருக்கும்போது அதை வெளியே தள்ளும் (ஃபா

பெறப்பட்ட விகிதத்திலிருந்து, முக்கியமான முடிவுகளை எடுக்கலாம்:

மிதக்கும் சக்தி திரவத்தின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது. ஒரு உடல் திரவத்தில் மூழ்குகிறதா அல்லது மிதக்கிறதா என்பது உடலின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது.

உடலின் அடர்த்தி திரவத்தின் அடர்த்திக்கு சமமாக இருந்தால், ஒரு உடல் திரவத்தில் முழுமையாக மூழ்கும்போது மிதக்கிறது.

உடலின் அடர்த்தி திரவத்தின் அடர்த்தியை விட குறைவாக இருந்தால், ஒரு உடல் மிதக்கிறது, திரவத்தின் மேற்பரப்பிற்கு மேல் பகுதியளவு நீண்டுள்ளது

- உடலின் அடர்த்தி திரவத்தின் அடர்த்தியை விட அதிகமாக இருந்தால், நீச்சல் சாத்தியமற்றது.

மீனவர்களின் படகுகள் உலர்ந்த மரத்தால் செய்யப்படுகின்றன, அதன் அடர்த்தி தண்ணீரை விட குறைவாக உள்ளது.

கப்பல்கள் ஏன் மிதக்கின்றன?

தண்ணீரில் மூழ்கியிருக்கும் ஒரு கப்பலின் மேலோடு மிகப்பெரியதாக உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் இந்த கப்பலின் உள்ளே காற்று நிரப்பப்பட்ட பெரிய துவாரங்கள் உள்ளன, இது கப்பலின் ஒட்டுமொத்த அடர்த்தியை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. இதனால் கப்பலால் இடம்பெயர்ந்த நீரின் அளவு வெகுவாக அதிகரித்து, அதன் மிதப்பு சக்தியை அதிகரிக்கிறது, மேலும் கப்பலின் மொத்த அடர்த்தி நீரின் அடர்த்தியை விட குறைவாக செய்யப்படுகிறது, இதனால் கப்பல் மேற்பரப்பில் மிதக்கும். எனவே, ஒவ்வொரு கப்பலுக்கும் அது சுமந்து செல்லும் சரக்குகளின் மீது ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பு உள்ளது. இது கப்பலின் இடப்பெயர்ச்சி என்று அழைக்கப்படுகிறது.