Βάρος και άνωση: γιατί επιπλέει το σκάφος
1Το μάθημα με απλά λόγια
Το σκάφος επιπλέει επειδή το νερό που εκτοπίζει ζυγίζει όσο το ίδιο. Δύο σημεία, το G και το B, εξηγούν πώς γίνεται.
Το βάρος προς τα κάτω
Όλα στο σκάφος έχουν βάρος: γάστρα, μηχανή, καρίνα, νερό, καύσιμα, πλήρωμα. Το συνολικό βάρος δρα σαν να τραβά προς τα κάτω από ένα σημείο, το κέντρο βάρους, που ονομάζεται G. Όταν μετακινείς, προσθέτεις ή αφαιρείς βάρος, μετακινείται και το G. Το βάρος χαμηλά κρατά το G χαμηλά.
Η άνωση προς τα πάνω
Το νερό σπρώχνει προς τα πάνω το βυθισμένο τμήμα της γάστρας. Αυτή η δύναμη είναι η άνωση. Η αρχή του Αρχιμήδη λέει ότι ισούται με το βάρος του νερού που εκτοπίζει η γάστρα. Το σκάφος βυθίζεται ώσπου αυτό το νερό να ζυγίζει ακριβώς όσο το ίδιο. Το βάρος του σκάφους ονομάζεται εκτόπισμα.
Το κέντρο άνωσης
Η άνωση δρα σαν να σπρώχνει προς τα πάνω από ένα σημείο, το κέντρο άνωσης, που ονομάζεται B. Το B είναι το κέντρο του βυθισμένου όγκου της γάστρας. Όταν αλλάζει το σχήμα του βυθισμένου τμήματος, μετακινείται και το B.
Όρθιο και ακίνητο
Το ακίνητο σκάφος επιπλέει με το G και το B στην ίδια κατακόρυφη. Το βάρος δρα προς τα κάτω και η άνωση προς τα πάνω, οπότε οι δύο δυνάμεις εξισορροπούνται. Αν προσθέσεις βάρος, το σκάφος βυθίζεται λίγο ώσπου η άνωση να αυξηθεί ανάλογα. Γι' αυτό το φορτωμένο σκάφος κάθεται χαμηλότερα και έχει μικρότερο ύψος εξάλων, δηλαδή μικρότερο ύψος της ακμής του καταστρώματος πάνω από το νερό.
Θαλασσινό και γλυκό νερό
Το θαλασσινό νερό είναι πυκνότερο από το γλυκό. Το σκάφος χρειάζεται να εκτοπίσει λιγότερο θαλασσινό νερό για να επιπλέει. Έτσι, όταν περνά με τη μηχανή από τη θάλασσα σε ποτάμι ή λίμνη, βυθίζεται λίγο περισσότερο: ο βυθισμένος όγκος αυξάνεται περίπου κατά 2–3 %.
2Βασικά στοιχεία
- Αρχιμήδης
- Άνωση = βάρος του εκτοπιζόμενου νερού
- Πλεύση
- Εκτόπισμα (βάρος σκάφους) = άνωση
- Θαλασσινό νερό
- Περίπου 1,025 t ανά m³
- Γλυκό νερό
- Περίπου 1,000 t ανά m³: το σκάφος βυθίζεται λίγο περισσότερο
3Βασικά σημεία
- 1
Το G είναι το σημείο όπου δρα όλο το βάρος· μετακινείται όταν μετακινείται βάρος.
- 2
Το B είναι το κέντρο του βυθισμένου όγκου· από εκεί δρα η άνωση προς τα πάνω.
- 3
Όταν επιπλέει ακίνητο, το βάρος του σκάφους ισούται με το βάρος του νερού που εκτοπίζει.
- 4
Όταν είναι όρθιο και ακίνητο, το G και το B βρίσκονται στην ίδια κατακόρυφη.
- 5
Περισσότερο φορτίο σημαίνει μεγαλύτερη βύθιση και μικρότερο ύψος εξάλων.
4Συχνά λάθη
Λάθος: Ένα βαρύ σκάφος επιπλέει επειδή είναι φτιαγμένο από ελαφρά υλικά.
Σωστό: Και τα χαλύβδινα πλοία επιπλέουν. Κάθε σκάφος επιπλέει όσο η γάστρα του εκτοπίζει νερό που ζυγίζει όσο το ίδιο.
Λάθος: Το G και το B είναι σταθερά σημεία που έχει σημειώσει ο κατασκευαστής.
Σωστό: Το G μετακινείται όποτε μετακινείται βάρος στο σκάφος· το B μετακινείται όποτε αλλάζει το βυθισμένο σχήμα, για παράδειγμα όταν το σκάφος γέρνει (παίρνει εγκάρσια κλίση).
5Πρακτικό σενάριο και κλειδιά εξετάσεων
Αφού επιβιβάσεις φίλους και φορτώσεις εφόδια, η λωρίδα της ισάλου του ιστιοπλοϊκού σου βυθίζεται και το ύψος εξάλων μειώνεται πολύ. Ένας φίλος προτείνει να ανεβάσετε τα πάντα στην οροφή της καμπίνας. Είναι καλή λύση;
Δες την απάντηση
Όχι. Το επιπλέον βάρος απαιτεί να εκτοπιστεί περισσότερο νερό, οπότε το σκάφος βυθίζεται περισσότερο. Ανεβάζοντας εφόδια στην οροφή της καμπίνας δεν αφαιρείς βάρος· ανεβάζεις το G. Το B είναι το κέντρο του νέου βυθισμένου όγκου. Κράτα τα βαριά εφόδια χαμηλά και στο κέντρο, έλεγξε το όριο φορτίου και αφαίρεσε το περιττό φορτίο.
Κλειδιά εξετάσεων
- Αρχιμήδης: η άνωση ισούται με το βάρος του εκτοπιζόμενου νερού.
- G = κέντρο βάρους (το βάρος δρα κάτω). B = κέντρο άνωσης (η άνωση δρα πάνω).
- Όρθιο και ακίνητο: βάρος = άνωση, με το G και το B στην ίδια κατακόρυφη.
- Το γλυκό νερό είναι λιγότερο πυκνό από το θαλασσινό: το σκάφος βυθίζεται περισσότερο.
Ολοκλήρωσε αυτή την υποενότητα
Όταν τη διαβάσεις, απάντησε σε τρεις ερωτήσεις. Με τρεις σωστές απαντήσεις ολοκληρώνεις την υποενότητα. Δεν αρκεί να ανοίξεις μόνο τη σελίδα.
Οι σημειώσεις μου για αυτή την υποενότητα
Καμία σημείωση