Плавание судов

Тяжелые грузы и двигатели располагаются в нижней части корабля, чтобы центр тяжести (2) был ниже точки приложения архимедовой си­лы (1), что обеспечивает устойчивость корабля (при наклоне корабля FA и mg становятся парой сил, возвращающих корабль в вертикальное поло­жение)/

Вес воды, вытесняемой судном до ватерлинии (наибольшая допустимая осадка, отмеченная на корпусе красной линией), равный силе тяже­сти, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна.

Если из водоизмещения вычесть вес самого суд­на, то получим грузоподъемность судна: Р_{водоизм} -Р_с = Р_гр.

Разность между весом 1 м³ воздуха и весом та­кого же объема другого газа называется подъем­ной силой 1 м³ газа:

F_под = Р_возд – Р_газа ,

F_под = (ρ_возд – ρ_газа)gV_газа

Атмосферное давление, его измерение

Особенность атмосферного давления (давле­ния газов): к определению атмосферного давления формула p=pgh не применима, так как плотность воздуха с увеличением высоты уменьшается.

Впервые атмосферное давление было измерено Торричелли. В опытах Торричелли атмосферное давление уравновешивается давлением столба ртути в стеклянной трубке. Над ртутью образуются насыщенные пары ртути, давление ко­торых очень мало и им пренебрегают.

Атмосферное давление, равное давлению стол­ба ртути высотой h_рт = 760 мм при температуре 0 °С, называется нормальным атмосферным дав­лением:

1 мм рт. ст. = 133,3 Па,

Р_атм ≈ 1,01 ^. 10⁵ Па.

Нормальному атмосферному давлению соот­ветствует давление столба воды высотой 10,2 м.

Атмосферное давление с увеличением высоты над Землей уменьшается на 1 мм рт. ст. в среднем на каждые 12 м подъема (относительно Земли).

П риборы для измерения атмосферного дав­ления называются барометрами. Они бывают жидкостными (трубка Торричелли) и металличес­кими (барометр-анероид). Барометр-анероид состо­ит из металлической гофрированной коробочки, которая сжимается при увеличении атмосферно­го давления и расширяется при его уменьшении.

Для измерения давления, больше или меньше атмосферного, используют жидкостные или ме­таллические манометры. Жидкостные маномет­ры представляют собой сообщающиеся сосуды, заполненные однородной жидкостью. Один конец манометра соединен с сосудом, в котором измеря­ется давление газа, а другой находится под атмо­сферным давлением.

О сновная часть металлического маномет­ра — согнутая в дугу упругая металлическая тру­бочка (1), один конец которой закрыт, а другой посредством крана (2) сообщается с сосудом, в ко­тором измеряется давление.

Гидроаэродинамика — раздел механики, изу­чающий движение (течение) жидкостей или газов, а также их взаимодействие с телами, которые дви­жутся в них.

Струйное течение жидкостей и газов.

Закон постоянства потока: при стационарном течении идеальной (несжимаемой) жидкости че­рез любое сечение потока проходит одинаковое количество жидкости:

.

Уравнение неразрывности струи: для двух про­извольных сечений потока произведение скорости течения (v) несжимаемой жидкости на попереч­ное сечение (S) трубки есть величина постоянная для данной трубки тока (рис.):

, или .

Трубка тока — часть жидкости, ограниченная линиями тока.

Линия тока — линия, в каждой точке которой касательная к ней совпадает по направлению с век­тором скорости жидкости в данный момент време­ни (рис.).

Ламинарное (слоистое) течение — течение жидкости (газа), при котором вдоль потока каж­дый выделенный тонкий слой скользит относи­тельно соседних, не перемешиваясь с ними.

Турбулентное (вихревое) течение — течение жидкости (газа), при котором вдоль потока проис­ходит интенсивное вихреобразование и перемеши­вание жидкости (газа).