Plování těles

Těleso plovoucí na hladině kapaliny je částečně ponořeno do kapaliny a část tělesa se nachází mimo kapalinu. Vztlaková síla, která působí na ponořenou část tělesa musí být v rovnováze s tíhovou silou působící na těleso, tzn.

${\displaystyle V_{p}\rho _{k}g=V\rho _{t}g}$,

kde ${\displaystyle V_{p}}$ je objem ponořené části tělesa, ${\displaystyle V}$ je objem celého tělesa, ${\displaystyle \rho _{t}}$ je hustota tělesa, ${\displaystyle \rho _{k}}$ je hustota kapaliny a ${\displaystyle g}$ je tíhové zrychlení.

Z předchozího vztahu obdržíme pro objem ponořené části tělesa výraz

${\displaystyle V_{p}=V{\frac {\rho _{t}}{\rho _{k}}}={\frac {M}{\rho _{k}}}}$,

kde ${\displaystyle M}$ označuje hmotnost celého tělesa.

Působiště tíhové síly G, působící na těleso, je v těžišti tělesa ${\displaystyle T}$. Kapalina působí na ponořenou část tělesa vztlakovou silou, která má působiště v těžišti ponořené části tělesa ${\displaystyle T_{p}}$. Obecně oba body ${\displaystyle T}$ a ${\displaystyle T_{p}}$ nesplývají, takže působící síly vytváří silový moment, který působí na těleso. Těleso se působením tohoto momentu snaží natočit tak, aby obě síly ležely na společné svislici, která se nazývá osa plování.

Stabilita plování.

O stabilitě plování tělesa rozhoduje vzájemná poloha tzv. metacentra ${\displaystyle M}$ a těžiště tělesa ${\displaystyle T}$. Jako metacentrum se označuje průsečík přímky vztlakové síly s osou plování při vychýlení ze svislé polohy.

Mohou nastat následující případy polohy metacentra a těžiště.

• Pokud je metacentrum nad těžištěm tělesa, moment síly vzniklý vychýlením osy plování se snaží vrátit těleso zpět do původní polohy a jde tedy o stabilní polohu (viz obr. b).
• Pokud leží metacentrum pod těžištěm, pak dochází ke zvětšování výchylky a jde o polohu labilní (viz obr. a).
• Pokud metacentrum splývá s těžištěm, jde o polohu indiferentní (viz obr. c).

• Mechanika tekutin
• Archimédův zákon
• Vztlak