Γιατί τα πλοία επιπλέουν; Από τον Νεύτωνα στον Αρχιμήδη

Παρουσίαση με θέμα: "Γιατί τα πλοία επιπλέουν; Από τον Νεύτωνα στον Αρχιμήδη"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Γιατί τα πλοία επιπλέουν; Από τον Νεύτωνα στον Αρχιμήδη
Μοντελοποιώντας τις κατανεμημένες δυνάμεις που δέχονται τα πλοία ως σημειακές φορτίσεις Ναυπηγία – ΝΔ ΙV (Μαχ) 8ο Εξάμηνο

2 Γιατί τα πλοία επιπλέουν; Από τον Νεύτωνα στον Αρχιμήδη.
1 Οι δυνάμεις που δέχεται ένα σώμα βυθισμένο σε υγρό Περιγραφή Βάρους και Άντωσης 2 Η αρχή του Αρχιμήδη Πώς συνδέεται το βάρος με το βυθισμένο όγκο 3 Πότε ένα σώμα επιπλέει; Άντωση και μέση πυκνότητα

3 Γιατί τα πλοία επιπλέουν; Από τον Νεύτωνα στον Αρχιμήδη.
1 Οι δυνάμεις που δέχεται ένα σώμα βυθισμένο σε υγρό Περιγραφή Βάρους και Άντωσης 2 Η αρχή του Αρχιμήδη Πώς συνδέεται το βάρος με το βυθισμένο όγκο 3 Πότε ένα σώμα επιπλέει; Άντωση και μέση πυκνότητα

4 Οι δυνάμεις που ασκούνται σε σώμα βυθισμένο στη θάλασσα:
Βάρος Άντωση Δύναμη πεδιακή (οφείλεται Δύναμη πίεσης (οφείλεται στην στο βαρυτικό πεδίο της Γης) πίεση από το περιβάλλον υγρό) Από τη μάζα του σώματος Από το υγρό και τον βυθισμένο όγκο Κέντρο βάρους Κέντρο άντωσης Πού οφείλεται; Από τι εξαρτάται; B = A pdA Πώς υπολογίζεται; W = m∙g Πού εφαρμόζεται;

5 Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο:
Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο:

6 Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο:
Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο: το κέντρο βάρους του πλοίου κινείται προς την κατεύθυνση της προσθήκης βάρους. αντίθετα από την αφαίρεση βάρους. παράλληλα με την μετακίνηση του βάρους. – προστίθεται βάρος

7 G0 KG0 ή VCG0 K

8 G0 KG0 ή VCG0 K

9 G1 G0 KG1 ή VCG1 KG0 ή VCG0 K

10 Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο:
Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο: το κέντρο βάρους του πλοίου κινείται προς την κατεύθυνση της προσθήκης βάρους. αντίθετα από την αφαίρεση βάρους. παράλληλα με την μετακίνηση του βάρους. – προστίθεται βάρος – αφαιρείται βάρος

11 G0 KG0 ή VCG0 K

12 G0 KG0 ή VCG0 K

13 G0 KG0 ή VCG0 K

14 G1 G0 KG1 ή VCG1 KG0 ή VCG0 K

15 Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο:
Ας δούμε κάποιους γρήγορους μνημονικούς κανόνες. Όταν σε ένα πλοίο: το κέντρο βάρους του πλοίου κινείται προς την κατεύθυνση της προσθήκης βάρους. αντίθετα από την αφαίρεση βάρους. παράλληλα με την μετακίνηση του βάρους. – προστίθεται βάρος – αφαιρείται βάρος – μετακινείται βάρος

16 G0 KG0 ή VCG0 K

17 G0 KG0 ή VCG0 K

18 G0 KG0 ή VCG0 K

19 G1 G0 KG1 ή VCG1 KG0 ή VCG0 K

20 Δύο εφαρμογές μεταβολής του κέντρου βάρους σε ένα πλοίο:
Δύο εφαρμογές μεταβολής του κέντρου βάρους σε ένα πλοίο: Μετακίνηση βάρους Προσθήκη βάρους

21 Δύο εφαρμογές μεταβολής του κέντρου βάρους σε ένα πλοίο:
Δύο εφαρμογές μεταβολής του κέντρου βάρους σε ένα πλοίο: Μετακίνηση βάρους Προσθήκη βάρους

22 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Δ

23 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 1 Οριζόντια μετακίνηση d w G0 G1 Δ

24 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 1 Οριζόντια μετακίνηση d M w = M Δ w G0 G1 Δ

25 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 1 Οριζόντια μετακίνηση d M w = M Δ w w ∙ d = Δ ∙ G 0 G 1 G0 G1 Δ

26 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 1 Οριζόντια μετακίνηση d M w = M Δ w w ∙ d = Δ ∙ G 0 G 1 G0 G1 G 0 G 1 = w ∙ d Δ Δ

27 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 2 Κατακόρυφη μετακίνηση h G0 G1 G2 w Δ

28 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 2 Κατακόρυφη μετακίνηση M w = M Δ h G0 G1 G2 w Δ

29 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 2 Κατακόρυφη μετακίνηση M w = M Δ h w ∙ h = Δ ∙ G 1 G 2 G0 G1 G2 w Δ

30 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Αναλύουμε την κίνηση σε δύο ανεξάρτητες μετακινήσεις: Δ 2 Κατακόρυφη μετακίνηση M w = M Δ h w ∙ h = Δ ∙ G 1 G 2 G0 G1 G2 w G 1 G 2 = w ∙ h Δ Δ

31 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Η συνολική μετακίνηση του G0 είναι: Δ d G0 G1 h s G2 G0 G1 G2 w Δ

32 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Η συνολική μετακίνηση του G0 είναι: G 0 G = G 0 G G 1 G Δ d G0 G1 h s G2 G0 G1 G2 w Δ

33 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Η συνολική μετακίνηση του G0 είναι: G 0 G = G 0 G G 1 G Δ G 0 G 2 = G 0 G G 1 G d G0 G1 h s G2 G0 G1 G2 w Δ

34 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Η συνολική μετακίνηση του G0 είναι: G 0 G = G 0 G G 1 G Δ G 0 G 2 = G 0 G G 1 G d G0 G1 h G 0 G 2 = w ∙ d Δ w ∙ h Δ 2 s G2 G0 G1 G2 w Δ

35 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: α. μετακίνηση βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά τη διαγώνια μετακίνηση του βάρους w ; w G0 Η συνολική μετακίνηση του G0 είναι: G 0 G = G 0 G G 1 G Δ G 0 G 2 = G 0 G G 1 G d G0 G1 h G 0 G 2 = w ∙ d Δ w ∙ h Δ 2 s G2 G0 G1 G2 w G 0 G 2 = w Δ ∙ d 2 + h 2 Δ

36 Δύο εφαρμογές μεταβολής του κέντρου βάρους σε ένα πλοίο:
Δύο εφαρμογές μεταβολής του κέντρου βάρους σε ένα πλοίο: Μετακίνηση βάρους Προσθήκη βάρους

37 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Δαρχ

38 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Επιλύουμε σε δύο «βήματα»: Δαρχ 1 Τοποθετούμε το βάρος στο αρχικό κέντρο βάρους w Gαρχ Δτελ

39 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Επιλύουμε σε δύο «βήματα»: Δαρχ 1 Τοποθετούμε το βάρος στο αρχικό κέντρο βάρους w Δ τελ = Δ αρχ + w Gαρχ Δτελ

40 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Επιλύουμε σε δύο «βήματα»: Δαρχ 1 Τοποθετούμε το βάρος στο αρχικό κέντρο βάρους w Δ τελ = Δ αρχ + w Το κέντρο βάρους παρέμεινε στην ίδια θέση ! Gαρχ Δτελ

41 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Επιλύουμε σε δύο «βήματα»: Δαρχ 2 Μετακινούμε το βάρος στην τελική του θέση και δουλεύουμε όπως πριν. w Gαρχ Δτελ

42 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Επιλύουμε σε δύο «βήματα»: Δαρχ 2 Μετακινούμε το βάρος στην τελική του θέση και δουλεύουμε όπως πριν. h Gαρχ Δτελ

43 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Επιλύουμε σε δύο «βήματα»: Δαρχ 2 Μετακινούμε το βάρος στην τελική του θέση και δουλεύουμε όπως πριν. d w h Gαρχ Δτελ

44 Εφαρμογή θεωρήματος ροπών: β. προσθήκη βάρους
Ποια είναι η νέα θέση του κέντρου βάρους του πλοίου, μετά την προσθήκη του βάρους w στη θέση που φαίνεται στο σχήμα ; w Gαρχ Επιλύουμε σε δύο «βήματα»: Δαρχ 2 Μετακινούμε το βάρος στην τελική του θέση και δουλεύουμε όπως πριν. d G αρχ G τελ = w Δ ∙ d 2 + h 2 w h Gτελ Gαρχ Δτελ

45 Τώρα η σειρά σας ... Πλοίο μεταφοράς containers, βάρους Δ0 = ΜΤ, έχει το κέντρο βάρους του 7 m πάνω από την τρόπιδα (KGαρχ). Βρείτε τη νέα απόσταση του κέντρου βάρους από την τρόπιδα (KGnew), μετά από τη μεταφορά containers συνολι-κού βάρους wcont= ΜΤ εκτός πλοίου. Δίνεται ότι το κέντρο βάρους των containers απέχει από την τρόπιδα KGcont = 23 m.

46 Ας θυμηθούμε τι είπαμε σε αυτή τη διάλεξη...
Ας θυμηθούμε τι είπαμε σε αυτή τη διάλεξη... Μοντελοποίηση των δυνάμεων που δέχεται ένα πλοίο σε ήρεμη θάλασσα (βάρος, άντωση) ως σημειακές δυνάμεις. Βάρος = μάζα x g , στη ναυπηγία σε [MT] ή [LT]. Κέντρο βάρους: το σημείο που ασκείται το «σημειακό» βάρος ενός σώματος (ή συστήματος σωμάτων). Υπολογισμός του κέντρου βάρους με εφαρμογή του θεωρήματος ροπών μεταφοράς.

47 Ας θυμηθούμε τι είπαμε σε αυτή τη διάλεξη...
Ας θυμηθούμε τι είπαμε σε αυτή τη διάλεξη... Μνημονικοί κανόνες για προσέγγιση της κατεύθυνσης μετακίνησης του κέντρου βάρους μετά από αλλαγή στην κατανομή του βάρους σε ένα πλοίο. Εφαρμογές υπολογισμού της μετακίνησης του κέντρου βάρους μετά από μετακίνηση και προσθαφαίρεση βάρους σε ένα πλοίο.

48 Γιατί τα πλοία επιπλέουν; Από τον Νεύτωνα στον Αρχιμήδη
Μοντελοποιώντας τις κατανεμημένες δυνάμεις που δέχονται τα πλοία ως σημειακές φορτίσεις Ναυπηγία – ΝΔ ΙV (Μαχ) 8ο Εξάμηνο