Empuxo, Flutuador, Estabilidades
Empuxo
- Princípio de Arquimedes:
“Num corpo total ou parcialmente imerso num
fluido, age uma força vertical de baixo para
cima, chamada empuxo, cuja intensidade é
igua ao peso do volume de fluido deslocado”
E=ᵞ.V
Empuxo
- Condição de flutuação:
“Que seu peso G seja menor que o empuxo”
G < E=ᵞ.V
Empuxo
TITANIC
-Tonelagem bruta: 46.328 toneladas
- Deslocamento: 66.000 toneladas
Segundo o Princípio de Arquimedes, as
forças resultantes do deslocamento de um
navio (FP) e de impulsão da água (FA)
deverão ser iguais para o navio flutuar. O
deslocamento será igual à massa de um
volume de água igual ao volume imerso do
navio (Vi).
Empuxo
Corpo totalmente submerso
Vcorpo = Vdeslocado
Logo, ᵞfluido . Vfluido = ᵞcorpo . Vcorpo
Conclui-se que para um corpo flutuar,
ᵞfluido > ᵞcorpo
Flutuador
Corpo flutuante ou flutuador é qualquer corpo que
permanece em equilíbrio quando parcial ou totalmente
submerso.
-Plano de flutuação
- Linha de flutuação
- Seção de flutuação
- Volume de carena
- Centro de carena
Estabilidade
Forças atuantes:
G = peso (atua no centro de gravidade CG)
E = Empuxo (atua no centro de carena CC)
Num corpo em equilíbrio, E = G
Se aplico e retiro uma força desequilibrante e o corpo:
- retorna a posição de equilíbrio
equilíbrio estável;
- afasta-se da posição de equilíbrio
equilíbrio instável;
- permanece na nova posição
equilíbrio indiferente.
Estabilidade
Estabilidade Vertical
•Corpo totalmente submerso
Equilíbrio indiferente, pois o Vsub é sempre o mesmo
•Corpo parcialmente submerso
-Mais comum;
- Se desloco o corpo para baixo
E > G;
- Se retiro a força, o corpo sobe até que E = G;
- Se desloco o corpo para cima
E < G.
Estabilidade
Estabilidade a Rotação
Uso de uma força que faça um corpo girar um pequeno
ângulo θ em torno de um eixo de rotação
•Corpo totalmente submerso
Conjugado restaurador (CG abaixo do CC).
Estabilidade
Estabilidade a Rotação
•Corpo totalmente submerso
CG acima do CC.
Estabilidade
Estabilidade a Rotação
• Corpo parcialmente submerso, em equilíbrio
- embarcações em geral;
- análise não é tão simples;
- existe equilíbrio estável com o CG acima do CC, em
função do novo volume de fluido deslocado, com a nova
posição!
Estabilidade
Estabilidade a Rotação
• Corpo parcialmente submerso, em equilíbrio
- surge a importância de se determinar a cota r, que
será designada altura metacêntrica.
Filme
Estabilidade
Estabilidade a Rotação
• Corpo parcialmente submerso, em equilíbrio
r = ( ᵞ . Iy / G ) – l
onde:
r = altura metacêntrica
ᵞ = peso específico do fluido
Iy = momento de inércia em relação ao eixo y, da geometria
considerada (seção de flutuação)
G = deslocamento de fluido pela carena (peso de fluido
deslocado)
l = distância entre o CG e o CC
Estabilidade
EXERCÍCIOS
Estudar os exemplos 1 e 2
Dicas de interpretação:
No exemplo 1, o momento de inércia da seção de flutuação
é determinado pela soma das figuras geométricas do
retângulo e do losango;
No exemplo 2, primeiro determina-se o volume da carena,
pois sabe-se que o peso da balsa será o peso do volume de
água deslocado; determina-se então a cota z da carena e
acha-se o CC (1/2 . z) e depois o l .
• FIM