CHƯƠN G2 TĨNH HỌC HỌC TÀU THUỶ
1.2 Điều kiện cân bằng tàu trong trạng thái nổ
Trường hợp W > F, cĩ nghĩa trọng lượng tàu lớn hơn lực nổi, tàu cịn bị kéo xuống. Khi bị chìm sâu thêm trong nước, thể tích phần chìm của tàu lớn lên và như vậy,theo định luật Archimedes, lực F lớn dần. Khi vượt qua giới hạn cân bằng, F > W tình hình sẽ ngược lại, tàu bị đẩy lên cao hơn, thể tích phần chìm của tàu giảm dần dẫn đến F nhỏ dần. Tàu chỉ cĩ thể nằm ở vị trí cân bằng khi hai lực ngược chiều nhau này cân bằng.
Điều kiện W = F trong thực tế chưa đủ đảm bảo để tàu nổi cân bằng. Trường hợp tàu bị nghiêng ngang đến gĩc nhất định, tâm nổi dịch dời vị trí tùy thuộc hình dáng phần chìm của tàu. Đường tác động lực nổi qua tâm B’ hiện thời khơng trùng với đường tác động lực trọng trường qua G. Vì rằng W = F và khoảng cách giữa hai đường tác động lực mang giá trị nhất định, ví dụ khoảng cách giữa chúng l, xuất hiện momen ngẫu lực Wl làm quay tàu. Nếu momen này lớn hơn 0, tức là theo chiều quay kim đồng hồ, tàu cịn bị quay theo chiều thuận kim đồng hồ. Ngược lại momen mang giá trị âm, tàu quay ngược, (hình 2.2). Trong cả hai trường hợp, khi gĩc nghiêng cịn bé tàu quay ngang qua tâm nghiêng ngang M.
Hình 2.2
Trong trường hợp tâm nổi nằm xa trọng tâm, tính theo chiều dọc tàu, momen ngẫu lực W.L làm cho tàu bị chúi về trước nếu momen ngẫu lực mang dấu âm. Tâm nghiêng dọc ML (hay cịn gọi chúi tàu) trong trường hợp này nằm khá xa nếu so với khoảng cách từ tàu đến M, (hình 2.3). Tàu chỉ ở tư thế ổn định khi hồnh độ tâm nổi bằng hồnh độ trọng tâm tàu.
Hình 2.3
Từ đĩ cĩ thể thấy điều kiện cần và đủ để tàu nổi và cân bằng trên nước, dưới tác động của lực W và F sẽ là:
(a)cân bằng lực: W = F
(b) cân bằng momen: khoảng cách L giữa hai đường tác động lực của W và F bằng 0, dẫn đến Wl - Fl = 0 hoặc WxL - FxL = 0.
Hai điều kiện được viết dưới dạng tổng quát:
Pi = 0
Pi. xi = 0 (2.2)
với i = 1,2,...
Điều kiện trên đây được phát biểu cách khác: lực nổi do nước tác động tĩnh lên tàu phải bằng trọng lượng tồn tàu, cịn tâm nổi của tàu B’ phải cùng nằm trên đường thẳng vuơng gĩc vơí mặt thống, đi qua trọng tâm G của tàu.