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).

ᵞfluido > ᵞcorpo 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 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 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 a Rotação Corpo totalmente submerso CG acima do CC.

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 a Rotação Corpo parcialmente submerso, em equilíbrio - surge a importância de se determinar a cota r, que será designada altura metacêntrica. Filme

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