Равновесие и остойчивость тел, полностью погруженных в жидкость

Если сила тяжести G тела А больше архимедовой силы P, то равнодействующая этих сил (P и G) направлена вниз и заставляет тело опускаться на дно. Таким образом, если P тело тонет.

Если сила тяжести G тела меньше архимедовой силы P, то равнодействующая этих сил (P и G) направлена вертикально вверх и заставляет тело подняться на поверхность. При выходе части тела из жидкости сила давления на оставшуюся погруженную часть тела соответственно уменьшается, благодаря чему уменьшается и величина направленной вверх равнодействующей, заставляющей тело всплывать, в результате при некотором частичном погружении тела устанавливается равновесие и тело оказывается плавающим на поверхности жидкости. Таким образом при P>G тело всплывает на поверхность жидкости.

Для того, чтобы тело не опускалось на дно и не всплывало, необходимо, чтобы P=G.

Остойчивостью плавающего тела называется его способность возвращаться в первоначальное положение равновесия после прекращения действия силы, вызвавшей крен.

Возможны три случая (рис. 25).

а б в Рис. 25.

• 1) центр тяжести С лежит ниже центра водоизмещения D,
• 2) центр тяжести С находится выше центра водоизмещения D,
• 3) центр тяжести С совпадает с центром водоизмещения D.

В первом случае равновесие остойчивое, так как при крене возникает пара сил, стремящаяся вернуть тело в первоначальное положение.

Во втором случае равновесие неустойчивое, в третьем — безразличное.