浮体静力学(08)

合集下载

静力学中的浮力与压强

静力学中的浮力与压强在我们的日常生活和科学研究中，静力学中的浮力与压强是两个非常重要的概念。

它们不仅存在于物理课本的理论知识中，更在我们周围的世界里发挥着关键作用，影响着各种现象和物体的行为。

首先，让我们来谈谈压强。

压强简单来说，就是单位面积上所受到的压力。

想象一下，你用手按压一个气球，如果用力越大，气球表面单位面积所承受的压力就越大，也就是压强越大。

压强的计算公式是 P ＝ F ／ S，其中 P 表示压强，F 表示压力，S 表示受力面积。

在实际生活中，压强有着广泛的应用。

比如，我们的鞋底通常都有花纹，这可不是为了好看，而是为了增加鞋底与地面的接触面积，从而减小压强，让我们行走时更加舒适稳定。

再比如，锋利的刀刃能够轻松切割物体，就是因为刀刃很薄，与物体接触的面积小，在相同的压力下产生的压强很大。

而浮力，则是物体在液体或气体中受到向上的托力。

当一个物体浸没在液体中时，它上下表面所受到的压力差就是浮力。

比如，将一个木块放入水中，木块会浮起来，这就是浮力在起作用。

浮力的大小与被物体排开的液体或气体的体积以及液体或气体的密度有关。

阿基米德原理告诉我们，浮力等于排开液体或气体所受到的重力，即 F 浮＝ρ 液 gV 排。

这里的ρ 液表示液体的密度，g 是重力加速度，V 排是物体排开液体的体积。

浮力在生活中的应用也随处可见。

轮船能够在大海上航行，就是因为它的空心结构使得排开海水的体积很大，从而产生了足够大的浮力来支撑轮船的重量。

潜水艇则通过改变自身的重量来实现上浮和下潜，当潜水艇要下潜时，它会往舱内注水，增加自身重量，使浮力小于重力；当要上浮时，它会排出舱内的水，减小自身重量，使浮力大于重力。

那么，压强和浮力之间又有什么关系呢？其实，它们在很多情况下是相互影响的。

比如，一个物体在液体中越深的位置，受到的液体压强就越大，同时它所受到的浮力并不会改变。

但如果物体的形状或位置发生变化，导致排开液体的体积改变，那么浮力也会相应改变。

浮体静力学课程设计计算数据

浮体静力学课程设计计算数据站号各站距尾垂线距离各站距舯距离0水线0.25水线0.5m水线0.75m水线00-44.50.25 2.23-42.28R5 4.45-40.050.30.350.40.460.75 6.68-37.830.430.550.660.7818.9-35.60.590.82 1.02 1.21217.8-26.7 1.75 2.77 3.32 3.74326.7-17.8 3.86 4.98 5.59 5.99435.6-8.9 5.83 6.46 6.857.06544.50 6.13 6.64 6.977.15653.48.9 6.13 6.64 6.977.15762.317.8 5.59 6.4 6.87.01871.226.7 3.38 4.7 5.26 5.59980.135.60.98 1.78 2.19 2.479.2582.3337.830.56 1.11 1.45 1.699.584.5540.050.250.60.86 1.069.7586.7842.280.110.320.480.62 108944.50.120.220.31 站号 0Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离0各站距舯距离-44.50水线0000000.25水线0.250.2500000.5m水线0.50.2500000.75m水线0.750.2500001m水线10.2500002m水线2100003m水线3100004m水线4100005m水线51 1.350.6750.675 1.356m水线61 3.27 2.31 2.985 5.977m水线71 4.22 3.745 6.7313.46站号 0.25Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离 2.23各站距舯距离-42.280水线0000000.25水线0.250.2500000.5m水线0.50.2500000.75m水线0.750.2500001m水线10.2500002m水线2100003m水线310000半宽水线型值（单位m）4m水线410000 5m水线51 2.34 1.17 1.17 2.34 6m水线61 4.01 3.175 4.3458.69 7m水线71 4.91 4.468.80517.61站号0.5Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离 4.45各站距舯距离-40.050水线000.3000 0.25水线0.250.250.350.3250.3250.1625 0.5m 水线0.50.250.40.3750.70.35 0.75m水线0.750.250.460.43 1.130.565 1m水线10.250.50.48 1.610.805 2m水线210.70.6 2.21 4.42 3m水线310.870.785 2.995 5.99 4m水线41 1.31 1.09 4.0858.17 5m水线51 3.22 2.265 6.3512.7 6m水线61 4.68 3.9510.320.6 7m水线71 5.5 5.0915.3930.78站号0.75Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离 6.68各站距舯距离-37.830水线000.43000 0.25水线0.250.250.550.490.490.245 0.5m 水线0.50.250.660.605 1.0950.5475 0.75m水线0.750.250.780.72 1.8150.9075 1m水线10.250.890.835 2.65 1.325 2m水线21 1.331.11 3.767.52 3m水线31 1.79 1.56 5.3210.64 4m水线412.52.1457.46514.93 5m水线51 4.023.2610.72521.45 6m水线61 5.274.64515.3730.74 7m水线71 5.99 5.632142站号 1Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离8.9各站距舯距离-35.60水线000.59000 0.25水线0.250.250.820.7050.7050.35250.5m水线0.50.25 1.020.92 1.6250.8125 0.75m水线0.750.25 1.211.1152.74 1.37 1m水线10.25 1.38 1.295 4.035 2.0175 2m水线212.02 1.7 5.73511.47 3m水线31 2.71 2.3658.116.24m水线41 3.56 3.13511.23522.47 5m水线51 4.76 4.1615.39530.79 6m水线61 5.77 5.26520.6641.32 7m水线71 6.39 6.0826.7453.48站号 2Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离17.8各站距舯距离-26.70水线00 1.75000 0.25水线0.250.25 2.77 2.26 2.26 1.13 0.5m 水线0.50.25 3.32 3.045 5.305 2.6525 0.75m水线0.750.25 3.74 3.538.835 4.4175 1m水线10.25 4.09 3.91512.75 6.375 2m水线21 5.12 4.60517.35534.71 3m水线31 5.86 5.4922.84545.69 4m水线41 6.4 6.1328.97557.95 5m水线51 6.79 6.59535.5771.14 6m水线617.06 6.92542.49584.99 7m水线717.237.14549.6499.28站号 3Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离26.7各站距舯距离-17.80水线00 3.86000 0.25水线0.250.25 4.98 4.42 4.42 2.21 0.5m 水线0.50.25 5.59 5.2859.705 4.8525 0.75m水线0.750.25 5.995.7915.4957.7475 1m水线10.256.27 6.1321.62510.8125 2m水线21 6.93 6.628.22556.45 3m水线317.187.05535.2870.56 4m水线417.287.2342.5185.02 5m水线517.37.2949.899.6 6m水线617.37.357.1114.2 7m水线717.37.364.4128.8站号4Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离35.6各站距舯距离-8.90水线00 5.83000 0.25水线0.250.25 6.46 6.145 6.145 3.0725 0.5m水线0.50.25 6.85 6.65512.8 6.4 0.75m水线0.750.257.06 6.95519.7559.8775 1m水线10.257.197.12526.8813.44 2m水线217.37.24534.12568.25 3m水线317.37.341.42582.85 4m水线417.37.348.72597.455m水线517.37.356.025112.05 6m水线617.37.363.325126.65 7m水线717.37.370.625141.25站号5Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离44.5各站距舯距离00水线00 6.13000 0.25水线0.250.25 6.64 6.385 6.385 3.1925 0.5m水线0.50.25 6.97 6.80513.19 6.595 0.75m水线0.750.257.157.0620.2510.125 1m水线10.257.267.20527.45513.7275 2m水线217.37.2834.73569.47 3m 水线317.37.342.03584.07 4m水线417.37.349.33598.67 5m水线517.37.356.635113.27 6m水线617.37.363.935127.87 7m水线717.37.371.235142.47站号 6Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As 各站距尾垂线距离53.4各站距舯距离8.90水线00 6.13000 0.25水线0.250.25 6.64 6.385 6.385 3.1925 0.5m水线0.50.25 6.97 6.80513.19 6.595 0.75m水线0.750.257.157.0620.2510.125 1m水线10.257.267.20527.45513.7275 2m水线217.37.2834.73569.47 3m水线317.37.342.03584.07 4m水线417.37.349.33598.67 5m水线517.37.356.635113.27 6m水线617.37.363.935127.87 7m水线717.37.371.235142.47站号 7Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As 各站距尾垂线距离62.3各站距舯距离17.80水线00 5.59000 0.25水线0.250.25 6.4 5.995 5.995 2.9975 0.5m水线0.50.25 6.8 6.612.595 6.2975 0.75m水线0.750.257.01 6.90519.59.75 1m水线10.257.137.0726.5713.285 2m水线217.297.2133.7867.56 3m水线317.37.29541.07582.15 4m水线417.37.348.37596.75 5m水线517.37.355.675111.35 6m水线617.37.362.975125.957m水线717.37.370.275140.55站号8Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离71.2各站距舯距离26.70水线00 3.38000 0.25水线0.250.25 4.7 4.04 4.04 2.02 0.5m 水线0.50.25 5.26 4.989.02 4.51 0.75m水线0.750.25 5.59 5.42514.4457.2225 1m水线10.25 5.83 5.7120.15510.0775 2m水线21 6.37 6.126.25552.51 3m水线31 6.64 6.50532.7665.52 4m水线41 6.81 6.72539.48578.97 5m水线51 6.95 6.8846.36592.73 6m 水线617.097.0253.385106.77 7m水线717.217.1560.535121.07站号 9Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离80.1各站距舯距离35.60水线000.98000 0.25水线0.250.25 1.78 1.38 1.380.69 0.5m 水线0.50.25 2.19 1.985 3.365 1.6825 0.75m水线0.750.25 2.47 2.33 5.695 2.8475 1m水线10.25 2.68 2.5758.27 4.135 2m水线21 3.212.94511.21522.43 3m水线313.48 3.34514.5629.12 4m水线413.68 3.5818.1436.28 5m水线51 3.98 3.8321.9743.94 6m水线614.44 4.2126.1852.36 7m水线715.03 4.73530.91561.83站号 9.25ZZn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离82.33各站距舯距离37.830水线000.56000 0.25水线0.250.25 1.110.8350.8350.41750.5m水线0.50.25 1.45 1.28 2.115 1.0575 0.75m水线0.750.25 1.691.57 3.685 1.8425 1m水线10.25 1.88 1.785 5.472.735 2m水线212.37 2.1257.59515.19 3m水线31 2.63 2.510.09520.19 4m水线412.8 2.71512.8125.62 5m水线513 2.915.7131.42 6m水线613.443.2218.9337.86 7m水线714.1 3.7722.745.4站号 9.50Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离84.55各站距舯距离40.050水线000.25000 0.25水线0.250.250.60.4250.4250.2125 0.5m 水线0.50.250.860.73 1.1550.5775 0.75m水线0.750.25 1.060.96 2.115 1.0575 1m水线10.25 1.22 1.14 3.255 1.6275 2m水线211.66 1.44 4.6959.39 3m水线31 1.92 1.79 6.48512.97 4m水线412.0828.48516.97 5m水线51 2.1 2.0910.57521.15 6m水线61 2.36 2.2312.80525.61 7m水线713.06 2.7115.51531.03站号 9.75Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离86.78各站距舯距离42.280水线000.11000 0.25水线0.250.250.320.2150.2150.10750.5m水线0.50.250.480.40.6150.3075 0.75m水线0.750.250.620.551.1650.5825 1m水线10.250.740.68 1.8450.9225 2m水线21 1.120.932.775 5.55 3m水线31 1.37 1.245 4.028.04 4m水线41 1.51 1.44 5.4610.92 5m水线51 1.33 1.42 6.8813.76 6m水线61 1.25 1.298.1716.34 7m水线71 1.91 1.589.7519.5站号10Z Zn-Zn_1Y1/2（Yn+Yn_1)∑Yi As各站距尾垂线距离89各站距舯距离44.50水线00000 0.25水线0.250.250.120.060.060.03 0.5m水线0.50.250.220.170.230.115 0.75m水线0.750.250.310.2650.4950.2475 1m水线10.250.40.3550.850.425 2m水线210.720.56 1.41 2.82 3m水线310.940.83 2.24 4.48 4m水线41 1.08 1.01 3.25 6.5 5m水线510.490.785 4.0358.07 6m水线610.130.31 4.3458.69 7m水线710.650.39 4.7359.47单位m）1m水线2m水线3m水线4m水线5m水线6m水线7m水线1.35 3.27 4.222.34 4.01 4.910.50.70.87 1.31 3.22 4.68 5.50.89 1.33 1.79 2.5 4.02 5.27 5.991.382.02 2.713.564.765.776.394.095.12 5.866.4 6.797.067.236.27 6.937.187.287.37.37.37.197.37.37.37.37.37.37.267.37.37.37.37.37.37.267.37.37.37.37.37.37.137.297.37.37.37.37.35.836.37 6.64 6.81 6.957.097.212.683.21 3.48 3.68 3.984.445.031.882.37 2.63 2.833.444.11.22 1.66 1.922.08 2.1 2.363.060.74 1.12 1.37 1.51 1.33 1.25 1.910.40.720.94 1.080.490.130.65Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 000000000000000000000000000000006.75 3.375 3.375 6.7519.6213.18516.5633.1229.5424.5841.1482.28Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000000000000000000000000000000011.7 5.85 5.8511.724.0617.8823.7347.4634.3729.21552.945105.89Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 0.08750.043750.08750.0109380.20.143750.28750.0359380.3450.27250.63250.0790630.50.4225 1.13250.1415631.40.952.5325 5.0652.61 2.005 5.142510.2855.24 3.92510.382520.76516.110.6726.482552.96528.0822.0954.5625109.12538.533.2993.0625186.125Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 0.13750.068750.13750.0171880.330.233750.46750.0584380.5850.4575 1.05250.1315630.890.7375 1.94250.2428132.66 1.775 4.60259.2055.37 4.0159.972519.945107.68519.972539.94520.115.0540.072580.14531.6225.8671.6925143.38541.9336.775113.6225227.245Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 0.2050.10250.2050.0256250.510.35750.7150.0893750.90750.70875 1.62250.2028131.38 1.14375 3.00250.3753134.04 2.717.042514.0858.13 6.08515.172530.34514.2411.18529.412558.82523.819.0253.2125106.42534.6229.2187.8325175.66544.7339.675132.5625265.125Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 00000.69250.346250.69250.0865631.66 1.176252.35250.2940632.805 2.2325 5.15750.6446884.09 3.44759.2475 1.15593810.247.16519.487538.97517.5813.9137.067574.13525.621.5962.6675125.33533.9529.77596.6175193.23542.3638.155138.9775277.95550.6146.485189.5875379.175Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 00001.2450.6225 1.2450.1556252.795 2.02 4.040.5054.4925 3.643758.5325 1.0665636.27 5.3812514.8025 1.85031313.8610.06528.662557.32521.5417.750.2025100.40529.1225.3379.3225158.64536.532.81115.8225231.64543.840.15159.6225319.24551.147.45210.7225421.445Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 1.6150.8075 1.6150.2018753.425 2.52 5.040.635.295 4.3610.335 1.2918757.19 6.242517.525 2.19062514.610.89532.12564.2521.918.2554.025108.0529.225.5583.225166.4536.532.85119.725239.4543.840.15163.525327.0551.147.45214.625429.25Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 1.660.83 1.660.20753.485 2.5725 5.1450.6431255.3625 4.4237510.5075 1.3134387.26 6.3112517.7675 2.22093814.610.9332.367564.73521.918.2554.2675108.53529.225.5583.4675166.93536.532.85119.9675239.93543.840.15163.7675327.53551.147.45214.8675429.735Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 1.660.83 1.660.20753.485 2.5725 5.1450.6431255.3625 4.4237510.5075 1.3134387.26 6.3112517.7675 2.22093814.610.9332.367564.73521.918.2554.2675108.53529.225.5583.4675166.93536.532.85119.9675239.93543.840.15163.7675327.53551.147.45214.8675429.735Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 1.60.8 1.60.23.4 2.550.6255.2575 4.3287510.2575 1.2821887.13 6.1937517.3875 2.17343814.5810.85531.967563.93521.918.2453.8675107.73529.225.5583.0675166.13536.532.85119.5675239.13543.840.15163.3675326.73551.147.45214.4675428.935Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 00001.1750.5875 1.1750.1468752.63 1.90253.8050.4756254.1925 3.411257.99750.9996885.83 5.0112513.8275 1.72843812.749.28526.567553.13519.9216.3346.487592.97527.2423.5873.7275147.45534.7530.995108.4775216.95542.5438.645151.0175302.03550.4746.505201.4875402.975Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 00000.4450.22250.4450.0556251.0950.77 1.540.19251.8525 1.47375 3.39250.4240632.68 2.26625 6.07250.7590636.42 4.5512.492524.98510.448.4322.932545.86514.7212.5837.652575.30519.917.3157.5525115.10526.6423.2784.1925168.38535.2130.925119.4025238.805Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 0.27750.138750.27750.0346880.7250.50125 1.00250.1253131.26750.996252.270.283751.88 1.57375 4.150.518754.74 3.318.8917.787.89 6.31516.7833.5611.29.54527.9855.961513.142.9885.9620.6417.8263.62127.2428.724.6792.32184.64Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 0.150.0750.150.018750.430.290.580.07250.7950.6125 1.3750.1718751.22 1.00752.5950.3243753.32 2.27 5.91511.835.76 4.5411.67523.358.327.0419.99539.9910.59.4130.49560.9914.1612.3344.65589.3121.4217.7966.075132.15Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 0.080.040.080.010.240.160.320.040.4650.35250.7850.0981250.740.6025 1.5250.1906252.24 1.493.7657.534.11 3.1757.87515.756.04 5.07513.91527.836.65 6.34520.56541.137.57.07528.06556.1313.3710.43541.43582.87Y*Z从n-1到n∑Y*Z Moy=2*（l^2）∑Y*Z 0000 0.030.0150.030.003750.110.070.140.01750.23250.171250.37250.0465630.40.316250.77250.0965631.440.922.2125 4.4252.82 2.13 5.032510.0654.32 3.579.352518.7052.453.38511.802523.6050.78 1.61512.582525.165 4.55 2.66517.132534.265。

浮体静力学课程设计说明书

浮体静力学课程设计目录Ⅰ.邦戎曲线计算 (4)Ⅱ.静力水曲线计算 (7)水线面面积Aw (7)漂心纵向坐标Xf (7)每厘米吃水吨数TPC (8)水线面系数 (8)排水体积V (8)排水量W(附体系数取1.006) (8)浮心纵向坐标 (8)浮心垂向坐标 (8)横稳心垂向坐标 (9)纵稳心垂向坐标 (9)每厘米纵倾力矩曲线 (9)方形系数 (9)Ⅲ.装载稳性计算 (16)浮态及初稳性 (16)静稳性曲线及动稳性曲线 (17)稳性校核 (20)课程设计中均采用如1-1图所示的空间直角坐标系：Ⅰ邦戎曲线计算（1）邦戎曲线概念：船体某一站号处横剖面（如下图所示），该横剖面自查船底到最高一层连续甲板在不同吃水下的横剖面面积。

（2）计算原理图Ⅰ-1表示某一横剖面曲线及不同吃水的半宽值，根据基本公式⎰⎰==dodzydz Moy ydz As ;2;0采用梯形法计算，在吃水d 时，横剖面面积为经过端点修正后的式中：0n 010y');y (y'21-y '''2++++=∑≈=∑⎰n o i idy y y y d ydz As δ半宽值（本次计算暂不考虑端点修正）；d δ为各水线等间距值。

横剖面面积As 对基线y O 轴的静距:)ny y (021-10'')(22n '00'20+⨯++⨯+⨯=≈=∑∑⎰ni i i iidny y y y k yk d zydz Moy 式中：δ用同样的方法分别计算1站，2站，3站，4站，5站，6站，7站，8站，9站，10站的横剖面面积以及对基线y O 轴的静距。

其数值总结如表Ⅰ-2所示:表Ι-2（2）绘制邦戎曲线图（3）把上述计算的结果AutoCAD绘制成邦戎曲线图。

为了使图纸美观和图纸长度的使用方便，对船长，型深，面积，面积距按不同比例绘制如下图：（4）Ⅱ 静力水曲线计算1.计算原理（1）水线面面积Aw如图Ⅱ-1所示，⎰-=22LL ydx Aw ；式中：y 是离Oy 轴x 处的半宽；L 是水线长。

物体的静力学平衡与浮力实验

物体的静力学平衡与浮力实验静力学平衡是物理学中的一个基本概念，它描述了物体受力平衡的状态。

而浮力则是物体在液体或气体中所受到的向上的力。

本文将介绍关于物体的静力学平衡与浮力实验的原理和实验步骤。

实验目的：本实验旨在探究物体在静止状态时的平衡原理，重点研究物体在液体中受到浮力的影响。

实验器材：1. 钢制容器2. 水银（或其他液体）3. 不同密度的物体4. 秤盘5. 弹簧测力计实验原理：静力学平衡原理是描述物体力学平衡的基础，根据该原理，物体受到的合力和合力矩的和必须为零才能保持平衡。

浮力原理指出，物体在液体或气体中会受到一个大小等于其所排除液体（或气体）质量的浮力。

浮力的方向与物体的重力相反。

实验步骤：1. 准备一个钢制容器，并将其放置在平稳的水平台面上。

2. 将容器中注满水银（或其他液体），确保液体的深度超过待测物体的高度。

3. 将不同密度的物体逐个放入容器中，观察物体是否会浮起或沉入液体。

4. 使用弹簧测力计测量每个物体在水中受到的力，记录相应的数值。

5. 根据测得的力的数值和物体的质量计算出物体所受到的浮力，并与实际情况进行比较。

6. 分别计算每个物体所受到的重力和浮力，并比较两者之间的关系。

实验结果与讨论：根据静力学平衡原理，我们预计不同密度的物体在液体中会表现出不同的浮力效应。

通过实验数据的记录和计算，我们可以得出物体在液体中受到浮力的大小与物体的排除液体质量有关。

在实验中，我们发现密度较大的物体会下沉到液体的底部，而密度较小的物体则会浮起。

通过弹簧测力计的测量，我们可以得出不同物体所受到的力的大小，并利用浮力原理计算出相应的浮力。

实验结论：实验结果表明，物体在液体中的浮力与其排除液体质量有密切关系。

根据浮力原理，密度较大的物体受到的浮力较小，而密度较小的物体受到的浮力较大。

静力学平衡原理和浮力原理是解释物体在液体中平衡状态的重要理论基础。

通过本实验的操作和观察，我们对物体的静力学平衡与浮力有了更深入的了解。

船舶静力学浮性和初稳性概要

船舶静力学浮性、初稳性课程总结第二章浮性2.1 浮态和静平衡方程 2.1.1 浮态的描述船舶的浮态用吃水T ，横倾φ和纵倾角θ。

正浮状态：φ=0；θ=0，用吃水T 描述纵倾状态：φ=0，用T ，θ描述横倾状态：θ=0，用T ，φ描述任意状态：用T ，φ，θ描述纵倾也可用纵倾值A F T T t -=表示，Lt=θtan2.1.2 静平衡方程横倾时，水平方向单位向量为φφsin cos k j +根据矢量投影规则，重力和浮力作用线之间的距离GZ 为矢量GB 在水平方向的投影，当船舶在外力矩作用下达到静平衡状态时，力平衡方程（任意倾斜角）为：()()[]()()[]θθφφsin cos sin cos G B G B T T G B G B H H z z x x l M z z y y l GZ M W -+-∆=∆=-+-∆=∆=∆=∆= 当外力矩为零时：00==→==T H T H l l M M 因此有：()()()()θφtan tan G B G B G B G B z z x x z z y y --=---=-当（平衡于正浮状态的）船舶在外力矩作用下发生小角度倾斜时：φφφφsin sin sin sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇+∆≈∆=∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇+∆≈∆=∆=G L B L L T G T B H z I z GM GZ M z I z GM GZ M 其中 22/2/22/2/3232F W L L L L L T x A y d x x I dx y I -==⎰⎰--2.2 重量重心计算船舶重量重心计算采用累计求和的方法进行()(){}∑∑∑==kk kk kGG G kWz y x W z y x W W ,,,,GZ 方向的单位矢量： j cos φ+k sin φ2.3 排水体积和浮心计算船舶水下部分的体积和浮心采用积分的方法计算：⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∇=∇=∇==∇VB VB VB Vzdxdydz z ydxdydzy xdxdydz x dxdydz111具体计算时分别按三个坐标依次积分。

浮体静力学课程设计报告..

大连理工大学船舶与海洋工程浮体静力学课程设计报告课程名称：浮体静力学课程设计院（系）：运载工程与力学学部专业：船舶与海洋工程专业班级：学号：学生姓名：年月日目录一静水力曲线-----------------------------------------------------------31 设计要求---------------------------------------------------------------------------------------32 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 33 原始数据------------------------------------------------------------------------------------- 64 计算过程和图表-----------------------------------------------------------------------------7二稳性横截曲线-----------------------------------------------------------------------------101 设计要求--------------------------------------------------------------------------------------102 计算原理------------------------------------------------------------------------------------ 103 原始数据--------------------------------------------------------------------------------------104 计算过程和图表----------------------------------------------------------------------------11三装载稳性计算------------------------------------------------------------------------------131 设计要求----------------------------------------------------------------------------------- 132 计算过程和图表------------------------------------------------------------------------- 15(1)浮态及初稳性-----------------------------------------------------------------15(2)静稳性曲线及动稳性曲线计算------------------------------------------16(3)稳性校核------------------------------------------------------------------------17(4)该载况下的浮态及稳性总结---------------------------------------------19四总结体会-------------------------------------------------------------------------------------------20一、静水力曲线1、设计要求：列出全部静水力曲线的计算公式；计算吃水：0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.0m处的以下各要素，列表计算，并绘出静水力曲线图。

浮体静力学课程设计

大连理工大学船舶与海洋工程浮体静力学课程设计报告课程名称：院（系）：专业：班级：学号：学生姓名：年月日目录一静水力曲线-----------------------------------------------------------21 设计要求--------------------------------------------------------------------------------------22 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 23 原始数据------------------------------------------------------------------------------------- 54 计算过程和图表-----------------------------------------------------------------------------5二稳性横截曲线--------------------------------------------------------------------------------61 设计要求--------------------------------------------------------------------------------------62 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 63 原始数据--------------------------------------------------------------------------------------64 计算过程和图表----------------------------------------------------------------------------7三装载稳性计算----------------------------------------------------------------------------- 81 设计要求----------------------------------------------------------------------------------- 82 计算过程和图表--------------------------------------------------------------------------8一、静水力曲线计算部分1、设计要求：计算吃水：0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.1m, 3.5m,4.0m 处的以下各要素，并绘出静水力曲线图。

阿基米德原理实验

阿基米德原理实验阿基米德发现的浮力原理，奠定了流体静力学的基础。

传说希伦王召见阿基米德，让他鉴定纯金王冠是否掺假。

他冥思苦想多日，在跨进澡盆洗澡时，从看见水面上升得到启示，作出了关于浮体问题的重大发现，并通过王冠排出的水量解决了国王的疑问。

在著名的《论浮体》一书中，他按照各种固体的形状和比重的变化来确定其浮于水中的位置，并且详细阐述和总结了后来闻名于世的阿基米德原理：放在液体中的物体受到向上的浮力，其大小等于物体所排开的液体重量。

从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识。

公式数学表达式：F浮=G排=ρ液（气）·g·V排。

单位:F浮———牛顿,ρ液（气）——kg/m³，g——N/kg,V 排———m³。

浮力的有关因素：浮力只与ρ液，V排有关,与ρ物(G物),深度无关，与V物无直接关系。

当物体完全浸没在液体或气体时，V排=V物；但物体只有一部分浸入液体时，则V排<V物。

适用范围范围：液体,气体.根据浮力产生原因——上表下表面的压力差:=ρ液gh1,=ρ液（气）gh2=ρ液g(h1+l).F浮=F向上-F向下=pl2-l2=ρ液g[h1-(h1+l)]l2=ρ液·g·V排。

在水中处于平衡状态，所以有：F+F浮=G物，所以：F浮=G物-F，F 的大小等于A的视重，所以：F浮=G物-G视阿基米德原理的发现公元前245年，为了庆祝盛大的月亮节，赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。

做好的皇冠尽管与先前的金子一样重，但国王还是怀疑金匠掺假了。

他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但是不允许破坏皇冠。

这看起来是件不可能的事情。

在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮出水面。

他的大脑中闪现出模糊不清的想法。

他把胳膊完全放进水中，全身放松，这时胳膊又浮出水面。

他从浴盆中站起来，浴盆四周的水位下降；再坐下去时，浴盆中的水位又上升了。

他躺在浴盆中，水位变得更高了，而他也感觉到自己变轻了。

物体的浮沉揭开液体静力学的面纱

物体的浮沉揭开液体静力学的面纱在我们日常生活中，我们常常会遇到液体浮力的现象，比如我们浸泡在水中时能够浮起来。

这一现象让人好奇，究竟是什么原因使得物体能够在液体中浮起呢？这就涉及到了液体的静力学。

首先，要理解物体在液体中的浮沉现象，我们需要先了解液体的性质。

液体是一种流动的状态，而不是固体。

这意味着液体分子之间存在着相对运动的能力。

根据牛顿的第二定律，物体受到的浮力等于液体对物体施加的压力与物体所占据液体体积的乘积。

所以，物体在液体中的浮沉现象是由液体对物体施加的压力导致的。

在液体中，物体受到两种力的作用，一种是重力，另一种是浮力。

重力是物体因为受到地球引力而产生的力，它的大小与物体的质量成正比。

而浮力是液体对物体施加的力，它的大小与物体在液体中所占据的体积成正比。

当物体的密度比液体的密度小时，浮力的大小大于重力，物体就会浮起来。

反之，当物体的密度比液体的密度大时，浮力的大小小于重力，物体就会沉入液体中。

浮力的大小还与液体的性质有关。

根据阿基米德原理，浮力与物体所占据的液体体积成正比，与液体的密度成正比。

所以，当液体的密度增加时，浮力减小，物体就更容易沉入液体中；当液体的密度减小时，浮力增加，物体就更容易浮起来。

液体中的浮力现象不仅存在于水中，对其他液体也是适用的。

只要物体的密度小于液体的密度，无论是在水中、酒精中还是油中，物体都会浮起来。

当物体的密度等于液体的密度时，物体处于浸没的平衡状态，既不浮起来也不沉入液体中。

如果物体的密度大于液体的密度，无论如何都无法浮起来。

液体静力学的研究给我们揭示了物体在液体中浮沉的原理。

通过理解液体的性质以及浮力与重力的关系，我们能够更好地理解液体中物体的浮沉现象，并且可以应用到实际生活中。

例如，在设计船只和潜水艇时，我们需要考虑到液体的浮力对物体的影响，以实现物体在液体中的浮沉控制。

总之，液体静力学揭开了物体在液体中浮沉的面纱。

浮力与重力的相互作用决定了物体在液体中的行为。

浮体静力学课程设计

理工大学船舶与海洋工程浮体静力学课程设计报告课程名称：院（系）：专业：班级：学号：学生：年月日目录一静水力曲线-----------------------------------------------------------21 设计要求--------------------------------------------------------------------------------------22 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 23 原始数据------------------------------------------------------------------------------------- 54 计算过程和图表-----------------------------------------------------------------------------5二稳性横截曲线--------------------------------------------------------------------------------61 设计要求--------------------------------------------------------------------------------------62 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 63 原始数据--------------------------------------------------------------------------------------64 计算过程和图表----------------------------------------------------------------------------7三装载稳性计算----------------------------------------------------------------------------- 81 设计要求----------------------------------------------------------------------------------- 82 计算过程和图表--------------------------------------------------------------------------8一、静水力曲线计算部分1、设计要求：计算吃水：0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.1m, 3.5m,4.0m处的以下各要素，并绘出静水力曲线图。

静力学中的浮力与压强

静力学中的浮力与压强在我们的日常生活和科学研究中，静力学中的浮力与压强是两个非常重要的概念。

它们不仅存在于物理课本的理论知识中，更在我们身边的各种现象和实际应用中发挥着关键作用。

首先，咱们来聊聊浮力。

浮力指的是物体在流体（液体或气体）中受到的向上的力。

想象一下，把一块木头放进水里，它会浮起来，这就是浮力在起作用。

那么，浮力是怎么产生的呢？这得从流体的压强说起。

在流体中，深度越大，压强就越大。

当一个物体浸没在流体中时，它的上下表面所处的深度不同，因此受到的压强也不同。

下表面受到的压强大于上表面受到的压强，这种压强差就产生了一个向上的合力，这就是浮力。

阿基米德原理是描述浮力大小的重要定律。

它指出，浮力的大小等于物体排开流体的重力。

也就是说，如果一个物体排开了 10 牛顿重的水，那么它受到的浮力就是 10 牛顿。

这一原理在实际生活中有很多应用。

比如，轮船能够在水面上航行，就是因为它的空心结构使得排开的水的重力大于自身的重力，从而产生足够的浮力来支撑轮船的重量。

再来说说潜水艇。

潜水艇通过改变自身的重量来实现上浮和下沉。

当潜水艇要下沉时，它会往舱内注水，增加自身的重量，使得重力大于浮力，从而下沉；当要上浮时，它会把水排出舱外，减轻重量，让浮力大于重力，实现上浮。

浮力的应用还不止于此。

比如气球能在空中飘浮，也是因为气球内充满了密度比空气小的气体，从而受到了向上的浮力。

接下来，咱们谈谈压强。

压强是指物体单位面积上受到的压力。

它的计算公式是压强＝压力÷受力面积。

压强的单位是帕斯卡（Pa）。

在日常生活中，我们能感受到压强的例子有很多。

比如，我们用锋利的刀刃切东西会更容易，这是因为刀刃很薄，在相同的压力下，受力面积小，压强就大，更容易切开物体。

在液体中，压强的大小只与液体的深度和密度有关。

深度越深，液体压强越大；液体密度越大，压强也越大。

这也是为什么大坝的底部要建得比顶部厚，因为底部受到的液体压强更大，需要更厚的结构来承受。

大学水力学浮体浮力教案

一、教学目标1. 知识目标：（1）了解浮力的概念和产生原因；（2）掌握阿基米德原理及其应用；（3）了解浮体稳定性的基本知识。

2. 能力目标：（1）能够运用阿基米德原理解决实际问题；（2）能够分析浮体稳定性问题，并提出解决方案。

3. 情感目标：（1）培养学生严谨的科学态度；（2）激发学生对水力学研究的兴趣。

二、教学内容1. 浮力的概念和产生原因；2. 阿基米德原理及其应用；3. 浮体稳定性的基本知识。

三、教学过程（一）导入1. 引入浮力的概念，提出问题：什么是浮力？浮力是如何产生的？2. 引导学生思考浮力在生活中的应用，如船只、气球等。

（二）讲解浮力的概念和产生原因1. 浮力的定义：物体在液体中受到的向上的力；2. 浮力产生的原因：物体上、下表面所受压力差；3. 阿基米德原理：物体在液体中受到的浮力等于其排开的液体的重力。

（三）讲解阿基米德原理及其应用1. 阿基米德原理的推导；2. 应用实例：计算船只、气球等浮体的浮力；3. 分析浮体浮力与液体密度、排开液体体积的关系。

（四）讲解浮体稳定性的基本知识1. 浮体稳定性定义：浮体在受到扰动后，能否恢复到原来的平衡状态；2. 浮体稳定性分析方法：临界角、稳定心、稳心等；3. 浮体稳定性实例分析：船只、船舶等。

（五）课堂小结1. 回顾本节课所学内容，总结浮力的概念、产生原因、阿基米德原理及其应用；2. 强调浮体稳定性的重要性。

（六）课后作业1. 阅读相关资料，了解浮力在水力学领域的应用；2. 分析生活中常见的浮体稳定性问题，提出解决方案。

四、教学评价1. 课堂参与度：评价学生在课堂上的发言、提问、讨论等表现；2. 作业完成情况：评价学生对课后作业的完成质量；3. 考试成绩：评价学生对本节课知识掌握程度。

船舶静力学

1.1 浮体形状的描述为了准确计算浮体的静水力特性，需要对浮体的外表面进行准确的描述。

一般情况下，对于浮体的外表面是不规则曲面，很难用统一的函数形式来描述。

在工程实践中。

通常采用数值的方式给出浮体的近似外形，通常采用的方法有切片法和面元法两种。

切片法采用一族（等距）平行平面和曲面相交，将曲面的形状用截交线的形式给出。

面元法则将曲面分割成若干互不重叠的完全覆盖曲面的单元曲面，每个单元曲面用平面或样条曲面来近似，这样，若给出了每个单元曲面的顶点位置，则曲面的位置就确定了。

切片法比较适合于工程设计，面元法则更适合于数值计算。

1.2 阿基米德定理浮体浮于水面时，浮体的湿表面受到垂直表面向内的静水压力的作用。

所有静水压力的合力表现为浮体所受的浮力。

在大地坐标系下对浮体的受力进行分析。

根据帕斯卡定理，静水压力和水的深度成正比，若水的密度为ρ，重力加速度为g ，则物体表面任意一点的压力为：⎩⎨⎧>≤-=0000z p z gz p p ρ（0.1）图1.5 浮体的静水压力图1.6 浮力微元做功在物体表面对压力进行积分，可得到物体所受的浮力。

物体表面的静水压力是垂直于物面并指向物体内部的，取n 为物体的单位外法线方向，其中大气压为常数，在闭曲面上的积分为零，积分项只剩下湿表面上的相对压力项，最后利用高速定理可将曲面积分转换为体积分：()k k k n n B ∆≡∇===-=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∇g dV g dS gz dS p WBS S ρρρ（0.2）z其中S W 是浮体和水的接触面，∇是浮体水下部分的排水体积，∇=∆g ρ为浮体的排水量。

同样也可以获得浮力对坐标原点的矩为：()()()()kj i j i r k n r n r M ∆⨯+=-=⨯-=⨯=⨯-=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∇∇∇c c S S y x gxdVgydV dVgz dS gz dS p WBρρρρ （0.3）其中⎰⎰⎰∇∇=xdV x c 1，⎰⎰⎰∇∇=ydV y c 1为水下体积的形心纵坐标和横坐标。

《浮体静力学》课件

02
浮体的平衡与稳定性
浮体的平衡条件
浮体的平衡条件是指浮体在静止水面上保持平衡的条件，包括重力与浮力的平衡、力矩平衡等。
重力与浮力的平衡是指浮体的重力与水对浮体的浮力大小相等、方向相反，使浮体保持稳定。
力矩平衡是指浮体的重力作用线通过浮心，使得力矩为零，保证浮体的平衡不发生倾斜。
浮体的稳定性分析
浮体静力学在环境保护领域的应用包括水质监测浮标、污染治理设施等的设计和制造。
浮体静力学安全保障
浮体静力学原理的应用能够提高各种设施的安全性和稳定性，减少事故发生的可能性。
经济性
合理应用浮体静力学原理能够减少材料消耗和建设成本，提高经济效益。
可持续性
在设计和建设过程中充分考虑浮体静力学因素，有利于保护环境，实现可持续发展。
构的强度和安全性。
桥梁设计中的浮体静力学应用
桥墩稳定性分析
桥梁设计中，浮体静力学被用来分析桥墩的稳定性，确保桥墩在各种载荷条件下都能保持稳定。
桥面承载能力计算
通过浮体静力学，可以计算桥面的承载能力，了解桥面在不同载荷下的应力分布和变形情况。
桥梁浮态监测
浮体静力学还可以用于监测桥梁的浮态，了解桥梁在不同水位下的位置和变形情况，确保桥梁的安全运行。
海洋工程中的浮体静力学应用
1 2 3
海洋平台稳定性分析
在海洋工程中，浮体静力学被用来分析海洋平台的稳定性，确保平台在各种风、浪、流等自然条件下的稳定性。
海洋管道浮托分析
通过浮体静力学，可以分析海洋管道的浮托效应，了解管道在不同水位和流速下的承载能力和安全性。
海洋浮体的设计优化
在海洋工程中，浮体静力学还被用于优化设计各种浮体结构，如浮标、浮筒等，提高其稳定性和承载能力。

浮体静力学课程设计报告..

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

0
Ti
用数值积分法计算
M oym 2 zydz
0
Ti
最高等分水线至甲板边线部分形状近似为梯形面积：
h Asd 2 (y m y d ) 2
对基面静矩：
h y 2 yd M oym Asd (Tm m ) 3 y m yd
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
船舶原理（浮体静力学）
上海海事大学海洋环境与工程学院张宝吉
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
排水体积和浮心坐标计算
正浮状态时某一吃水下的排水体积和浮心坐标
从浮性曲线图上求出
纵倾状态时某一纵倾水线下的排水体积和浮心坐标
用邦戎曲线求出
邦戎曲线
如何求邦戎曲线？邦戎曲线如何利用邦戎曲线？
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
具体计算时，整个横剖面分成三部分：
最高等分水线以下部分；
最高等分水线至甲板边线部分；
甲板以上梁拱部分。
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
邦戎曲线——横剖面面积计算
最高等分水线以下部分
Asm 2 ydz
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
邦戎曲线
定义：以各站号处的吃水为纵坐标，横剖面面积为横坐标形成的一组曲线称为邦戎曲线；19世纪末由法国人邦戎最早制成使用得名。
使用中，为便于确定纵倾水线下的浮心及各舱形心的垂向坐标，图上还画出横剖面面积曲线对基面静矩曲线。
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
邦戎曲线——横剖面面积计算
综上可知
该站整个横剖面面积
该站整个横剖面面积对基面静矩
求解步骤：
As Asm Asd Asf
M oy M oym M oyd M oyf
确定纵倾水线，量出其与各站交点的 Asi、M oyi；绘出该纵倾水线下的横剖面面积沿船长方向的分布曲线；对横剖面面积曲线积分，得到排水体积和浮心坐标。邦戎曲线用途：可算出任意纵倾水线下（含正浮状态）排水体积和浮心位置；
甲板以上梁拱部分甲板梁拱线为二次抛物线
面积： 2 4 Asf 2 f y d f y d 3 3
全船甲板梁拱线是同一抛物线
对基面静矩：
M oyf Asf (Td 2 4 2 f) (Td f)f y d 5 3 5
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
如实际吃水超过规定的载重线上缘，表明该船处于超载状态，结果造成储备浮力减小，航行的安全性得不到保障，不准其出港。
§3~7 储备浮力及载重线标志
邦戎曲线绘制实例
例题：根据一个实例学习绘制邦戎曲线
可以计算稳性、舱容、Байду номын сангаас浸长度、总强度等。
§3~5 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标计算
邦戎曲线的应用
§3~7 储备浮力及载重线标志
储备浮力
定义满载水线以上主体水密部分的体积所能产生的浮力。表示方法
通常以满载排水量表示，大小根据船舶类型、航行区域以及载运货物的种类而定。内河驳船的储备浮力约为其满载排水量的10%~15%，海船约为20%~50%，军舰的储备浮力在100%以上。应用