Устойчивость плавания тел

Рассмотрим устойчивость плавания тел на поверхности жидкости. Пусть на поверхности жидкости плавает однородный стержень, плотность которого меньше плотности жидкости. Имеется два положения равновесия плавания стержня: вертикальное и горизонтальное. Сила тяжести приложена в центре тяжести стержня, а сила Архимеда в центре тяжести погруженной части стержня. Если стержень находится в строго вертикальном, или в строго горизонтальном положении, то эти две силы направлены вдоль одной прямой и компенсируют друг друга. Однако, при случайных колебаниях поверхности воды, эти положения равновесия могут нарушиться и стержень отклонится в сторону. При этом возникнет момент силы тяжести и силы Архимеда. Из рисунка вино, что при отклонении стержня от вертикального положения этот момент сил будет опрокидывать стержень, а при отклонении от горизонтального положения будет возвращать его в исходное положение. Значит, вертикальное положение плавания стержня будет неустойчивым, а горизонтальное – устойчивым.

Вопросы устойчивости плавания очень важны при проектировании судов. Рассмотрим корабль, отклонившийся от вертикального положения. Пусть ось ОО₁ – ось симметрии корабля. Точка приложения силы тяжести находится на оси ОО₁, а силы Архимеда в центре тяжести погруженного объема корабля. Точка пересечения линии действия выталкивающей силы с осью ОО₁ (точка N) называется метацентром. Если метацентр находится выше точки приложения силы тяжести, то положение корабля устойчивое, а если ниже, то неустойчивое.