Izvor fotografije: Shutterstock.com
“Eureka! (Pronašao sam)”… uzviknuo je Arhimed nakon što se potopio u svojoj kadi, ali da li ste znali da je otkriće iza tog Eureka razlog zašto brodovi plutaju?
Zamislite da ste Arhimed, opušteno se kupate i shvatite dok tonete da “Uzgonska sila koja djeluje na tijelo uronjeno u tečnost, bilo djelimično ili potpuno potopljeno, jednaka je težini tečnosti koju to tijelo istisne i djeluje u smjeru prema gore u centru mase istisnute tečnosti”.
Jednostavno rečeno, gravitacija vrši silu prema dolje na brod, pokušavajući da ga povuče u vodu. Da bi ostao na površini, brod mora stvoriti silu koja je jednaka ili veća od njegove težine.
Prema Arhimedovom principu, objekat će plutati sve dok je zapremina vode koju istisne jednaka ili veća od težine objekta.
Ovo se takođe zasniva na Njutnovom prvom zakonu. Po prvom zakonu, objekat neće promijeniti svoje kretanje osim ako na njega djeluje sila. Ako, je sila uzgona koja gura prema gore jednaka sili težine koja gura prema dolje, tada je zbir ovih sila nula, ne mijenjajući kretanje objekta.
Na primjer, ako brod teži 100.000 tona, plutaće sve dok zapremina vode koju istisne nije jednaka 100.000 tona.
Kada je objekat uronjen u vodu, on će plutati ili potonuti na osnovu gustine objekta i tečnosti. Međutim, ovdje postoji paradoks: blok čelika bačen u more potonutuće direktno na dno jer je gušći od vode, ali brodovi koji teže milione tona plutaju bez napora. Razlog? Prazan prostor.
Možda smo objasnili razlog zašto brodovi plutaju, ali kako brod izdržava opasna mora i jake vjetrove bez prevrtanja? Odgovor leži u raspodjeli težine i stabilnosti.
Optimalna raspodjela težine određuje se uzimajući u obzir težinu i uzgon cijelog broda, osiguravajući da ostane uravnotežen i na površini. Tačno izračunavanje i prilagođavanje ovih faktora vitalni su za plovnost i stabilnost broda.
Centar uzgona je centroid zapremine istisnute vode. Kada je brod uspravan, ova tačka se nalazi direktno ispod centra gravitacije (G) broda. Kao što je objašnjeno, uzgon vrši silu prema gore na plovilo, jednaku težini plovila.
Kada se brod počne naginjati, sila uzgona generiše moment okretanja koji teži vraćanju broda u uspravan položaj. Međutim, ako je centar gravitacije visok, sila uzgona, umjesto da stabilizuje brod, pogoršava nagib. To je zato što moment stvoren silom uzgona na nižem centru uzgona pokušava rotirati brod u suprotnom smjeru od nagiba, dok se visoki centar gravitacije odupire ovoj rotacionoj sili.
Jednostavno rečeno, kada se brod nagne, sila uzgona ne djeluje efikasno protiv nagiba, i umjesto toga, doprinosi da se brod još više nagne, prelazeći granice stabilnosti plovila. Ovo može biti opasna situacija i može potencijalno dovesti do prevrtanja ako se ne ispravi.
Inženjeri i brodograditelji pažljivo dizajniraju brodove kako bi osigurali nizak i dobro uravnotežen centar gravitacije za održavanje stabilnosti u različitim uslovima.
Inženjeri takođe osiguravaju da je masa broda ravnomjerno raspoređena, posebno ispod vodene linije. Ova uravnotežena raspodjela pomaže u spriječavanju prekomjernog naginjanja kao odgovor na talase ili vjetar.
Neki moderni brodovi koriste aktivne sisteme stabilizacije, kako bi neutralisali valjanje uzrokovano talasima. Ovi sistemi pomažu u održavanju glatkije vožnje i smanjuju rizik od prevrtanja.
Osim toga, balastni tankovi omogućavaju prilagođavanje raspodjele težine broda. Uzimanjem ili otpuštanjem balastne vode, plovilo se može prilagoditi različitim morskim uslovima, optimizujući stabilnost.
Izvor: Safety4Sea
