infistream

Stabilitas

Masalah menarik dan penting lain yang terkait dengan benda yang tenggelam atau mengapung berkaitan dengan stabilitas benda tersebut. Seperti yang diilustrasikan oleh gambar di margin, sebuah benda dikatakan berada dalam posisi keseimbangan yang stabil jika, saat digeser, ia kembali ke posisi keseimbangannya. Sebaliknya, benda tersebut berada dalam posisi keseimbangan yang tidak stabil jika, saat digeser (bahkan sedikit), ia bergerak ke posisi keseimbangan baru. Pertimbangan stabilitas sangat penting untuk benda-benda yang tenggelam atau mengapung karena pusat-pusat apung dan gravitasi tidak selalu berimpitan. Sebuah rotasi kecil dapat menghasilkan pasangan restorasi atau pembalikan.

Misalnya, untuk benda yang sepenuhnya tenggelam yang ditunjukkan dalam Gambar 2.25, yang memiliki pusat gravitasi di bawah pusat apung, rotasi dari posisi keseimbangannya akan menciptakan pasangan restorasi yang terbentuk oleh berat (w) dan gaya apung (FB), yang menyebabkan benda tersebut berputar kembali ke posisi awalnya. Dengan demikian, untuk konfigurasi ini, benda tersebut stabil. Penting untuk dicatat bahwa selama pusat gravitasi berada di bawah pusat apung, ini akan selalu benar; dengan kata lain, benda berada dalam posisi keseimbangan yang stabil dengan respek pada rotasi kecil.

Namun, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 2.26, jika pusat gravitasi dari

Jika pusat gravitasi dari

benda yang sepenuhnya tenggelam berada di atas pusat apung, pasangan yang dihasilkan oleh berat dan gaya apung akan menyebabkan benda itu terbalik dan bergerak ke posisi keseimbangan yang baru. Oleh karena itu, sebuah benda yang sepenuhnya tenggelam dengan pusat gravitasi di atas pusat apungnya berada dalam posisi keseimbangan yang tidak stabil.

Untuk benda-benda yang mengapung, masalah stabilitas lebih rumit, karena saat benda berputar lokasi pusat apung (yang melalui pusat massa volume yang tergeser) dapat berubah. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.27, sebuah benda mengapung seperti tongkang yang berada rendah di air dapat stabil meskipun pusat gravitasinya berada di atas pusat apung. Ini benar karena saat benda berputar, gaya apung, FB, bergeser untuk melalui pusat massa volume yang baru terbentuk dan, seperti yang diilustrasikan, digabungkan dengan berat, w, untuk membentuk pasangan yang akan menyebabkan benda kembali ke posisi keseimbangannya yang asli. Namun, untuk benda yang relatif tinggi dan ramping seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.28, pergeseran rotasional kecil dapat menyebabkan gaya apung dan berat membentuk pasangan pembalikan seperti yang diilustrasikan.

Dari contoh sederhana ini jelas bahwa menentukan stabilitas benda yang tenggelam atau mengapung bisa sulit karena analisis bergantung secara rumit pada geometri dan distribusi berat yang khusus dari benda tersebut. Oleh karena itu, meskipun baik kayak yang relatif sempit maupun rumah rakit yang lebar seperti yang ditunjukkan dalam gambar di margin adalah stabil, kayak akan terbalik dengan lebih mudah daripada rumah rakit. Masalah ini dapat lebih rumit dengan inklusi yang diperlukan dari jenis-jenis gaya eksternal lainnya seperti yang diinduksi oleh hembusan angin atau arus. Pertimbangan stabilitas jelas sangat penting dalam desain kapal, kapal selam, bathyscaphes, dan sebagainya; pertimbangan tersebut memainkan peran penting dalam pekerjaan arsitek kelautan (lihat, misalnya, Referensi 62).

Open chat
Infichat
Hello 👋
Thank you for text me
Can we help you?