[유체역학] 유체역학-부양체의 안정조건

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본문내용

두 유체의 경계면상에 물체가 떠 있을 때 이물체를 부양체라 한다. 한 유체 속에 잠겨 있는 물체가 안정평형상태에 있을 조건은 반드시 물체중심이 부심보다 아래에 위치해서 평형을 이루는 것이었다. 그러나 부양체의 경우는 반드시 이 조건을 필요로 하지 않는다. 예를 들면 그림과 같이 부양체의 중심이 부심보다 위에 위치하더라도, 미소각변위에 대하여 부심이 배제체적의 중심(체심)으로 이동(배제체적의 형상이 변하므로 체심도 이동한다)되므로 우력 가 복원모멘트로 작용하여 원래의 평형위치로 복원된다. 그러므로 부양체의 이러한 평형은 안정평형이다. 이때 부양체는 안정하다고 한다.
부양체의 안정성을 그림과 같은 배를 예로 하여 생각하여 본다. 그림 (a)는 배가 평형상태에 있을 때의 연직단면을 표시한다. G는 부양체(배)의 중심, B는 부심을 표시한 것이다. 또 중심은 부심보다 위에 위치하고 있다. ae는 배(부양채)와 수면의 교차면으로서 부양면(water plane)이라 한다. 그림 (c)는 이 부양면을 그려 놓은 것이다. 평형상태에서 부심과 부양체의 중심을 이은 직선을 부양축이라한다. 부양축과 부양면의 교점 O를 좌표원점으로 하고 O를 지나는 수평횡축을 x축, O를 지나고 지면에 수직인 축을 y축으로 정하였다.

참고 자료

상설 유체역학 上 1992 손병진외 3명 喜重堂
http://www.naver.com