Curvas hidroestaticas

Curvas hidrostáticas

28/04/2011

Realizado por
Ing. naval Rogelio Inciarte

Introducción |

Hemos estudiado en el capítulo anterior la estabilidad estática, o sea, el equilibrio estático de fuerzas que hacen que el barco flote, se escore si trasladamos o un peso trasversalmente o lo cargamos fuera del plano de crujía, o cambie su asiento si se trasladan pesos longitudinalmente. Enotras palabras, hemos aprendido a calcular la posición en la que quedaría el barco si, manteniendo la distribución de pesos que tiene, es depositado en la posición calculada con infinito cuidado, de modo que no produzcamos ninguna perturbación extra sobre él, en aguas absolutamente en reposo. Sin embargo, es obvio que estas no son las circunstancias en las que navega un barco.
Para entender mejorel problema que nos planteamos ahora, el estudio de la estabilidad dinámica del barco, veamos antes, cualitativamente hablando, un ejemplo elemental de física.
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Figura 2.1: Energía y conservación de la energía. |
Imagina que sueltas una bola en algún punto de una superficie curva como la representada en la Figura . Lo que te propongo entonces es que discutamos qué hace la bola dependiendode la altura h (medida desde la parte más baja de la superficie) desde la que sueltes (sólo soltarla, sin empujarla) la bola. No son necesarios conocimientos profundos de física para intuir lo que ocurrirá: La bola rodará, pasará por el punto 4, el más bajo de la superficie, y comenzará a subir por el lado contrario. Si no hubiese rozamientos, la bola alcanzaría por este lado la misma alturadesde la que fue soltada. En la práctica, sin embargo, la bola no llega a alcanzar esa altura sino una un poco menor. Seguidamente la bola vuelve hacia atrás, pasa de nuevo por el punto 4 y sube por el lado original hasta una altura un poco menor, etc. La bola oscilará alrededor de la posición 4, con oscilaciones cada vez menores, hasta que finalmente queda en reposo en la situación 4. La posición 4es la situación de equilibrio estático de la bola. Cuando la bola se encuentra en ella no hay fuerzas netas2.1 actuando y la bola no se mueve. Sin embargo, observa que cuando soltamos la bola y ésta llega a la posición 4 no se detiene en ella sino que la sobrepasa a pesar de que con ello deja una situación de equilibrio estático para pasar a situaciones que no lo son.
Compara el ejemplo anteriorde la bola con el barco que escora debido a la acción momentánea de una causa externa como, por ejemplo, un golpe de mar o el traslado transversal de un peso. Un instante después de producido el momento escorante, el barco no está en equilibrio estático. Es la situación equivalente a la de la bola en cualquiera de las posiciones que no sea la 4. El barco comienza a escorar (la bola comienza arodar por la superficie), pero no se detiene al alcanzar la escora permanente que le corresponde de acuerdo con el balance estático de fuerzas (y cuyo valor aprendimos a calcular en el capítulo anterior). Por contra, sobrepasará esa escora permanente alcanzando momentáneamente escoras mayores. El barco, al igual que la bola, oscilará alrededor del valor , con oscilaciones cada vez menos amplias, hastaque, finalmente, quedará inmóvil escorado .
¿Cómo se estudia este problema?. Pues no hay más remedio que utilizar algunos conocimientos de física elemental como los de trabajo realizado por una fuerza, y la energía de una partícula (la bola en este caso), conocimientos que pasamos a revisar seguidamente, sin entrar en profundidad en el tema, utilizando el ejemplo de la bola. Los lectores conconocimientos de física elemental sabrán disculpar de nuevo en este punto la falta de rigor en la terminología utilizada.
Cuando subimos la bola desde el suelo (posición 4) hasta una altura h hemos tenido que realizar un trabajo T (en el sentido de la física y no en el sindical del término) para vencer a la fuerza p (el peso de la bola2.2) que se opone a ello. Ese trabajo es T = p . h. Como...