CalcLibrary

Калькулятор плавучести

Оцените, будет ли тело плавать в выбранной жидкости, какая часть объёма уйдёт под поверхность и какой запас плавучести останется до полного погружения.

activeEquation
Примеры

Тело массой 12 кг и объёмом вытеснения 0,05 м³ в воде плотностью 1 000 кг/м³ плавает: запас плавучести по массе 38 кг, погружено около 24 % объёма.

Итог по плавучести
Плавает
Максимальная выталкивающая (архимедова) сила
490,5 Н
Сила тяжести тела
117,72 Н
Погружённый объём в равновесии
0,012 м³
Доля погружения в равновесии
24%
Максимальная поддерживаемая масса
50 кг
Запас плавучести по массе
38 кг

Тело может плавать. В равновесии выталкивающая сила равна силе тяжести; большая максимальная выталкивающая сила при полном погружении задаёт грузоподъёмность и запас плавучести.

Только статическая оценка плавучести. Страница не рассчитывает остойчивость, форму корпуса, дифферент, запертый воздух, волны, динамическое сопротивление и соответствие нормам безопасности.

Это было полезно?

Примеры

Как это работает

Формула

Fвыт,max⁡=ρжgVmax⁡F_{\text{выт},\max} = \rho_{\text{ж}} g V_{\max}

P=mgP = m g

Vпогр=mρжV_{\text{погр}} = \frac{m}{\rho_{\text{ж}}}

mmax⁡=ρжVmax⁡m_{\max} = \rho_{\text{ж}} V_{\max}

mрез=mmax⁡−mm_{\text{рез}} = m_{\max} - m

Переменные

Fвыт,max⁡F_{\text{выт},\max}

Максимальная выталкивающая сила при полном погружении(Н или фунт-сила)

PP

Сила тяжести тела(Н или фунт-сила)

VпогрV_{\text{погр}}

Погружённый объём, необходимый для равновесия(м³, л или фут³)

mmax⁡m_{\max}

Максимальная поддерживаемая масса при полном погружении(кг или фунт)

mрезm_{\text{рез}}

Запас плавучести по массе до полного погружения(кг или фунт)

ρж\rho_{\text{ж}}

Плотность жидкости(кг/м³, г/см³ или фунт/фут³)

gg

Ускорение свободного падения(м/с² или фут/с²)

Vmax⁡V_{\max}

Максимальный внешний объём вытеснения(м³, л или фут³)

mm

Масса тела(кг или фунт)

Выберите, что известно: масса тела или средняя плотность. Затем задайте максимальный объём вытеснения, плотность жидкости и при необходимости другое ускорение g. Калькулятор приводит единицы к общей физической базе, сравнивает силу тяжести с максимальной выталкивающей силой и показывает либо равновесное погружение, либо перегруз сверх грузоподъёмности.

Модель расчёта статическая. Сначала находится максимальная выталкивающая (архимедова) сила при полном погружении: Fвыт,max⁡=ρжgVmax⁡F_{\text{выт},\max} = \rho_{\text{ж}} g V_{\max}. Сила тяжести тела равна P=mgP = m g. Если Fвыт,max⁡F_{\text{выт},\max} не меньше PP, тело может плавать. В равновесии ему не нужно использовать весь предел: достаточно вытеснить такой объём жидкости, чтобы выполнялось ρжgVпогр=mg\rho_{\text{ж}} g V_{\text{погр}} = m g, поэтому Vпогр=m/ρжV_{\text{погр}} = m / \rho_{\text{ж}}. Тот же объём полного вытеснения задаёт максимальную поддерживаемую массу mmax⁡=ρжVmax⁡m_{\max} = \rho_{\text{ж}} V_{\max} и запас плавучести по массе mрез=mmax⁡−mm_{\text{рез}} = m_{\max} - m.

Частые вопросы

01Что именно считает этот калькулятор плавучести?
Он даёт статическую оценку по массе тела или его средней плотности, внешнему объёму вытеснения, плотности жидкости и ускорению g. Результат показывает, хватит ли выталкивающей (архимедовой) силы при полном погружении и какой объём окажется под водой в равновесии.
02Почему максимальная выталкивающая сила не равна силе при обычном плавании?
Максимум считается для полного погружения: ρж × g × Vmax. Плавающее тело обычно вытесняет меньше жидкости. В равновесии выталкивающая сила растёт только до силы тяжести тела, поэтому фактический погружённый объём может быть меньше внешнего объёма.
03Почему нужен именно внешний объём вытеснения?
Плавучесть зависит от того, сколько жидкости вытесняет наружный контур тела, а не от объёма сплошного материала внутри. Поэтому герметичная канистра, пустотелый поплавок или пенная вставка могут держаться на воде, даже если отдельные детали плотнее воды.
04Что здесь означает запас плавучести?
Это масса, которую тело ещё может принять в выбранной жидкости до полного погружения. В расчёте это разница между максимальной поддерживаемой массой, то есть грузоподъёмностью по Архимеду, и собственной массой тела.
05Чего этот расчёт не показывает?
Он не оценивает остойчивость, форму корпуса, дифферент, поведение запертого воздуха, волны, динамическое сопротивление и соответствие нормам безопасности. Это только статическая проверка плавучести.

Все калькуляторы