Bultzada (nautika)

Urak edo gainontzeko likidoek goranzko indarra izaten dute, murgildu edo bere gainean flotatzen duen objektu batean, hau bultzada (E) izena du. Indar horren balioa gorputzak desplazatutako likidoaren pisuaren (P) berdina izango da.

$$P=m*g$$

g = grabitatea (9,8 m/s²)

Hiru kasuak gerta daitezke, objetu eta likidoaren pisu-erlazioaren arabera. Horretarako, objetuaren pisu espezifikoa (p) jakitea edo kalkulatzea behar dugu, objetuaren bolumena (V) haren masari (m) zatituz.

$$p=m/V$$

Kasuak:

• Guztiz hondoratu. Pisu espezifikoa bultzada baino handiagoa bada: p > E. Hau da, gorputzaren pisu espezifikoa likidoarena baino altua denean (p_g > p_l).

• Gorputza ez da erabat hondoratu, ez flotatzen ere. Pisu espezifikoa eta bultzada berdinak badira: p = E. Beste moduz esanda, gorputzaren eta likidoaren pisu espezifikoak balio bera dute (p_g = p_l).

• Gorputzak bi ur artean (goiko partea uraren gainean geratzen da, behekoa azpian) gelditzen da. Pisu espezifikoa bultzada baino txikiagoa bada: p < E. Beraz, likidoaren pisu espezifikoa objetuarena baino handiagoa da (p_g < p_l).

Egon daitekeen kasu bakoitza

Azaldutako teoria honek da ontziak flotatzearen arrazoia, metalez eginda egon arren, ez dira trinkoak baizik eta kubiertetan, deposituetan, gelatan, konpartimenduetan, eta abarretan banatuta daude. Banaketa hauen barnean eta artean, leku hutsetan, aire asko dago, eta horregatik aire honen eta ontziaren dentsitateak edo pisuak konbinatuta gorputz bakar bat egiten dute. Gorputz berri bakar hau urak baino pisu espezifiko gutxiago dauka, ondorioz bultzada baino txikiagoa da ere, eta ontziak bi ur artean geratzen da, hirugarren kasua.

Sorrera

Arkimedes fisikoa, 1882an

Kondaira

III. K.a. mendean, Hieron II.ak Sirakusa gobernatzen zuen. Oso errege harroputza zen, urrezko koroa egitea eskatu zion bitxigile bati, gizonak urreko lingote bat eskatu zion horretarako. Behin bukatuta bitxigileak erregeari eman zion bere koroa maitea. Orduan zalantzekin hasi zen, koroak urre-lingote bat bezala pisatzen zuen, baina ea bitxigileak urre apur bat zilarez aldatu bazuen bera engainatzeko.

Ezin zen zalantza horrekin geratu eta Arkimedes deitzeko agindu zuen. Hau oso famatua zen era horretan jakintsu eta matematiko bezala, horregatik Hieron beregan pentsatu zuen bere arazoa konpontzeko.

Arkimedesek koroaren dentsitatea lortu behar zuela jakin zuen lehen unetik, urre purua bazen zehazteko. Pisua urrea balitz bezala zen, ondorioz bolumena neurritu behar zen, atalik zailena. Erregeak ez zuen nahi koroa urtu, benetakoa bazela jakiteko, Arkimedes ezin zuen koroa urtu bolumena aurkitzeko.

Egun batean, bainu bat hartzeko tina batean sartu zen, eta sartzerakoan konturatu egin zen ura igotzen zela berak hondoratzen zen aldi berean. Une horretan pentsatu zuen, sartzean bere gorputzak ur-bolumen bat mugitzen ari zen, eta bolumen hori eta berak uretan sartzen zuen bolumena berdina izango zen. Beraz, erregearen koroa uran sartzen bazuen eta desplazatutako ura neurtzen bazuen, koroaren bolumena aurkituko luke.

Oso pozik zegoen eta jantzi barik joan zen kaleetatik Eureka (aurkitu dut) oihukatzen, pisua eta bolumena jakinda dentsitatea zehaztu ahal zuen. Dentsitate hau urrearena baino baxuagoa bazen, kalitate txarragoak gehitu izan ziren, eta jakingo zen bitxigileak erregeari gezurra esan bazuen ala ez.

Esperimentua

Koroaren pisu beraren pieza bat hartu zuen, tina goraino bete zuen urez, pieza sartu zuen eta erori zen uraren kantitatea neurtu zuen, berak egin zuen urre pieza batekin. Geroago erregearen koroa sartu zuen tinan eta erori zen ur-kantitatea zilarraren eta urrearen bitartean zegoen. Horrekin koroaren materialen portzentajea atera zuen, bitxigileak erregeari gezurtzen saiatu zuela.

Datuak

Ezin da kondaira hau benetakoa baden ziurtatu, ez zen ezta Arkimedes hil eta bi mende geroago inon idatzi.

Aroaren teknologia eta istorioa aztertzen gelditzen bagara, tinaren azalera normal bat kontuan hartuta, uraren maila desberdinak oso antzekoak izango ziren desberdintasuna neurtzeko.

Horrez gain, Arkimedes gaur egun bere izena eramaten duen printzipioko idazki asko utzi zituen.

Kurbak

Bonjean kurba

Bonjean kurbak edozein sekzioaren urpekatu area ematen digute, edozein kalatuan eta zehaztasunez ontziaren zein bolumena hondoratuta dagoen kalkulatzeko erabili daiteke. Kasu partikular bat izango litzateke bultzadaren banaketa longitudinala zehazteko, tona metroko.

Beheko lehen irudian, LF flotazioa urpekatutako area mugatzen du, AB lerroaren bidez dago irudikatuta Bonjean kurban, L₁F₁ flotazioa berriz CD lerroaren bidez dago adierazita.

Ontzi baten sekzio transbertsala (sekzio nagusia) bi kalatu desberdinetan

Bonjean kurba

Grafikoan ikusi dezakegu kurba bat dela eta ez lerro zuzen bat, hau da gehienengo ontzien formagatik, gilan azalera txikia dute, eta gorantz joanez ontziaren superfizie horizontala handitzen joaten da.

Bultza kurba

Kebrantoa olatuen ondorioz

Kurba honek bultzaden banaketa longitudinala adierazten du, tona metroko. Bonjean kurben bidez kalkulatzen da, eta horrek sekzio bakoitzaren urpekatu area ematen digu, haien bereizketa kontuan hartuta, bolumena daukagu, uraren dentsitatearekin biderkatuta, bultzada ematen du, hartutako kaskoaren luzerarako. Aipatu dugun bezala, pisu kurba tona metroko bezala adierazten da grafikoki.

Ontziaren pisu kurba trama olatuetan egiteko, kurba hau Bonjean kurbekin gainjartzen da, behin Pisu-Bultzada adostuta, pisu banaketa berria kalkulatzen da kurba hauekin. Bi kurba mota bereiz ahal dira, ur lasaietan eta olatuetan. Bigarrenak kebranto ala arrufoa sor dezake.

Arrufoa olatuen ondorioz

Olatu handiak edo kargaren pisu banaketa okerrak ontzia esfortzuak jasan behar izatera eramango luke, hauek longitudinalak, transbertsalak, zorrotz-tentsioak, tortsioak, momentu-flektoreak izan dezakete. Oso kaltegarriak dira ontzi osorako baina kaskorentzat askoz gehiago, bitan zatitu, zulo bat egin, etabar istripu gerta daiteke.

Olaturik ez dagoenean ez dago ezta arrufo ezta kebrantorik egoten, baina ezin da itsasoa kontrolatu eta edozein momentu eta lekuan hasi daiteke, horregatik karga ondo banatuta (bertikalean, longitudinalean eta transbertsalean) egoteak garrantzi handia dauka, bestela ontziak esfortzuak egin beharko ditu. Guztia ondo eginda ere, ontzi zaharrek "tripa" bat izaten bukatzen dute gila azpian, saihestezina da, baina nabigatzen jarraitu dezake.

Irudietako hain olatu handiak eta jarraituak izanez gero, amulatik hartuta tortsioa jasan beharko luke ontziak, eta bitan banatu dezake ere, baina horretarako Torsion-box izeneko habe antzeko bat dauka albo bakoitzean, brankatik popara.

Bibliografia

a. Profesor en línea. (2015). Fuerza de empuje y principio de Arquímedes. Recuperado de: https://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesEmpuje.htm

b. Recuerdos de Pandora. (17 de febrero de 2011). Arquímedes Y El Problema De La Corona De Oro Del Rey Hierón. Recuperado de: https://web.archive.org/web/20200412194854/https://recuerdosdepandora.com/ciencia/quimica/el-principio-de-arquimedes-eureka-corona-oro-heron/

c. Bonilla, A. (1984) Construcción naval y servicios. Madrid: Antonio Bonilla de la Corte (autor-editor).

Kanpo estekak

• Datuak: Q97205154