Kuvitellaanpa tällainen hassu esimerkki, että jos minun pitäsi selvittää uppoaako vai pysyyko laiva pinnalla ennen vesille laskua niin toimiiko tämä idea suuntaa antavasti:
G_laiva = N_syrjäyttämä vesimäärän_paino
V_syrjäytetty vesimäärä = V_laivan uppoaman tilavuus
V_laivan uppoaman tilavuus = Vuppoaman_rautakuoren tilavuus V_ilman tilavuus uppoamassa
Eli selvittäisin laivan painon G ja laskisin uppoaman tilavuuden joka on yhtä kuin laivan syrjäyttämän vesimäärän paino josta saadaan nosteen suoruus. Mikäli tästä saatu noste N on yhtä suuri tai suurempi kuin paino niin se pysyy pinnalla ja jos ei niin uppoaa.
Tekee koko ajan mieli sanoa itelle et ei todellaakaan mene näin, mutta välissä tuntuu taas että miksipä ei. Valaiskaa tyhmempää ja sanokaa jos edes jossain meni oikein.
G_laiva = N_syrjäyttämä vesimäärän_paino
V_syrjäytetty vesimäärä = V_laivan uppoaman tilavuus
V_laivan uppoaman tilavuus = Vuppoaman_rautakuoren tilavuus V_ilman tilavuus uppoamassa
Eli selvittäisin laivan painon G ja laskisin uppoaman tilavuuden joka on yhtä kuin laivan syrjäyttämän vesimäärän paino josta saadaan nosteen suoruus. Mikäli tästä saatu noste N on yhtä suuri tai suurempi kuin paino niin se pysyy pinnalla ja jos ei niin uppoaa.
Tekee koko ajan mieli sanoa itelle et ei todellaakaan mene näin, mutta välissä tuntuu taas että miksipä ei. Valaiskaa tyhmempää ja sanokaa jos edes jossain meni oikein.
Vastaukset 35
Vanhimmat
veden tiheys*uppouman tilavuus > laivan kokonaismassa
Viimeinen turha "Vuppoaman_rautakuoren tilavuus V_ilman tilavuus uppoamassa" ei ole merkitystä pilkkoa osiin tilavuuksia, paitsi jos painoa haluaa selventää. mutta nosteen kannalta on ihan sama...
Eli homma siis menee näin? Laivan uppoama tiedetään. Siitä saadan sen tilavuus.
Noste = Uppoaman_tilavuus*veden_tiheys*putoamiskiihtyvyys
Josta saadaan juuri tuo käyttäjä Nemon antama kaava kun putoamiskiihtyvyydet supistuu pois.
Jos uppoamaa ei tiedettäisi niin se on yhtä helppo laskea: G = N
ja N:stä sitten se tilavuus joka sen uppoaman pitää olla. Jos laiva uppoaisi niin tilavuus olisi paljon suurempi kuin koko laivan tilavuus?
noste on tasan yhtä suuri kuin laivan paino. Jos se olisi suurempi, laiva kohoaisi, jos se olisi pienempi, laiva uppoaisi, kunnes tasapaino taas saavutettaisiin.
Noinhan se paikallaa olevalla laivalla menee.
Kulussa ei välttämättä enää tarkasti mene. Plaanaavat veneet syrjäyttävät kulussa painoansa vähemmän vettä, ja moni uppoama vene sekä laivat painoansa enemmän vettä.
Varsinkin laivan ajaessaan matalassa vedessä lisä uppoama on jo ihan merkittävää luokkaa ja toisinaan on laivoilla pohjakosketuksia ajettu efektin aliarvioimisesta johtuen.
Siis kun noste > paino, niin vesi ympärillä nousee muodostaen aallon, eikä laiva itse nouse mihinkään. Kun laiva nostaa vettä aaltoa tehdessään, niin vastavoima painaa laivaa alemmas.
mielestäni plaanaus ei johdu nosteesta vaan siitä että veden ja veneen pohjan kosketuspinnassa muodostuu jatkuvan törmäyksen takia veneeseen kohdistuva voima ylöspäin. Ja uskon vieläpä että plaanaava vene syrjäyttää vettä paljon vähemmän kuin normaalisti liikkuva vene. Eli plaanaava vene on energiatehokkaampi koska sen ei tarvi liikutella niin suuria vesimassoja syvällä rypevän veneen tavoin. Tähän mm. F1-veneet pyrkivät eli koskevat veteen mahdollisimman vähän.
Ja liikkuvan laivan eteen muodostuu vesipatja jota mm. delfiinit käyttävät hyväkseen matkustaessaan laivan edessä .... tämäkin rikkoo nosteen ilmiönä.
Eli olet siis samaa mieltä, muttet uskalla sitä suoraan sanoa ?
Kun puhutaan nosteesta, ei kannattaisi sotkea siihen muita voimia.
Toki noste on sama kuin ennenkin, mutta kappaleen uppoamiseen vaikuttaa myös kappaleen ja veden suhteellinen liike ja sen aiheuttama paine. Ei se nostetta lisää eikä poista, mutta summautuessaan nosteen kanssa joko positiivisena tai negatiivisena voimana, se tekee ilmiön ymmärtämisestä vaikeampaa.
jos noste > paino niin eikö veneen pitäisi kohota?
noste ei ole sama paikallaan ollessa ja toisaalta kun liikutaan. Esim vesihiihtäjä odottaa liikkeellelähtöä ollen kaulaansa myöten upoksissa, mutta riittävällä nopeudella hiihtäjä on kokonaan pinnalla. Kun vauhti on tarpeeksi kova, noste käytännössä katoaa ja suhteellisesta liikkeestä aiheutuva voima pitää kappaleen pinnalla.
Niin, ja kellukelentokoneella kaikki hydrostaattiset ja hydrodynaamiset voimat katoavat jossakin vaiheessa kokonaan.
siinä taas vaikuttavat aerodynaamiset lait ja ilmiönä kokonaan toinen juttu.
Nesteen syrjäytymisen aiheuttama noste on sama nesteeseen upotetulla kappaleella, liikkuu se tai ei. Hydrodynamiikka käsittelee muitakin voimia kuin nostetta. Ne on syytä pitää erillään sekaannusten välttämiseksi.
Sukellusvene on sukelluksissa nesteeseen upotettu kappale, jolla noste määräytyy ainoastaan veden tiheydestä, ja veneen tilavuuden muutoksesta puristusjännityksenseurauksena. siis noste likimäärin vakio.
Laiva pinnalla kelluessaan taas ei ole nesteeseen upotettu, vaan sen syrjäyttämän vesimäärän tilavuus vaihtelee olennaisessa määrin muiden voimien seurauksena.
Noste on siis muuttuja, ja nopeus kuuluu niihin asioihin jotka nosteen määrään vaikuttavat. Pystysuorien voimien resultantti on keskimäärin nolla, mutta vaihtelee aallokossa tasapainoaseman molemmin puolin.
Ei välttämättä kohoa, jos jokin muu voima vetää alaspäin, sillä resultantti on silloin nolla.
http://www.ship-squat.com/shallow_water_signs.htm
mikä muu sitä vetäisi alaspäin kuin painovoima?
Lue siitä linkistä niin tiedät mikä muu vetää alas kuin painovoima.
http://www.ship-squat.com/shallow_water_signs.htm
Laivojen syväys kasvaa metrejä samalla painovoimalla ja vedentiheydellä, kun meri alla mataloituu ja vauhtia riittää. Siinä oli aika monta pohjakosketus tapaustakin mainittu.
Tämäkin pitää huomioida sitten: veden pintajännite, eli vene uppoaa paljon helpommin jos veden molekyylirakenne on hajoitettu esim laittamalla siihen saippuaa tai tiskiainetta.
luin mutta en vieläkään tiedä. Siinä lueteltiin vain ilmiöitä mitä laivalle tapahtuu matalassa vedessä. Kaikki ne selittyvät sillä että laiva puskee vettä tieltään ja noste pienenee laivan kyljissä, koska poistyönnetyllä vedellä kestää hetki ennen kuin se taas alkaa pyrkiä takaisin alkuperäisellä paineella. Saman huomaa esim kun bussi ajaa ison lätäkön yli, vesi jakaantuu kahteen osaan ja hetken ajan lätäkön pohja voi näkyä, eli noste on nolla, ja vasta veden palattua noste on jälleen olemassa.
" ja noste pienenee "
Noste ei suinkaan pienene, vaan suurenee, kun laiva ui syvemmällä ja syrjäyttää enemmän vettä. Nostehan on sama kuin syrjäytetyn vesimäärän tilavuus ihan määritelmän perusteella.
Bernoulli ilmiö tuossa vaikuttaa alaspäin painovoiman lisäksi, ja noste ylöspäin.
Paine tietyllä syvyydellä on siis vähemmän kuin mitä olisi jos laiva olisi paikallaan.
Sama efekti esiintyy syvässäkin vedessä, mutta pienemmässä mittakaavassa.
Newtonin kolmas siis selittää että vesi painaa laivaa alas, kun laiva nostaa vettä ylös muodostaen aaltoja.
ei taida vene eikä laiva pintajännitteistä piitata, mutta vesimittarit sun muut pintahyönteiset hukuttaisit ...
Sukellusveneen tilavuus muuttuu paljon. Sukellusveneessä on ilmatankin jolla säädetään veneen tilavuutta. Syvemmälle mentäessä paine pienentää tilavuutta säilöissä ja noste pienenee..ja vajoaminen kiihtyy.. lisää ilmaa jolla korvataan puristuva ilma. Ilma tankkien ilma tulee taas painesäiliöistä jossa paineen laskeminen lisää nostetta ,
" Sukellusveneessä on ilmatankin jolla säädetään veneen tilavuutta. "
Nillä tankeilla säädetään vaneen massaa, ei tilavuutta.
Merivettä tankkeihin => lisää massaa.
Merivettä pois tankeista => massa pienenee.
" Syvemmälle mentäessä paine pienentää tilavuutta säilöissä ja noste pienenee "
Useimmissa nykyisissä sukellusveneissä tankit ovat painerungon sisäpuolella, joten tankkien tilavuus ei syvemmälle menemällä muutu. Venttiilit ovat kiinni, joten uutta vettä ei sisään virtaa, kun paine veneen ulkopuolella kasvaa. Happi otetaan vedestä elektrolyysillä ja CO2 erotetaan ilmanpuhdistimilla.
Ennen oli toisin, ja joissain turistivehkeissä voi olla vieläkin. Snorkkeliajo on menneisyyden diesel- ja akkusähkövehkeiden menetelmä. Nykyisillä ydinkäyttöisillä toimitaan toisin.
Noste mihin tahansa kappaleeseen saadaan helposti integroimalla kappaleen pintaan kohdistuva, hydrostaattisen paineen aiheuttama voima yli koko kappaleen.
Tuota ei nyt kannata ryhtyä pohtimaan, kannattaa laskea!
nosteesta huomioitava myös se ettei kappale nesteessä nouse ellei neste pääse tavallaan"virtaamaan kappaleen alle". Siis esim lieriön muotoinen, vaikkapa 200 litran tynnyri laitetaan pystyyn järven pohjaan jossa on sileä tiivis savipohja joka estää täysin veden tynnyrin alle pääsyn.
Esim palloa ei voi laittaa pohjaan niin etttei se nouse, ellei upota saveen puoleen väliin, puolipalloon.
" Noste mihin tahansa kappaleeseen saadaan helposti integroimalla kappaleen pintaan kohdistuva, hydrostaattisen paineen aiheuttama voima yli koko kappaleen. "
Eikä saada.
Ei tuon laskun tulos ole pelkkä hydrostaattinen noste. Varsinkin jos integroit vaan märän pinnan yli niin tulos on huomattavasti suurempi kuin noste kelluvilla kappaleilla. Tarkasti ottaen nosteen ja ilman paineen aiheuttaman alas painavan voiman summa.
Jos taas integroit paineen koko pinnan yli, niin saat sekä ilman että veden nosteen summan, etkä vain jälkimmäistä. Tällöinkin integroitavana on paine, eikä paineen aiheuttama voima ja tulos vastaa nostetta ainoastaan mikäli kappale ei liiku.
Dynaamisen paineen aiheuttama voima ei ole nostetta, vaan nostovoimaa.
Englanniksi buoyancy ja lift ovat ihan eri käsitteitä, eikä integrointisi erota niitä toisistaan, joten lopputulos on liikkuvalle kappaleelle nosteen ja nostovoiman summa.
Huomioi, että nostovoimalla voi olla vaakasuoraa komponenttia, mutta nosteella taas ei yleensä ole, ellei fluidi ole kiihdytettävänä, kuten esim auton sisällä käy heliumpallolle.
Juu, peruskoulu fysiikassa tuo sanotaan niin, että paine jakautuu nesteessä tasaisesti.
Eli vaikuttaa samassa paikassa mihin suuntaan tahansa yhtä suurella voimalla samaan pinta-alaan.
Saatetaan jättää samalla sanomatta, että kiinteässä aineessa paine ei jakaudu tasaisesti. Ja savi on tietenkin kiinteää ainetta.
" Esim palloa ei voi laittaa pohjaan niin etttei se nouse, ellei upota saveen puoleen väliin, puolipalloon. "
Oletko nyt ihan varma. Miten olisi esim keilapallon kanssa ?
Noh tässä oli oletuksena ettei pallon painoa tarvitse erikseen mainita. Toisaalta ei ole missään laissa määrätty mitä ainetta keilapallo on, katsos kun jokainen saa sen valita itse. Joten vastaan, keilapallokin nousee. Tässä tapauksessa keilapallo on ..... vaikka styroxpallo jonka sisällä on pieiniä mahonkipuisia keiloja.
Varma olen.
niin ja lisäyksenä pointti oli tässä se että raskaampi siirtyy alaspäin ja siitä johtuen kevyempi ylöspäin. Esim järvessä se 4 asteinen vesi painuu pohjaan.
Yleisestihän puhutaan esim lämpimän ilma noususta ylöspäin?? niin itseasiassa kylmä ilma painuu alaspäin (ottaa tilan) ja pakottaa lämpimän ylös.
Esim ikkunapinnoilla kylmällä ilman virtaussuunta on alaspäin, eikä ylöspäin.
Tähän venejuttuun liittyvä aika mielenkiintoinen juttu on tuollainen mikä kerran kavereiden kanssa suunniteltiin: 6m ja 2m leveä vene, jossa on tuhat kiloa painavat moottorit takana, on täysin hyvä.
Tekniikka mikä tuollaisissa, ns. offshore-veneissä: ilmakeula, eli pitkä ilmaa täynnä oleva keula joka painaa sen veneen aina alas. Vaikka tuntuisi oudolta että noin pieni nopeusvene voi kantaa noin isoja moottoreita.
Tasapainotus vedenominaisuudet pohjan muoto..
veneilyssä kannattaa käyttää tervettä järkeäkin.
sata solmua kulkeva 6-metrinen ei ole offshore vene, vaan ratakilpavene tyynille vesille. Offshore veneessä pituuden ja leveyden suhde on vähintään 5.
Ilmeisesti tunnet sitten nykyiset Offshore Class-D hallitsevat maailmanmestarit kuten minä, joiden kanssa kyseinen vehje on suunniteltu joskus aikoinaan ;)
Ero että V-pohjainen tuollainen, eikä 2-runkoinen D-luokkainen kuten yleensä.
http://www.uimpowerboating.com/vsite/vfile/page/fileurl/0,11040,4916-204372-221595-171833-0-file,00.pdf
Sivulla 199 / 552 luetellaan nykyiset luokat, eikä class-D esiinny niissä.
Historic jutut sitten erikseen. Niistä varmaan tiedät paljonkin, jos kerran olet sellaisen joskus suunnitellut maailmanmestareille.
Saitin perussivu tuossa :
http://www.uimpowerboating.com/vsite/vtrial/page/home/0,11065,4916-138783-155999-30903-126854-custom-item,00.html
Eli noin sataa solmua kulkevissa offshore-veneissä käytetään tuollaistakin tekniikkaa.