Esta cuestión se puede tratar de variadas formas, por lo tanto te dejamos la respuesta más completa para nosotros.
Solución:
Tu pregunta quedó clara después de que publicaste las imágenes.
Esto corresponde a la diferencia en un giro realizado por una bicicleta / motocicleta y un automóvil / autobús / camión. Estudiemos este caso primero.
Durante el giro dentro del marco de referencia acelerado hay una fuerza “centrífuga” imaginaria, que se dirige hacia afuera del giro, por supuesto. OTOH la fuerza aplicada por el suelo tiene un componente hacia el giro (debido a la fricción para evitar / reducir el deslizamiento). Esto crea un impulso que tiende a inclinar el objeto hacia afuera en el giro.
De hecho, esto es lo que sucede con la mayoría de los vehículos de 4 ruedas. Se inclinan hacia afuera en el giro, esto transfiere la presión de las ruedas internas a las externas, lo que provoca un cambio apropiado en la fuerza normal aplicada a las ruedas. Esto, a su vez, crea un impulso que tiende a inclinar el objeto hacia el giro. De este modo, el vehículo se inclina en cierto ángulo, después de lo cual se logra el equilibrio.
Ahora veamos qué sucede con los vehículos de 2 ruedas (como una bicicleta). Dado que la fuerza normal se aplica en solo 2 puntos, inclinarse hacia afuera del giro no transfiere la presión, no hay cambio en la fuerza normal, por lo que no se crea impulso hacia el giro. Además, inclinarse hacia afuera del giro desplaza la masa del eje de 2 ruedas, por lo que la fuerza gravitacional crea aún más impulso hacia afuera del giro. La bicicleta simplemente se caería.
Sin embargo, para realizar el giro, el ciclista inclina la bicicleta hacia el giro. deliberadamente. Lo hacen mediante una dirección contraria, que implica entradas microscópicas en la dirección que empujan el manillar en la dirección opuesta a la que quieren girar, inclinando así la bicicleta hacia la curva. El desplazamiento de la masa hace que la fuerza gravitacional cree un impulso hacia el giro. Que está en equilibrio con el momento de la fuerza “centrífuga”.
Ahora veamos qué pasa con los vasos.
Al igual que con los vehículos, la fuerza “centrífuga” se aplica hacia afuera en el giro, la fuerza aplicada por el agua tiene un componente hacia el giro (debido a la viscosidad). Por tanto, el impulso de la fuerza “centrífuga” es hacia el exterior del giro. La diferencia es que hay una parte considerable de la embarcación debajo del agua. Además, no es necesario que el centro de masa se sitúe por encima del nivel del agua. Otra diferencia es que no hay puntos de contacto discretos con el agua, sino que se aplica presión de agua en toda la parte submarina de la embarcación.
Cuando la embarcación se inclina (hacia cualquier lado), su configuración cambia: su centro de masa se desplaza, su parte bajo el agua cambia, el volumen y la forma del agua “expulsada” también cambia. Si el centro de masa del recipiente + el agua “expulsada” se eleva, hay un impulso que tiende a devolver el recipiente a su estado original, por lo que es estable.
En teoría, todos los vasos son estables cuando están en reposo (de lo contrario, darían la vuelta). Sin embargo, durante el movimiento algunos vasos se elevan (como el Bote pequeño en su pregunta) y se vuelven inestables. Estos barcos definitivamente no pueden realizar el giro a menos que se inclinen deliberadamente hacia el giro. Simplemente porque no hay nada que compense el impulso “centrífugo”. OTOH grandes vasos puede permanecer estable incluso durante el movimiento, con suficiente reserva para realizar el giro tal cual.
Entonces, los factores a considerar son:
- Configuración del vehículo (nivel hundido, distribución masiva, forma de la parte submarina) durante el movimiento.
- Aceleración centrípeta requerida para realizar el giro (velocidad y radio).
- Fuerzas exactas impuestas por el agua (hidrodinámica).
Sobre la base de estos se puede ver hacia qué lado se inclina el barco durante el giro.
Sin embargo, hay otro momento interesante. Si la embarcación es inestable, debe inclinarse hacia el giro. Pero, ¿cómo sucede esto realmente? El ciclista se inclina intencionalmente, de lo contrario se caería. Lo hace contravirando o desplazando su propia masa hacia la curva, que es WRT considerable la masa de la bicicleta.
Pero, ¿es este el caso de los barcos a motor? Dudo que la masa del jinete sea considerable WRT la masa del barco. Además, si este fuera el caso, los ciclistas no calificados se darían la vuelta con frecuencia, y yo personalmente nunca vi esto. Puede haber dos explicaciones para esto:
- Quizás estos barcos están diseñados de tal manera que la dirección por sí sola los hace inclinarse hacia el giro (debido a una forma específica de la cola submarina, algún truco hidrodinámico).
- Durante un giro incorrecto, la embarcación se inclina hacia afuera en el giro, luego se hunde un poco, y en esta nueva configuración hay un impulso adecuado. Para que la embarcación no dé la vuelta, simplemente pasa la vuelta con una velocidad menor.
Las dos respuestas anteriores tienen defectos. valdo no responde al key parte de la pregunta original, pero pregunta por qué se inclina el bote pequeño? La segunda respuesta dice que las embarcaciones pequeñas giran porque la fuerza motriz se aplica en la parte trasera de la embarcación, lo cual no es del todo relevante.
El giro se logra aplicando una fuerza lateral en la popa del barco. Visto desde arriba, se trata de un par de torsión e intenta hacer girar el barco alrededor de su COM. Como se señaló en las otras respuestas, el agua debe empujar contra el costado del casco hacia el interior del giro para girar. un barco en movimiento en un círculo. (Si el bote no se estaba moviendo y tenía, digamos, motores de pesca por curricán en la proa y la popa apuntando en direcciones opuestas, podría girar en su lugar y el agua no tendría que proporcionar ninguna fuerza).
Podemos ver que entra en juego el efecto de balanceo si miramos horizontalmente el barco desde atrás. En un barco grande, donde la fuerza lateral la proporciona un timón que se extiende prácticamente desde la línea de flotación hasta la quilla, el centro de la fuerza está operando en un punto debajo del agua, aproximadamente a la mitad entre la línea de flotación y la quilla. . La dirección de esta fuerza es hacia el exterior del giro (estamos empujando la popa hacia el exterior para girar la proa hacia el interior). Si el centro de masa está por encima de esta fuerza, se genera un par de rodamiento. Sin embargo, la fuerza que proporciona el agua sobre el casco para hacer girar el barco en movimiento actúa hacia el interior. Esto crea un par de despliegue (nuevamente, si está por debajo del COM). A velocidad, esto es mayor que el par del timón y, por lo tanto, el barco rueda hacia el exterior.
En un bote pequeño, la fuerza de giro-rotación se proporciona cambiando la dirección de empuje, en el caso de un motor fuera de borda o chorro de agua, o desviando un timón bajo en la corriente de hélice debajo de la quilla en el caso de un motor interno. Esta fuerza de giro es muy baja, no centrada entre la quilla y la línea de flotación, sino por debajo de la quilla. Esta mayor distancia por debajo del centro de masa de la embarcación crea un alto par de giro que es mayor que el par de rodamiento creado por el agua en el casco. Esto es aun mas true a medida que el barco rueda, cuando el vector de empuje del motor en realidad tiene un componente ascendente.
Por cierto, en cuanto a la estabilidad, el centro de flotabilidad generalmente no permanece en un lugar fijo cuando un bote rueda. Si el centro de flotabilidad está directamente debajo del centro de masa, entonces esperaría que cuando un bote rueda sobre su COM, esto coloque el COB hacia el lado alto del bote. Sin embargo, cuando un bote rueda, la forma del casco que está bajo el agua cambia, y el centro de flotabilidad a menudo se mueve hacia el lado bajado. Esto proporciona un par adrizante.
Buena pregunta.
Tanto en barcos como en barcos, el centro de masa del barco tiende a estar por encima de la línea de flotación. Este es el resultado del diseño; uno desea tener la menor cantidad posible de la embarcación por debajo de la línea de flotación, ya que es la parte de la embarcación que está por debajo de la línea de flotación la que causa la mayor fricción en el movimiento. Al mismo tiempo, las porciones de un barco que se pueden utilizar humanamente tienden a tener una densidad menor que la del agua. (Una excepción es un submarino; tenga en cuenta que los submarinos tienden a inclinarse hacia el interior y están sujetos a un problema llamado “giro rápido” en el que ruedan demasiado lejos. Para obtener más información, lea esta tesis del MIT).
Para girar una embarcación, el agua debe aplicar una fuerza a la embarcación. Dado que esa fuerza es aplicada por el agua, generalmente se aplica debajo del centro de masa. Por lo tanto, se espera que una embarcación típica se incline durante un giro. Y de hecho, esto es lo que hace un gran barco.
Un bote pequeño, cuando se gira sin energía, hará lo mismo que un barco grande. Para contrarrestar el efecto, se aplica potencia y esto hace que un bote pequeño se incline. Esto se debe al hecho de que la fuerza motriz se aplica en la parte trasera del barco. Esto empuja la parte trasera hacia afuera en un giro más amplio y el bote pequeño se inclina hacia adentro. Intente girar un bote pequeño sin acelerador.
Los barcos de vela pueden inclinarse hacia afuera o hacia adentro, dependiendo de la dirección en la que sople el viento. Es decir, se inclinan en la primera parte de una virada y se inclinan en la primera parte de una trasluchada, y luego retroceden. Pero la tendencia natural es inclinarse hacia afuera y, por lo tanto, la fuerza en un barco de vela lo hará inclinarse hacia afuera a medida que atraviesa el viento durante una virada. (Es decir, en el punto del giro donde estaría en los hierros si se detuviera). Dado que los barcos de vela no tienen propulsión en la parte trasera del barco (como en un barco de motor pequeño), estas tendencias se aplican tanto a los barcos de vela como a los de vela. buques.
Finalizando este artículo puedes encontrar las interpretaciones de otros gestores de proyectos, tú además puedes mostrar el tuyo si dominas el tema.