ESTUDIO DE LA ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD ESTABILIDAD

TRANSVERSAL EN UN TRANSVERSAL EN UN BUQUEBUQUE

ANTONIO CONTRERAS CAMACHO

I.E.S. Alfonso X “El Sabio”

ÍNDICEÍNDICE 1) CONOCIMIENTOS TEÓRICOS 1) CONOCIMIENTOS TEÓRICOS

PREVIOSPREVIOS 2) HIPÓTESIS2) HIPÓTESIS 3) CONSTRUCCIÓN DE UNA 3) CONSTRUCCIÓN DE UNA

MAQUETAMAQUETA 4) MÉTODO DE OBTENCIÓN DE 4) MÉTODO DE OBTENCIÓN DE

DATOSDATOS 5) DATOS OBTENIDOS5) DATOS OBTENIDOS 6) CONCLUSIONES6) CONCLUSIONES 7) BIBLIOGRAFÍA7) BIBLIOGRAFÍA

1) CONOCIMIENTOS 1) CONOCIMIENTOS TEÓRICOS PREVIOSTEÓRICOS PREVIOS

Limitación del sistemaLimitación del sistema Términos náuticos usadosTérminos náuticos usados Conocimientos teóricosConocimientos teóricos

LIMITACIÓN DEL LIMITACIÓN DEL SISTEMASISTEMA

La superficie del líquido sobre La superficie del líquido sobre el cual flota el buque es el cual flota el buque es considerada como planaconsiderada como plana..

Las únicas fuerzas que actúan Las únicas fuerzas que actúan sobre el buque son el peso y el sobre el buque son el peso y el empujeempuje

ProaProa PopaPopa Línea de Crujía.Línea de Crujía. CubiertaCubierta Obra vivaObra viva Obra muertaObra muerta Línea de flotaciónLínea de flotación

CONOCIMIENTOS CONOCIMIENTOS TEÓRICOSTEÓRICOS

G: Centro de gravedad G: Centro de gravedad del buquedel buque

B: Centro de carenaB: Centro de carena M: MetacentroM: Metacentro GM: Altura GM: Altura

metacéntrica (m)metacéntrica (m)

PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES: “Todo cuerpo

sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del volumen

del líquido desalojado”

Cambio de posición de Cambio de posición de equilibrioequilibrio

1º CASO (ESTABILIDAD POSITIVA)

G está por G está por debajo de M debajo de M (GM(GM>0)>0)

El buque El buque tiende a tiende a adrizarseadrizarse

G y M están G y M están en el mismo en el mismo lugar (GMlugar (GM=0)=0)

El buque seEl buque se

mantiene en mantiene en su posición de su posición de equilibrioequilibrio

2º CASO (ESTABILIDAD INDIFERENTE)

G está por G está por encima de M encima de M (GM(GM<0)<0)

El buque El buque tiende a tiende a escorarseescorarse

3º CASO (ESTABILIDAD NEGATIVA)

2) HIPÓTESIS2) HIPÓTESIS¿Cómo influirá la altura metacéntrica en la estabilidad del buque?

3) CONSTRUCCIÓN DE UNA 3) CONSTRUCCIÓN DE UNA MAQUETAMAQUETA

4) MÉTODO DE 4) MÉTODO DE OBTENCIÓN DE DATOSOBTENCIÓN DE DATOS

Masa en cubierta (g)Masa en el interior (g) 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100

100300500700900

110013001500170019002100

MEDIDA DEL CATETO B ( ± 0,1 cm)

B B (cm) tg θ = -------------- arctg -------------- = θ A 11,5

Momento escorante: P d cos θP: Peso desplazado en la superficie (N)

d: Distancia recorrida (0,10 m)

θ: Ángulo de escora

5) DATOS OBTENIDOS5) DATOS OBTENIDOS

Masa en cubierta(g)Masa en el interior(g) 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100

100 0,3 0,9 1,7300 0,1 0,8 1,5500 0,1 0,9 1,4 2,8700 0,1 0,8 1,4 2,6900 0,0 0,6 1,4 2,4

1100 0,0 0,6 1,3 2,2 3,51300 0,0 0,8 1,2 2,2 3,0 4,31500 0,0 0,6 1,2 2,2 2,9 3,91700 0,0 0,6 1,3 2,1 2,6 3,81900 0,0 0,5 1,2 2,1 2,9 3,62100 0,0 0,5 1,2 2,1 2,8 3,5 4,6

MEDIDA DEL CATETO B (± 0,1 cm)

0,00000

0,05000

0,10000

0,15000

0,20000

0,25000

0,30000

0,35000

0,40000

0,45000

0,50000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en el interior(g)

Án

gu

lo d

e es

cora

(rad

) 100,0

300,0

500,0

700,0

900,0

1100,0

1300,0

Masa en cubierta (g)Masa en el interior (g) 100 300 500 700 900 1100 1300

100 0,02608 0,07810 0,14675300 0,00870 0,06945 0,12970500 0,00870 0,07810 0,12114 0,23883700 0,00870 0,06945 0,12114 0,22234900 0,00870 0,05212 0,12114 0,20574

1100 0,00870 0,05212 0,11256 0,18902 0,295431300 0,00870 0,06945 0,10397 0,18902 0,25517 0,357821500 0,00870 0,05212 0,10397 0,18902 0,24876 0,326951700 0,00870 0,05212 0,11256 0,18061 0,22234 0,319131900 0,00870 0,04344 0,10397 0,18061 0,24876 0,303372100 0,00870 0,04344 0,10397 0,18061 0,23883 0,29543 0,38050

ÁNGULO (± 0,00970 Radianes)

Masa en cubierta (g)Masa en el interior (g) 100 300 500 700 900 1100 1300

100 0,02608 0,07810 0,14675300 0,00870 0,06945 0,12970500 0,00870 0,07810 0,12114 0,23883700 0,00870 0,06945 0,12114 0,22234900 0,00870 0,05212 0,12114 0,20574

1100 0,00870 0,05212 0,11256 0,18902 0,295431300 0,00870 0,06945 0,10397 0,18902 0,25517 0,357821500 0,00870 0,05212 0,10397 0,18902 0,24876 0,326951700 0,00870 0,05212 0,11256 0,18061 0,22234 0,319131900 0,00870 0,04344 0,10397 0,18061 0,24876 0,303372100 0,00870 0,04344 0,10397 0,18061 0,23883 0,29543 0,38050

ÁNGULO (± 0,00970 Radianes)

Masas en la superficieMasas en el interior 100 300 500 700 900 1100 1300

100 0,098066639 0,293402899 0,48522807300 0,098096291 0,293590605 0,486380453500 0,098096291 0,293402899 0,486905201 0,667208171700 0,098096291 0,293590605 0,486905201 0,669796655900 0,098096291 0,293900427 0,486905201 0,6722176321100 0,098096291 0,293900427 0,487396227 0,674469189 0,8446496711300 0,098096291 0,293590605 0,487851331 0,674469189 0,854312689 1,0107537251500 0,098096291 0,293900427 0,487851331 0,674469189 0,85572259 1,0219351751700 0,098096291 0,293900427 0,487396227 0,675530756 0,861167128 1,0246137031900 0,098096291 0,294022351 0,487851331 0,675530756 0,85572259 1,0298220652100 0,098096291 0,294022351 0,487851331 0,675530756 0,857839078 1,032349598 1,184089709

MOMENTO ESCORANTE = (P (N) x d (m) x cos θ) = (N m)

0,0000000000000

0,2000000000000

0,4000000000000

0,6000000000000

0,8000000000000

1,0000000000000

1,2000000000000

1,4000000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en el interior

Mo

men

to e

sco

ran

te 100,0

300,0

500,0

700,0

900,0

1100,0

1300,0

100,0 300,0 500,0 700,0 900,0 1100,0 1300,0100,0 0,0980666385650 0,2934028986773 0,4852280698409300,0 0,0980962914985 0,2935906046644 0,4863804534014500,0 0,0980962914985 0,2934028986773 0,4869052013576 0,6672081714382700,0 0,0980962914985 0,2935906046644 0,4869052013576 0,6697966552232900,0 0,0980962914985 0,2939004268386 0,4869052013576 0,6722176321737

1100,0 0,0980962914985 0,2939004268386 0,4873962269824 0,6744691886736 0,84464967094031300,0 0,0980962914985 0,2935906046644 0,4878513309095 0,6744691886736 0,8543126892518 1,01075372506261500,0 0,0980962914985 0,2939004268386 0,4878513309095 0,6744691886736 0,8557225897007 1,02193517477271700,0 0,0980962914985 0,2939004268386 0,4873962269824 0,6755307556195 0,8611671281441 1,02461370310511900,0 0,0980962914985 0,2940223507557 0,4878513309095 0,6755307556195 0,8557225897007 1,02982206528422100,0 0,0980962914985 0,2940223507557 0,4878513309095 0,6755307556195 0,8578390775633 1,0323495978160 1,1840897088673

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 500 1000 1500 2000 2500

Masa en el interior (g)

Mo

me

nto

Es

co

ran

te (

N m

)

100

300

500

700

900

1100

Para 100 g

0,0980650000000

0,0980700000000

0,0980750000000

0,0980800000000

0,0980850000000

0,0980900000000

0,0980950000000

0,0981000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 300g

0,29330000000000,29340000000000,29350000000000,29360000000000,2937000000000

0,29380000000000,29390000000000,29400000000000,2941000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 500g

0,4850000000000

0,4855000000000

0,4860000000000

0,4865000000000

0,4870000000000

0,4875000000000

0,4880000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 700g

0,6660000000000

0,6680000000000

0,6700000000000

0,6720000000000

0,6740000000000

0,6760000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 900 g

0,8400000000000

0,8450000000000

0,8500000000000

0,8550000000000

0,8600000000000

0,8650000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 1100 g

1,0050000000000

1,0100000000000

1,0150000000000

1,0200000000000

1,0250000000000

1,0300000000000

1,0350000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 100 g

0,0980650000000

0,0980700000000

0,0980750000000

0,0980800000000

0,0980850000000

0,0980900000000

0,0980950000000

0,0981000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 500g

0,48500000000000,48550000000000,48600000000000,48650000000000,48700000000000,48750000000000,4880000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 700g

0,6660000000000

0,6680000000000

0,6700000000000

0,6720000000000

0,6740000000000

0,6760000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 900 g

0,8400000000000

0,8450000000000

0,8500000000000

0,8550000000000

0,8600000000000

0,8650000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

Mo

men

to d

e es

cora

Para 1100 g

1,0050000000000

1,0100000000000

1,0150000000000

1,0200000000000

1,0250000000000

1,0300000000000

1,0350000000000

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Pesos en interior

6) CONCLUSIÓN6) CONCLUSIÓN

CUANDO AUMENTA LA ALTURA CUANDO AUMENTA LA ALTURA METACÉNTRICA (GM), EL METACÉNTRICA (GM), EL MOMENTO ESCORANTE AUMENTAMOMENTO ESCORANTE AUMENTA

SI AUMENTA EL MOMENTO SI AUMENTA EL MOMENTO ESCORANTE, LA ESTABILIDAD ES ESCORANTE, LA ESTABILIDAD ES MAYORMAYOR

LA HIPÓTESIS ESTABLECIDA SE CUMPLE:LA HIPÓTESIS ESTABLECIDA SE CUMPLE:

“ “ LA ESTABILIDAD DEPENDE LA ESTABILIDAD DEPENDE DIRECTAMENTE DE LA ALTURA DIRECTAMENTE DE LA ALTURA

METACÉNTRICA”METACÉNTRICA”

““UN CUERPO ES MÁS ESTABLE UN CUERPO ES MÁS ESTABLE CUANTO MAYOR SEA SU ALTURA CUANTO MAYOR SEA SU ALTURA

METACÉNTRICA”METACÉNTRICA”

APLICACIONES DEL ESTUDIOAPLICACIONES DEL ESTUDIO

APLICACIÓN NO SÓLO A APLICACIÓN NO SÓLO A BUQUES, SINO A TODOS BUQUES, SINO A TODOS LOS CUERPOS SÓLIDOSLOS CUERPOS SÓLIDOS

APLICACIONES PARA LA APLICACIONES PARA LA SEGURIDAD EN EL MARSEGURIDAD EN EL MAR

ESTABILIZACIÓN DE ESTABILIZACIÓN DE CUERPOS (TORRE DE CUERPOS (TORRE DE PISA)PISA)

7) BIBLIOGRAFÍA7) BIBLIOGRAFÍA GAZTELU-ITURRI, R. IBÁÑEZ, I.: “P.E.R. Patrón de GAZTELU-ITURRI, R. IBÁÑEZ, I.: “P.E.R. Patrón de

Embarcación de Reccreo” 2005. Ed. Servicio Central de Embarcación de Reccreo” 2005. Ed. Servicio Central de Publicaciones del Gobierno Vasco. Bausari (Vizcaya). Págs. 58-Publicaciones del Gobierno Vasco. Bausari (Vizcaya). Págs. 58-59 59

ONTAÑÓN, G., ONTAÑÓN E., FERNÁNDEZ-CABO, J.A., ARCE, F.: ONTAÑÓN, G., ONTAÑÓN E., FERNÁNDEZ-CABO, J.A., ARCE, F.: “Física y Química, 4º ESO” S/F. Ed. Bruño. S/L. Págs. 139-151.“Física y Química, 4º ESO” S/F. Ed. Bruño. S/L. Págs. 139-151.

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