Estabilidad en cuerpos flotantes

Nuestro bote está sujeto a restricciones del tipo físicas, principalmente de la flotabilidad de éste. Por eso, deberemos analizar las condiciones necesarias para que pueda flotar y desplazarse por el fluido, en este caso, agua. Hagamos un breve análisis físico:

Para que un cuerpo flote este debe estar en equilibrio. O sea que la fuerza ejercida por la gravedad sobre el cuerpo (Peso) debe ser igual a la que ejerce el agua por el empuje, sobre el cuerpo. Cuando el cuerpo flota, una sección de éste queda sumergido. Al volumen sumergido del cuerpo, se le conoce como volumen de Carena y su punto de aplicación se llama Centro de Carena.

Al ejercer un pequeño giro sobre el cuerpo, el centro de carena se desplaza, esto genera un momento de par que va a producir un giro. Éste puede hacer que el cuerpo siga girando, lo que se conoce como equilibrio inestable o simplemente hacer que regrese a su punto inicial, el cual se conoce como equilibrio estable.

Según las bases del proyecto nuestro bote debe ser estable o más bien que el equilibrio del bote sea estable. Para determinar si un cuerpo es estable o no, introduciremos el concepto de metacentro, el cual es el punto de intersección entre el plano diametral de la embarcación y la vertical trazada desde el nuevo centro de carena. Éste es el máximo punto hasta donde puede llegar el centro de gravedad para que la embarcación sea estable (click en la figura para agrandar).

Matemáticamente :

Donde:

• (CC)(CG)= Distancia entre el Centro de Carena y el de Gravedad.
• (CC)M= Distancia entre el Centro de Carena y el Metacentro.
• I= Momento de Inercia respecto al eje de Rptación en la linea de Flotación.
• Vc= Volumen de Carena.