Schwimmen.
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Schwimmen.
1 1 . 1 , 2
ar t x 1 x t x<
Multiplicirt man beide Ungleichheiten mit
einander, so kommt:
l > 3 i fl+JÜi ^ a? a + ^4 |
X 1 X 4
was unmöglich ist. Es müssen also drei
Wurzeln positiv sein, wenn alle reell
sind. Das Prisma hat also höchstens drei
Gleichgewichtslagen und diese treten ein,
wenn alle Wurzeln reell, und die drei
positiven so beschaffen sind, dass die x
kleiner als a, die y kleiner als b werden.
Wird das Prisma nun mit zwei Spitzen
eingetaucht, so ist BDEA = r • ABC,
also CDE = (1 — r) ABC. Da sich übri
gens der Schwerpunkt von BDEA mit
denen beider Dreiecke in einer Graden
befindet, so bleibt die zweite Bedingung
unverändert, und man erhält:
2) x 4 — 2fx* cos « + 2 (1 — r) abfx cos ß
— (1 — r®) a 2 b 2 = 0.
Für das Prisma mit gleichschenkliger
Grundfläche ist
f c 2
a~b, ß — et, cos n = —, f 2 — a 2 r .
r a ' 4
Also, wenn das Prisma mit einer Kante
eintauchen soll:
und für die andern Auflösungen hat man:
4- — o ^
4) x® — x + (1 — r) a 2 = 0.
Ist das Dreieck gleichseitig, also c — a,
so wird je nachdem eine oder zwei Kan
ten eingefaueht sind;
x — y — a Y r oder x = y = aYl—r
und die Gleichungen für die andern Auf
lösungen sind bezüglich:
Ba „
■-¿rX + m 2 = 0
¿i
3 (i
x -f (1 — r) a® = 0.
xy — ra*, x^—y 2
{x-y)= 0.
Es kommt x = y = a Y r als erste Auf
lösung. Lässt man den Factor x — y
weg, so bleiben noch die Gleichungen:
.r -f ra 1 ~ 0.
Diese Gleichung hat imaginäre Wur-
f 1
zeln, wenn r > —. Sie hat gleiche po-
a l
f 4 fi
sitive Wurzeln, wenn r = — , x = — ist,
rt* a
woraus dann folgt:
x — y — n y 3.
Sie hat ungleiche positive Wurzeln, wenn
f*
r < •— ist. Damit sich hieraus Gleich-
a 4
gewichtslagen ergeben, müssen die Wur
zeln kleiner als a sein.
Werden aber zwei Kanten eingetaucht,
so wird eine Auflösung:
x-y-aY1—r
Die erste hat zwei reelle Wurzeln, wenn
r < und diese sind kleiner als a,
wenn r > \ ist. Bei eingetauchter Spitze
finden also drei Gleichgewichtslage statt,
wenn r zwischen 4 und £ + T V + tV liegt.
Die Gleichung 6) hat reelle Wurzeln,
wenn r > T 7 -g- ist, dieselben sind kleiner
als a, wenn r < £ ist. Also wenn zwei
Spitzen eingetaucht sind, gibt es drei
Gleichgewichtslagen, wenn r zwischen
4 — jV — tV un( l 4 liegt.
2) Stabiles und labiles Gleich
gewicht der schwimmenden
Körper.
Damit das Gleichgewicht eines schwim
menden Körpers stabil sei, muss der
Druck der Flüssigkeit ihn dann seiner
ursprünglichen Lage wieder zuführen,
wenn kleine Verrückungen ihn aus der
selben entfernen.
Denken wir uns die Flüssigkeit homo
gen, und den eingetauchten in Gleichge
wicht befindlichen Körper aus seiner
Gleichgewichtslage entfernt, so dass er
eine kleine Geschwindigkeit erhält. Im
Falle nun, dass das Gleichgewicht labil
ist, darf zu keiner Zeit die Entfernung
aus der Gleichgewichtslage eine beträcht
liche werden.
Sei LQM (Fig. 389) der Durchschnitt
der Oberfläche des eingetauchten Körpers
mit der horizontalen Oberfläche der
Flüssigkeit, nach der Störung des Gleich
gewichts, ANBJ diejenige Linie, welche
in der Gleichgewichtslage von der Flüssig
keitsoberfläche begrenzt wird, sei C der
Schwerpunkt des Ebenenstücks ANBJ
und b sein Inhalt. Legen wir noch durch
C eine horizontal Ebene L'NM'J und
bezeichnen den Schwerpunkt des ganzen
Körpers mit G, den des Volum V — ADB,
welches wir uns mit Flüssigkeit gefüllt
denken, mit O, sei ferner & der Winkel
von GO und der Vertikalen. Offenbar