Seuraa 
Viestejä2

Kavereiden kanssa ollaan venereissulla ja jäimme miettimään, että miten lasketaan voima millä saa veneen liikkeelle vedessä. Saisiko esim. 5 hp perämoottorilla liikutettua isoa risteilyalusta jos huudattaa konetta tarpeeksi kauan? Olettaen, että ilmasvastus olisi "nolla" ja vesi ei virtaa. Aineen viskositeetti tähän varmasti vaikuttaa, mutta oletetaan, että nyt on kyseessä 15 asteinen makea vesi.

Tällaista kolmen tonnin painoista venettä saa kuitenkin ihminen liikuteltua laiturilta suht helposti.

Kommentit (2)

lokki
Seuraa 
Viestejä5454

Käyttäjä19284 kirjoitti:
Kavereiden kanssa ollaan venereissulla ja jäimme miettimään, että miten lasketaan voima millä saa veneen liikkeelle vedessä. Saisiko esim. 5 hp perämoottorilla liikutettua isoa risteilyalusta jos huudattaa konetta tarpeeksi kauan? Olettaen, että ilmasvastus olisi "nolla" ja vesi ei virtaa. Aineen viskositeetti tähän varmasti vaikuttaa, mutta oletetaan, että nyt on kyseessä 15 asteinen makea vesi.

Tällaista kolmen tonnin painoista venettä saa kuitenkin ihminen liikuteltua laiturilta suht helposti.

Ei vedessä varsinaista lepokitkaa ole, joten ainakin kaukana ulapalla mielivaltaisen suuri alus liikkuu pienelläkin voimalla, kunhan impulssi on riittävä. Voima kertaa aika tuottaa impulssin, joka tuottaa alukselle liikemäärän massa kertaa nopeus.

Lähempänä rantaa voidaan kenties määritellä veden pintajännityksen aihauttama vastus, joka sekään ei varsinaisesti ole lepokitkan tapaan toimiva, vaan pikemminkin voima, joka täytyy pienen kalvoa venyttävän liikkeen jälkeen ylittää, jotta liike voi jatkua.

Veden pintakalvo on kiinnittynyt aluksen kylkiin ja toisaalta rantaan. Kun alusta liikutetaan kalvo ensin venyy, jolloin voima kasvaa  liikkeen mukana jousimaisesti ja voimaa lisättäessä viimein murtuu.

Veden pintajännityksen arvo puhtaassa vedessä on 70 mN/m luokkaa, joten kelluvan aluksen liikuttamiseen tarvittaisiin teoriassa ylimääräinen voima, joka rikkoo tuon kalvon, ennen kuin laiva saa varsinaisesti nopeutta.

En ole tämän pintajännityksen suhteen omimmalla alueellani, mutta yritän arvioida voiman suuruusluokkaa. Jos oletetaan pintajännityskalvon noudattavan materiaaliopin kaavoja kalvon leikkauslujuus olisi reilu puolet vetolujuudesta, 150 x 25 m laivan kulkusuuntainen vastus olisi 15 N. Joka tapauksessa isokin laiva liikkuisi mainiosti pienelläkin perämoottorilla. 

Tuo edellinen pintajännitystarkastelu pätee vain puhtaassa ja täysin tyynessä vedessä. Tyypillisesti pintajännitysvoimat ovat vieläkin pienempiä, eli lähes kaikki muut olosuhteet pienentävät pintakalvon lujuutta. Laiva siis liikkuu tyypillisesä tilanteessa paljon pienemmälläkin voimalla.

Todellisuudessa tuulen aiheuttamat voimat työntävät laivaa pienelläkin tuulella paljon pinjajännitysvoimia suuremmalla voimalla. Tyynessä, alle yhden metrin sekunnissa, tuulien aiheuttamat voimat ovat tuon kokoiselle laivalle jo satoja Newtoneita, joten pintajännityksen osuus katoaa kohinaan. Varsinkin kun tuuli aiheuttaa veteen laineita, jotka vähentävät pintajännitystä.

Lasketaan vielä huvikseen viisihevosvoimaisen perämoottorin käyttöaika edellä kuvatun kokoisen laivan kiihdyttäminen 1 m/s nopeuteen. 30 000 tonnin laivan liikemäärän tuottaminen 5 hv perämoottorin arviolta n. 300 N työntövoimalla vaatisi  noin sadantunannen sekunnin, eli noin puolitoista vuorokautta. 

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat