Остойчивость плавающего тела определяется его способностью возвращаться в равновесное положение после малых отклонений. В основе теории остойчивости лежат законы Архимеда и равновесия сил и моментов.
Плавающее тело погружается в жидкость настолько, чтобы сила Архимеда, направленная вверх, уравновешивала силу тяжести тела:
FA = ρжgVпогр = mg
где ρж — плотность жидкости, Vпогр — объем погруженной части тела, m — масса тела.
Тело в равновесии, если сумма сил и моментов равна нулю.
Остойчивость равновесия зависит от взаимного расположения центров тяжести и плавучести.
Если при небольшом отклонении центр плавучести смещается так, что момент сил возвращает тело в исходное положение — равновесие устойчиво.
Если момент усиливает отклонение — равновесие неустойчиво.
Метацентр (M) — точка пересечения линии действия силы Архимеда в отклонённом положении тела с вертикалью, проходящей через центр тяжести в равновесном положении.
Метацентрическая высота (GM) — расстояние между центром тяжести и метацентром.
Форма тела и распределение массы существенно влияют на положение центров тяжести и плавучести, а значит — на остойчивость. Для обеспечения безопасности судов и плавающих конструкций проектируют оптимальное расположение грузов и форму корпуса.
Таким образом, понимание процессов кипения и конденсации позволяет управлять фазовыми переходами в инженерных системах, а теория остойчивости плавающих тел является фундаментом для проектирования безопасных морских и речных судов.