随遇平衡状态

1.什么是船舶的浮性？船舶在各种装载情况下具有漂浮在水面上保持平衡位置的能力2.什么是静水力曲线？其使用条件是什么？包括哪些曲线？怎样用静水力曲线查某一吃水时的排水量和浮心位置？船舶设计单位或船厂将这些参数预先计算出并按一定比例关系绘制在同一张图中；漂心坐标曲线、排水体积曲线；当已知船舶正浮或可视为正浮状态下的吃水时，便可在静水力曲线图中查得该吃水下的船舶的排水量、漂心坐标及浮心坐标等3.什么是漂心？有何作用？平行沉浮的条件是什么？船舶水线面积的几何中心称为漂心；根据漂心的位置，可以计算船舶在小角度纵倾时的首尾吃水；船舶在原水线面漂心的铅垂线上少量装卸重量时，船舶会平行沉浮；（1）必须为少量装卸重物（2）装卸重物p的重心必须位于原水线面漂心的铅垂线上4.什么是TPC？其使用条件如何？有何用途？每厘米吃水吨数是指船在任意吃水时，船舶水线面平行下沉或上浮1cm时所引起的排水量变化的吨数；已知船舶在吃水d时的tpc数值，便可迅速地求出装卸少量重物p之后的平均吃水变化量，或根据吃水的改变量求船舶装卸重物的重量5.什么是船舶的稳性？船舶在使其倾斜的外力消除后能自行回到原来平衡位置的性能。

6.船舶的稳性分几类？横稳性、纵稳性、初稳性、大倾角稳性、静稳性、动稳性、完整稳性、破损稳性7.船舶的平衡状态有哪几种？船舶处于稳定平衡状态、随遇平衡状态、不稳定平衡状态的条件是什么？稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡当外界干扰消失后，船舶能够自行恢复到初始平衡位置，该初始平衡状态称为稳定平衡当外界干扰消失后，船舶没有自行恢复到初始平衡位置的能力，该初始平衡状态称为不稳定平衡当外界干扰消失后，船舶依然保持在当前倾斜状态，该初始平衡状态称为随遇平衡8.什么是初稳性？其稳心特点是什么？浮心运动轨迹如何？指船舶倾斜角度较小时的稳性；稳心原点不动；浮心是以稳心为圆心，以稳心半径为半径做圆弧运动9.什么是稳心半径？与吃水关系如何？船舶在小角度倾斜过程中，倾斜前、后的浮力作用线的交点，与倾斜前的浮心位置的线段长，称为横稳性半径！随吃水的增加而逐渐减少10.什么是初稳性高度GM？有何意义？影响GM的因素有哪些？从出发港到目的港整个航行过程中有多少个GM？重心至稳心间的距离；吃水和重心高度；许多个11.什么是大倾角稳性？其稳心有何特点？船舶作倾角为10°-15以上倾斜或大于甲板边缘入水角时点的稳性12.什么是静稳性曲线？有哪些特征参数？描述复原力臂随横倾角变化的曲线称为静稳性曲线；初稳性高度、甲板浸水角、最大静复原力臂或力矩、静稳性曲线下的面积、稳性消失角13.什么是动稳性、静稳性？船舶在外力矩突然作用下的稳性。

物体平衡的种类及其判断方法作者：蒋汉松来源：《中学教学参考·中旬》 2013年第2期江苏盐城市东台中学（224200）蒋汉松物理竞赛中把物体的平衡分为：稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡。

它是处于重力场以及其他有势场的物体在场作用下的三种平衡情况。

处于势场的物体和场一起具有势能，而物体都有向势能较小位置运动的趋势。

（1）稳定平衡：如果平衡物体受外界微小扰动偏离平衡位置时，该物体在所受各力或力矩的作用下将回到平衡位置，这种平衡称为稳定平衡。

例如，带正电的小球在两个带等量正电荷中点时的平衡状态就可视为稳定平衡。

从能量角度看，所谓稳定平衡是指物体处于势能最小位置时的平衡。

对它有一个微小的扰动，使它离开平衡位置，外界就必须对它做功，这样势能增加，扰动后物体就要自动地回到原来势能较小的位置。

（2）不稳定平衡：当物体达到平衡后，受到微小扰动而偏离平衡位置时，如果该物体在各力或力矩的作用下将继续偏离平衡位置而不会再回到平衡位置，这种平衡称为不稳定平衡。

例如，带负电的小球在两个带等量正电荷中点时的平衡状态就可视为不稳定平衡。

从能量角度看，所谓不稳定平衡是指物体处于势能最大时的平衡。

使它离开平衡位置，外界不必对它做功。

任何微小扰动，总引起重力对它做功，势能减小，这样它将继续减小势能，再也不可能回到原来那个势能最大的位置。

（3）随遇平衡：如果平衡物体受外界微小扰动而偏离平衡位置时，该物体所受合力或合力矩仍为零，并能在新的位置继续保持平衡，这种平衡称为随遇平衡。

例如，与液体密度相同的实心物体浸没在该液体内部的平衡状态就可称为随遇平衡。

从能量角度看，所谓随遇平衡是指处于平衡状态的物体，在受到微小扰动后，势能始终保持不变，因此可以在任意位置继续保持平衡。

如何来判断物体的平衡种类？常用的方法有以下几种。

（1）受力（力矩）分析法：当质点偏离平衡位置时，如果所受外力指向平衡位置，则是稳定平衡；如果外力背离平衡位置，则是不稳定平衡；如果外力为零，则是随遇平衡。

平衡的种类及判断方法
一、平衡的种类1、稳定平衡：物体处于势能最小位置时的平衡，当物体受到微扰离开平衡位置后势能增大，外力做负功使物体回到平衡位置。

2、不稳定平衡：物体处于势能最大位置时的平衡，当物体受到微扰离开平衡位置后势能减小，外力做正功使物体偏离平衡位置。

3、随遇平衡：物体处于平衡时，受到微扰后势能不变，可以在任意位置继续保持平衡。

二、判断方法：1、受力分析法：假设一个微扰，合力指向平衡位置为稳定平衡；合力背离平衡位置为不稳定平衡；合力为零为随遇平衡。

2、力矩比较法：假设一个微扰，力矩使物体回到平衡位置的为稳定平衡；力矩使物体偏离平衡位置的为不稳定平衡；合力矩为零的是随遇平衡。

3、重心升降法：假设一个微扰，重心升高的为稳定平衡，重心降低的为不稳定平衡，重心高度不变的为随遇平衡。

4、支面判断法：重力作用线经过支面的为稳定平衡，反之为不稳定平衡。

dS0 因而达到平衡态后，熵有最大值，且不变化。
设 想 此 时 有 一 个 偏 离 平 衡 态 的 虚 变 动 ， 则 有 ：
S1S2S0
2
平 衡 态 的 条 件 是 ： 1S0(平 衡 判 据 ） 2S0（ 稳 定 性 判 据 ）
由 热 力 学 第 一 、 二 定 律 ：
dUTdSdW 系
1
等熵、无外功的系统过程：
在等温不做功的情况下： dF 0
由此可得： 等温不做功的系统中进行的过程， 系统的自由能绝不会增加，而平衡 对应于自由能F取最小值的宏观态
若将系统对外做功分为膨胀功与非膨胀功，有： dW系 PdV dW系
有之前1式：
dU TdS dW系 作勒让德变换：
dG SdT VdP dW系
同理分析：
T T P P
(热平衡条件） (力学平衡条件） (相平衡条件）
将 稳 定 性 判 据 2 U 0 应 用 于 热 力 学 系 统 ：
2 U 2 S U 2 V S 2 2 S 2 U V SV V 2 U 2 SV 2 0
写成二次型的形式
由2式,同时T
=
U S
V
:
2U
S2
V
T S
V
T U
V
U S
V
T CV
0
（ T 0 ) C V d Q 系 d T V 0
具体分析
热平衡时: T系 =Ta
由系统内部的涨落，使得: T系>Ta
此 时 ,热 量 从 系 统 传 向 外 界 ， 则 : dQ系0
代入热平衡稳定性条件：
U1U2U0
2
1U0 （平衡判据） 2U0（平衡稳定性判据）
热力学势 平衡判据 （熵除外）