¿Por qué los barcos no zozobran si su centro de gravedad está por encima de su centro de flotabilidad?

Así que nuestro maestro nos mostró recientemente este diagrama de las fuerzas que actúan sobre un barco:

Diagrama de barco

Sin embargo, si inclinas un poco el barco para que el centro de gravedad esté ligeramente desplazado, seguramente habrá un efecto desbocado en el que todo el barco se inclinará más hasta que se vuelque. (Supongo que es un poco como poner un lápiz en la punta y que se caiga).

Obviamente esto no sucede en la vida real; los barcos vuelven a la vertical si están inclinados, pero ¿cómo podría ser esto así si su centro de flotabilidad está por encima de su centro de gravedad?

¡No olvides que cuando el barco se inclina, su centro de flotabilidad también se mueve!
El centro de flotabilidad también se mueve con el ángulo de inclinación, por lo que la respuesta es más compleja de lo que piensas.
Aquí hay una pregunta relacionada que hice hace mucho tiempo. ¿Por qué los cruceros no se vuelcan?: physics.stackexchange.com/questions/196244/…

Respuestas (2)

G no necesita estar por debajo de B.

Aunque la posición de G está fija en el barco (siempre que la carga, etc. esté fija en su lugar), la posición de B cambia a medida que el barco se inclina y cambia el perfil por debajo de la línea de flotación. Siempre que B se aleje más que G, habrá un momento de restauración que tenderá a enderezar el barco.

Para ser estable, G debe estar por debajo de M, el metacentro, que es una posición en la línea central alrededor de la cual B parece girar cuando la nave se inclina. La distancia GM, la Altura Metacéntrica determina el período de oscilaciones basculantes. Si GM es grande (como suele ser si G está por debajo de B), el período de oscilación es pequeño y la aceleración es alta, lo que es incómodo para los pasajeros/tripulación y potencialmente dañino para la carga y el barco.

El problema se resuelve manteniendo el centro de masa (CM) muy bajo en comparación con el centro de byoyancy (CB). Luego observe que la pareja que actuará después de inclinar el barco lo estabilizará. Precisamente por eso todos los barcos almacenan la mayor parte de sus mercancías en las bodegas de carga bajo cubierta. Un barco con mucha carga en la cubierta corre peligro de zozobrar. Sin embargo, incluso eso a veces se evita haciendo que los barcos queden completamente planos y asegurando la carga en la cubierta. Como tal, esto estabiliza el barco (verá este tipo en muchos portaaviones y también en grandes portaaviones).