¿Puedo mover un petrolero?

Question

Digamos que estoy de pie en el borde de una cubeta de hormigón. Esta cuenca se llena con agua con sal y un barco flota en el agua cerca de la orilla de la cuenca. El barco no es ni anclado ni toque el fondo de la cuenca, con su casco. No hay olas, ya que la cuenca está cerrado (digamos que el barco fue llevado con una grúa) y no hay viento.

Mi pregunta es: ¿Cuán grande es la nave (en kilogramos) puedo mover si me empuje contra el barco? Asumir que mi fuerza está en la media de mediados de los veinte hombres.

Edit: me gustaría mover la nave de diez centímetros. En términos de cuánto tiempo estoy dispuesto a empujar: diez minutos.

Answer 1

Para trabajar la fuerza necesaria para mover un barco hay dos consideraciones:

1. la masa de la nave

2. el arrastre hidrodinámico debido al movimiento del barco a través del agua

A bajas velocidades, la fuerza es probable que sea dominado por la masa de la nave debido a que el arrastre es aproximadamente proporcional a la velocidad. La segunda ley de Newton nos dice que la aceleración de la nave está relacionado con la fuerza aplicada por:

$$ a = \frac{F}{m} $$

donde $F$ es la fuerza y $m$ es la masa de la nave. La distancia de la nave se mueve con el tiempo está dada por la SUVAT ecuación:

$$ s(t) = \tfrac{1}{2}at^2 $$

y sustituyendo $a$ le da:

$$ s(t) = \tfrac{1}{2}\frac{F}{m}t^2 $$

Tan sólo tendrás que decidir qué movimiento se consideran un mínimo razonable, que se determina $s$, ¿cuánto tiempo estás dispuesto a esperar, que determina el $t$, y la cantidad de fuerza que puede aplicar, lo que determina $F$. A continuación, puede calcular el correspondiente valor de $m$.