KWALIFIKACJA TWO7 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 24.
Stan równowagi obojętnej przedstawiony jest na rysunku
Ilustracja przedstawia cztery diagramy, które ilustrują różne stany równowagi obiektów.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Równowaga obojętna występuje wtedy, gdy po małym przechyle statek nie ma ani wyraźnego momentu prostującego, ani wywracającego. W ujęciu stateczności początkowej odpowiada temu przypadek GM = 0, czyli gdy metacentrum pokrywa się ze środkiem ciężkości. Na rysunku należy wskazać schemat z takim układem punktów.

Pełne wyjaśnienie:

W teorii stateczności statku rozróżnia się trzy podstawowe stany równowagi po niewielkim przechyle: trwałą, obojętną i chwiej­ną. Pytanie dotyczy równowagi obojętnej, czyli takiej sytuacji, w której po wykonaniu małego przechyłu statek nie ma tendencji ani do samoczynnego powrotu do położenia wyprostowanego, ani do dalszego "uciekania" w przechył.

Kluczowym parametrem jest wysokość metacentryczna GM (odległość między środkiem ciężkości G a metacentrum M). Dla małych kątów przechyłu:

  • gdy GM > 0, powstaje moment prostujący – jest to równowaga trwała (statek "wraca");
  • gdy GM = 0, moment prostujący w przybliżeniu zanika – jest to równowaga obojętna;
  • gdy GM < 0, powstaje moment wywracający – jest to równowaga chwiejna (przechył narasta).

Na typowym schemacie rysunkowym rozpoznajesz to po położeniu punktów: w stanie obojętnym metacentrum M pokrywa się z G (albo wysokość GM jest pokazana jako zerowa). Wtedy linia działania siły wyporu po małym przechyle nie wytwarza ramienia, które tworzyłoby moment prostujący lub wywracający.

Dlaczego pozostałe, często spotykane schematy nie pasują do równowagi obojętnej?

  • Schemat z M wyraźnie powyżej G przedstawia równowagę trwałą – pojawia się dodatnia stateczność początkowa i moment prostujący.
  • Schemat z M poniżej G odpowiada równowadze chwiejnej – przechył będzie się pogłębiać, bo moment ma zwrot wywracający.
  • Schematy, w których nie da się ocenić relacji G–M (np. brak oznaczeń lub inne zjawisko), nie opisują wprost równowagi obojętnej.

W praktyce nawigator powinien kojarzyć, że równowaga obojętna (GM≈0) oznacza "brak zdecydowanej reakcji" na małe przechyły i jest sygnałem, że zapas stateczności początkowej jest minimalny. W zadaniu egzaminacyjnym rozstrzygające jest jednak wyłącznie rozpoznanie właściwego schematu na rysunku.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Równowaga obojętna to stan, w którym po małym przechyle statek nie ma tendencji ani do powrotu do pionu, ani do dalszego przechylania się. W ujęciu stateczności początkowej odpowiada temu przypadek, gdy wysokość metacentryczna jest równa zeru (GM = 0).
Na schemacie szukaj układu, w którym metacentrum M pokrywa się ze środkiem ciężkości G albo odcinek GM jest pokazany jako zerowy. Taki rysunek oznacza brak ramienia momentu prostującego dla małych przechyłów.
Dla małych kątów przechyłu zwrot i "siła" powrotu zależą od znaku GM. Jeśli metacentrum jest dokładnie w punkcie G, linia działania siły wyporu nie tworzy skutecznego ramienia względem ciężaru, więc nie powstaje moment, który prostowałby lub wywracał statek.
Równowaga trwała występuje, gdy GM > 0 i po przechyle powstaje moment prostujący, więc statek wraca do pionu. Równowaga obojętna odpowiada GM = 0 – statek po przechyle może pozostać w nowym położeniu, bez wyraźnej tendencji do powrotu.
GM może zbliżyć się do zera przy niekorzystnym rozmieszczeniu mas (np. zbyt wysoko położony środek ciężkości), niewłaściwym balastowaniu lub zmianie warunków załadunku. W praktyce jest to stan niepożądany, bo zapas stateczności początkowej jest minimalny.
Nie zawsze oznacza natychmiastowe zagrożenie, ale jest sygnałem ostrzegawczym: przy GM≈0 statek słabo reaguje na małe przechyły i ma bardzo mały zapas stateczności początkowej. W warunkach falowania lub przy przemieszczeniach ładunku łatwiej wejść w stan chwiejny.
Częsty błąd to mylenie stanów: uznanie, że "brak powrotu" oznacza od razu chwiejność, choć to może być neutralność. Inny błąd to wybieranie rysunku "najbardziej stabilnego wizualnie", bez sprawdzenia relacji położeń punktów G i M.
Metacentrum (M) to punkt, względem którego dla małych przechyłów ocenia się stateczność początkową. Położenie M względem środka ciężkości G decyduje o znaku GM, a więc o tym, czy powstaje moment prostujący (GM>0), brak momentu (GM=0) czy moment wywracający (GM<0).
Warto przećwiczyć trzy klasyczne schematy: M powyżej G (trwała), M w G (obojętna), M poniżej G (chwiejna). Rysuj je samodzielnie i opisuj, co dzieje się po małym przechyle. Na egzaminie najpierw sprawdź relację G–M, dopiero potem wybieraj odpowiedź.
W tym typie zadania zwykle nie. Kluczowe jest rozumienie definicji i interpretacja rysunku: neutralność oznacza GM równe zeru. Obliczenia GM pojawiają się w innych zadaniach, gdy podane są dane o masach, położeniach i wyporności.
info

Statystycznie 52% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Eksperci podkreślają: "Równowaga obojętna występuje wtedy, gdy po małym przechyle statek nie ma ani wyraźnego momentu prostującego, ani wywracającego."

Źródła:

  • International Maritime Organization (IMO), International Code on Intact Stability, 2008 (2008 IS Code), Part A – General, definicje i kryteria związane z GM
  • Rawson, K.J., Tupper, E.C., "Basic Ship Theory", rozdziały dotyczące stateczności poprzecznej i metacentrum (definicja GM oraz interpretacja stanów równowagi)
  • US Naval Academy (USNA), "Principles of Naval Architecture" / materiały dydaktyczne dot. stability: sekcje o metacentric height (GM) i stable/neutral/unstable equilibrium (materiały kursowe akademii)

Materiały:

  • Podręcznik budowy/statyki okrętu: rozdział o metacentrze i wysokości metacentrycznej
  • Materiały szkolne z zakresu "stateczność statku" (schematy: trwała/obojętna/chwiejna)
  • Ćwiczenia rysunkowe: interpretacja położeń G, B, M i kierunku działania siły wyporu

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego