Warunki pływania ciał

Pływanie ciał po powierzchni cieczy

Ciało będzie pływało po powierzchni cieczy, jeśli jego siła wyporu przy maksymalnym zanurzeniu będzie większa niż ciężar tego ciała.

Gdy ciało pływa po powierzchni wody siła ciężkości jest równoważona przez siłę wyporu (siły ciężkości i wyporu mają równe wartości, ale przeciwne zwroty). Oczywiście jeśli ciało nie jest całkowicie zanurzone, to siła wyporu ma jeszcze pewien „zapas”, dzięki któremu nawet zwiększenie ciężaru ciała nie spowoduje od razu jego zatonięcia, bo automatycznie może wzrosnąć siła wyporu. Do momentu aż zanurzy się całe.

Pływanie ciał całkowicie zanurzonych

Nieco inaczej wygląda sytuacja ciał całkowicie zanurzonych – łodzie podwodne, zatopione obiekty, balony, tonące przedmioty itd.

Tutaj mamy dwie główne możliwości

1. siła wyporu jest mniejsza od siły ciężkości – ciało tonie.
2. siła wyporu jest większa od siły ciężkości –  ciało wypływa unosząc się do góry.

Na pograniczu tych dwóch przypadków jest jeszcze trzeci:

3. siły wyporu i ciężkości są sobie równe – wtedy ciało pozostaje w bezruchu unosząc się w płynie

Powyższy opis zachowania ciała odnosi się tylko do sytuacji, w których początkowo ciało znajdowało się w bezruchu. Jeśli wcześniej nadano mu prędkość może ono chwilowo poruszać się niezgodnie z powyższymi zasadami (do momentu, w którym tarcie płynu nie spowoduje jego zatrzymania).

Prawo Pascala

Prawo Pascala-prawo to zostało odkryte w 1647, jest jednym z podstawowych praw hydrostatyki: Ciśnienie zewnętrzne przenoszone jest w płynie znajdującym się w zamkniętym naczyniu jednorodnie we wszystkich kierunkach. W statycznym płynie siła jest przenoszona z prędkością dźwięku i działa prostopadle na całą powierzchnię ograniczającą płyn lub wyróżnioną wewnątrz niego. Zasadę tę wykorzystuje się w podnośniku hydraulicznym, oponie pneumatycznej i podobnych urządzeniach.
Prawo to opisane jest wzorem!!

gdzie :
- p(ro) - gęstość płynu
-g - przyśpieszenie ziemskie
- h1,h2 - wysokość

Jednostki
- Pascal
Pa= N/m2
- Atmosferyczne
at= kg/cm2
- Słupa wody
msw= 0,1 at= 98 hektopascali
Zastosowanie prawa Pascala w życiu :
- pompowanie dętki
- układy hamulcowe
- urządzenia hydrauliczne

Ciśnienie hydro- aerostatyczne

Ciśnienie jakie wywiera na otaczające ciała ciecz nie będąca w ruchu nazywa się ciśnieniem hydrostatycznym.
Analogiczne ciśnienie w gazie określane jest mianem ciśnienia aerostatycznego.
W przypadku obu rodzajów ciśnień - hydrostatycznego, i aerostatycznego - obserwujemy zależność wartości tego ciśnienia od głębokości:
- im większe zanurzenie, tym większe ciśnienie.
Wynika to z faktu, że mechanizmem to ciśnienie wywołującym jest nacisk (ciężar) ze strony słupa płynu położonego nad punktem pomiaru - im wyższy słup, typ większy nacisk Np. na Ziemi ciśnienie w wodzie (ciśnienie hydrostatyczne) zwiększa się co 10 m o jedną atmosferę (1 atmosfera to ok. 100 tys. paskali).
Inny wniosek z tego faktu wynikający to fakt, że ciężar słupa powietrza nad nami jest równy ciężarowi słupa wody o wysokości 10m (a jest to nie byle co, bo 10 ton wody na każdy metr kwadratowy!).

W celu obliczenia wartości ciśnienia hydrostatycznego posługujemy się wzorem:

p = ρ_cieczy · g· h

Znaczenie symboli:
p – ciśnienie hydrostatyczne (w ukł. SI w paskalach Pa)
g – przyspieszenie grawitacyjne (ziemskie) (w ukł. SI w m/s²).
h – głębokość zanurzenia w cieczy (w ukł. SI w metrach m)

Działanie prasy hydraulicznej

Prasa hydrauliczna – urządzenie techniczne zwielokrotniające sile nacisku dzięki wykorzystaniu zjawiska stałości cisnienia w zamkniętym układzie hydraulicznym.
Prosta prasa hydrauliczna zbudowana jest z dwóch połączonych ze sobą cylindrów, które są wypełnione olejem hydraulicznym i zamknięte szczelnymi tłokami. Cylinder roboczy ma zwykle znacznie większą średnicę niż cylinder spełniający rolę pompy. Jeśli działamy określoną siłą na tłok pompy, to na tłok roboczy działa znacznie większa siła.
Tłok pompy o powierzchni S₁, na który działa siła F₁, wywołuje w układzie ciśnienie p:

Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie to rozchodzi się we wszystkich kierunkach i działa ono także na tłok roboczy o powierzchni S₂ wywołując siłę F₂

Z powyższego wzoru wynika, że siła działająca na tłok roboczy jest tyle razy większa od siły działającej na tłok pompy ile razy powierzchnia tłoka roboczego jest większa od powierzchni tłoka pompy.

Prawo Archimedesa

Prawo Archimedesa to podstawowe prawo hydro- i aerostatyki. Na ciało zanurzone w płynie (cieczy lub gazie) działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła jest przyłożona w środku ciężkości wypartego płynu.
Jak zrozumieć prawo Archimedesa?

Wzór na siłę wyporu:

Fw= Vc*p*g

Fw- siła wyporu
Vc- objętość ciała
p- gęstość cieczy
g- przyciąganie ziemskie

Stara wersja prawa: Ciało zanurzone w cieczy lub gazie traci pozornie na ciężarze tyle, ile waży ciecz lub gaz wyparty przez to ciało.

Legenda głosi, że król Syrakuz zwrócił się do Archimedesa, aby ten zbadał, czy korona, którą wykonał dla Hierona II pewien syrakuzański złotnik, zawiera tylko złoto, czy jest to jedynie pozłacane srebro. Archimedes długo nad tym rozmyślał, aż wreszcie pewnego razu w czasie kąpieli w wannie poczuł jak w miarę zanurzania się w wodzie ciężar jego ciała się zmniejsza. Oszołomiony swoim odkryciem, wyskoczył z wanny i z okrzykiem Eureka! (Heureka, gr. ηὕρηκα – "znalazłem") nago wybiegł na ulicę i udał się do króla. Po otrzymaniu odpowiedniej wartości dla ciężaru właściwego korony Archimedes porównał ją z ciężarem właściwym czystego złota – okazało się, że korona nie była z niego wykonana.

Oceny blogów klasy 4TH1

ABS- to układ stosowany w pojazdach mechanicznych w celu zapobiegania blokowaniu się kół podczas hamowania, jako element układu hamulcowego.

 
Zasada działania- Utrata sterowności samochodu podczas hamowania następuje, gdy koła z co najmniej jednej osi samochodu przestają się obracać. Wówczas różnice sił hamowania na poszczególnych kołach wprawiają samochód w ruch obrotowy wokół osi pionowej. By zapobiec temu zjawisku, wprowadzono system zapobiegający blokowaniu (zatrzymywaniu) kół podczas hamowania. System naśladuje hamowanie impulsowe ale robi to znacznie dokładniej niż kierowca, gdyż pozwala na utrzymanie współczynnika poślizgu koła na poziomie 10-30%. W tych warunkach sterowność pojazdu zachowana jest na satysfakcjonującym poziomie (koła wciąż mogą przenosić stosunkowo wysokie siły poprzeczne odpowiedzialne za sterowność), a jednocześnie współczynnik przyczepności jest zbliżony do wartości współczynnika przyczepności przylgowej (najwyższej osiągalnej dla danej nawierzchni), co pozwala na skrócenie drogi hamowania.
System kontroluje obroty kół podczas hamowania i jeżeli kierowca naciśnie tak silnie na hamulec, że jedno z kół obraca się wolniej niż pozostałe, to system ABS zmniejsza na chwile siłę hamowania obwodu, w którym jest to koło lub tylko tego koła (w nowszych układach); jeżeli koło ponownie zacznie się obracać, siła hamowania jest ponownie zwiększana. Cykle redukcji siły hamowania są bardzo szybkie.



Filmik przedstawia sposób działania ABS 

 

MECHANIZMY HAMUJĄCE- to ta część układu, w której bezpośredni wytwarzane są siły przeciwdziałające ruchowi lub zapewniające unieruchomienie pojazdu. Ze względu na konstrukcję stosowane w pojazdach hamulce można podzielić na: 1.hamulce bębnowe, w których częścią ruchomą jest bęben cylindryczny przytwierdzony do piasty koła. Może on być żeliwny, stalowy lub aluminiowy ze stalową wkładką (w motocyklach), jego wewnętrzna powierzchnia ma postać szlifowanej gładzi. Do gładzi tej dociskane są podczas hamowania półkuliste szczęki hamulcowe z przymocowanymi do nich okładzinami ciernymi. 2. hamulce tarczowe-w których elementem ruchomym jest przytwierdzona do piasty koła tarcza o szlifowanych dwustronnie płaszczyznach. Do tarczy dociskane obustronnie są okładziny cierne w postaci tzw.klocków hamulcowych zamocowanych w prowadnicach umożliwiających ich przesów poprzeczny w stosunku do powierzchni tarczy i objęte z dwóch stron zaciskiem wyposażonym w siłowniki dociskające. Zwalniacz - 1. zwalniacz silnikowy, w którym silnik połączony z kołami napędowymi powoduje opóźnienie poruszającego się pojazdu poprzez ograniczenie zasilania paliwem, dławienie zasilania powietrzem, dławienie wypływu spalin lub modyfikacji czasów otwarcia zaworów. 2. zwalniacz hydrodynamiczny, w kórym efekt zwalniający uzyskuje się poprzez działanie płynu na części składowe połączone z jednym lub wieloma kołami lub elementami przeniesienia napędu pojazdu połączonymi z kołami. 3. zwalniacz elektromagnetyczny – efekt opóźnienia jest uzyskiwany w wyniku działania pola magnetycznego na obracającą się tarczę metalową połączoną z jednym lub wieloma kołami lub elementami przeniesienia napędu pojazdu połączonymi z kołami.

PROCES HAMOWANIA