Wykorzystanie praw Archimedesa i Pascala

Prawo Archimedesa

To podstawowe prawo hydro- i aerostatyki, według którego na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu hydrostatycznego skierowana przeciwnie do ciężaru ciała, równa ciężarowi cieczy, która by się zawierała w objętości tego ciała i przyłożona w jego środku geometrycznym.

Wykorzystanie
- do obliczania gęstości danego ciała;
W cieczy
- łodzie podwodne – statki te mają możliwość manewrowania siłą wyporu i siłą ciężkości, dzięki czemu są w stanie zanurzać się i wynurzać.
- statki pływające po powierzchni – siła wyporu równoważy siłę ciężkości
W gazach
- balony, sterowce – manewrując ciężarem (balast) lub wartością siły wyporu (wypuszczanie gazu nośnego, lub zmiana jego ciężaru właściwego za pomocą podgrzewania).

WYPORNOŚĆ STATKU
Masa wody wypieranej przez statek zanurzony do konstrukcyjnej linii wodnicy równa jego masie całkowitej przy określonym stanie załadowania. Mierzona w t jest jednym z podstawowych parametrów jednostek pływających. Dla statków towarowych używa się też nośność statku lub pojemność załadowcza statku.

BALONY
Balony unoszą się w powietrzu, ponieważ siła wyporu na nie działająca może być większa niż siła ciężkości. Jeśli chcemy, aby balon się wznosił, musimy zwiększyć siłę wyporu (np. podgrzewając gaz w balonie), albo zmniejszyć siłę ciężkości (np. wyrzucając balast). Niestety, nie można balonem wznieść się dowolnie wysoko, ponieważ w górnych partiach atmosfery powietrze jest tak rzadkie (a więc i lekkie), że wyprodukowanie gazu od niego lżejszego staje się prawie niemożliwe (przynajmniej w tych warunkach w jakich ma funkcjonować gaz w powłoce balonu). Opuszczenie balonu wymagać będzie z kolei oziębienia gazu w balonie, lub wypuszczenia części tego gazu.

Jeśli balon ma utrzymywać się na stałej wysokości należy utrzymywać wartość siły wyporu na tym samym poziomie co siła ciężkości.

Używa się dwa podstawowe typy balonów:
-zawierające gaz na stałe lżejszy od powietrza, czyli wodór lub hel
- zawierające powietrze, które jest ogrzewane za pomocą palnika. Dzięki temu ogrzewaniu powietrze rozszerza się i staje się lżejsze. Jeśli sumaryczny ciężar powłoki balonu, gazu w tej powłoce oraz ładunku będzie mniejszy od uzyskanej tak siły wyporu, wtedy balon wzniesie się w powietrze.

Pierwsza metoda tworzenia balonów latających ma tę zaletę, że nie wymaga energii do tego, aby balon pozostawał w górze. Drugi sposób z kolei daje większą kontrolę nad wznoszeniem się i opuszczaniem.

Najlżejszym gazem używanym w balonach jest wodór. Ma on jednak jedną ogromną wadę - bardzo łatwo go zapalić (wodór jest wręcz wybuchowy). Dlatego znacznie bezpieczniejszym gazem używanym do wypełniania powłoki balonu jest hel. Jest on całkowicie niepalny, jednak jest cięższy i dlatego trzeba znacznie użyć większego balonu helowego niż wodorowego, aby unieść ten sam ładunek.

Prawo Pascala

Jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu.

Wykorzystanie
- pompowanie dętki, materaca
- układy hamulcowe (np. samochodów, roweru, tramwaju)
- dmuchanie balonów
- działanie urządzeń pneumatycznych (prasa pneumatyczna)
działanie urządzeń hydraulicznych (układ hamulcowy, podnośnik hydrauliczny, młot pneumatyczny, prasa hydrauliczna)
- pompa hydrauliczna
- hamulce pneumatyczne

UKŁAD HAMULCOWY SAMOCHODU
Aby zatrzymać pojazd kierujący naciska nogą pedał hamulca. Układ dźwigni przenosi i wzmacnia siłę nacisku na tłoczki pompy hamulcowej. Pompa tłoczy nieściśliwy płyn hamulcowy przez przewody hamulcowe do zacisków. Tłoczki zacisków naciskają na klocki hamulcowe. Klocki hamulcowe dociskane są do bocznej powierzchni tarcz hamulcowych. Tarcze są zamocowane do piast kół. W konsekwencji tarcie klocków o tarcze powoduje hamowanie kół jezdnych.

PRASA HYDRAULICZNA
Urządzenie techniczne zwielokrotniające siłę nacisku dzięki wykorzystaniu zjawiska stałości ciśnienia w zamkniętym układzie hydraulicznym. 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

MŁOT PNEUMATYCZNY
- rodzaj przenośnego urządzenia mechanicznego używanego głównie do prac budowlanych, w drogownictwie, w kopalniach. Działa na zasadzie ruchu sprężonego powietrza, które porusza z duża siłą swobodnie zamocowaną końcówką (najczęściej mającą kształt dłuta), mogącą wykonywać ruch posuwisty i kruszyć różnego rodzaju materiały (beton, asfalt, skały itp.).

W SAMOCHODACH - we wszystkich pompach i siłownikach - hydraulicznych i pneumatycznych.
Siłowniki - wspomaganie kierownicy, hamulce, zamki (w centralnym zamku), hamulce. Pompa wodna, pompa olejowa, pompa wtryskowa.