19763

Розрахунок сили тиску на плоскі та криволінійні поверхні

Практическая работа

Физика

Практична робота №1 Розрахунок сили тиску на плоскі та криволінійні поверхні Мета роботи: закріпити знання курсантів з теми Гідростатика за допомогою розвязування задач Прилади і матеріали: конспект лекцій зразок звіту лінійка олівець довідник з гідравліки....

Украинкский

2013-07-17

79 KB

46 чел.

Практична робота №1

Розрахунок сили тиску на плоскі та криволінійні поверхні

Мета роботи: закріпити знання курсантів з теми “Гідростатика” за допомогою розв’язування задач

Прилади і матеріали: конспект лекцій, зразок звіту, лінійка, олівець, довідник з гідравліки.

Теоретичні відомості

Гідростатика – розділ гідромеханіки, який вивчає закони рівноваги рідини, яка знаходиться під дією зовнішніх та внутрішніх сил, та умови рівноваги тіл, занурених у рідину.

Основні характеристики рідини:

  1.  Густина: , одиниці вимірювання ; (вода ρ=103 кг/м3);
  2.  Питома вага: , одиниці вимірювання ; (вода γ=9806 Н/м3);
  3.  Питомий об’єм: ,  ; (вода υ=10-3 кг/м3 );
  4.  Стискання: коефіцієнт стискання - ; (вода βV=4,9*10-10 м2/Н);

модуль стискання - ;

  1.  В’язкість: коефіцієнт динамічної в’язкості - ;

кінематична в’язкість - ;

  1.  Поверхневий натяг;
  2.  Розчинність газів у рідинах;
  3.  Кипіння: кавітація – утворення бульбашок в області низького тиску, перенесення в область високого тиску та їх конденсація ударного характеру (місцеве підвищення тиску).

Гідростатичний тиск P – тиск з боку нерухомої рідини на поверхню площею S (тіло). Одиниці вимірювання в системі СІ: P – [1 Па]; на практиці зустрічаються - [1 м. в. ст.], [1 кгс/см2], [1 атм].

Властивості гідростатичного тиску:

  1.  завжди діє по нормалі (перпендикулярно) до площини та є стискаючим;
  2.  в будь-якій точці всередині рідини в усіх напрямках однаковий, т.б. не залежить від кута нахилу площини, на яку діє.

Основне рівняння гідростатики:

P = P0 + Pнад =

= P0 + ρgh

Гідростатичний тиск в будь-якій точці рідини P на глибині h дорівнює сумі поверхневого тиску P0 та надлишкового тиску (ρgh), створеного стовпом рідини h.

Якщо вибрати довільну горизонтальну поверхню ОО’, то   z – нівелірна висота;

– гідростатичний напір,

– п’єзометрична висота.

Закон Паскаля:

Тиск, прикладений до зовнішньої поверхні рідини, який не порушує її рівновагу, передається всім точкам цієї рідини.

Технічне застосування – гідравлічний прес, для якого:

,

де F1, F2 – сили, прикладені до поршнів пресу; S1, S2 – площі поверхонь цих поршнів (d1, d2 – їх діаметри); η – коефіцієнт корисної дії механізму (0,75÷0,85).

Дія рідини на плоску поверхню:

  1.  Середня сила тиску на дно посудини: , де Fт – сила тиску; Pп – повний тиск на дні посудини; Sосн – її площа основи.
  2.  Середня сила тиску на бічну поверхню (грань) посудини: ,

де Fт – сила тиску; Pс – тиск на бічну поверхню посудини в центрі тяжіння; Sб.п. – площа бічної поверхні; hc – глибина центру тяжіння (для вертикальної прямокутної б.п. hc=2/3*hп).

Дія рідини на криволінійну поверхню:

Повна сила гідростатичного тиску (на циліндричну поверхню) посудини: ,  де ;

де Fр.в., Fр.г.– горизонтальна та вертикальна реакції поверхні; Sг – площа вільної поверхні; Sв– площа кривої поверхні; hc – глибина центру тяжіння

Закон Архімеда:

На тіло, занурене в рідину, діє виштовхувальна сила, направлена вертикально в гору і дорівнює вазі рідини, яку витісняє тіло.

де FА – виштовхувальна сила; F – рівнодійні сил гідростатичного тиску F1, F2; ρр – густина рідини; V – об’єм тіла.

FА прикладена до центру водовиміщення т.D.

Запитання для самоперевірки:

  1.  Що називається гідромеханікою, гідравлікою? Чим відрізняються? Що вони вивчають?
  2.  Що називається гідростатикою, гідродинамікою?
  3.  Історія розвитку гідромеханіки (5 етапів).
  4.  Що таке рідина, ідеальна рідина?
  5.  Види дій на рідину, їх характеристика.
  6.  Фізичні властивості рідини. Густина, питома вага, питомий об’єм, стисливість, в’язкість, поверхневий натяг, кипіння, кавітація, розчинність газів.
  7.  Гідростатичний тиск, його визначення, властивості.
  8.  Основне рівняння гідростатики. Закон Паскаля.
  9.  Застосування закону Паскаля, гідравлічний прес.
  10.  Дія гідростатичного тиску на плоску вертикальну та горизонтальну поверхні. Гідростатичний парадокс.
  11.  Дія гідростатичного тиску на криволінійну поверхню.
  12.  Закон Архімеда. Умови плавання тіл. Плавучість, остійність.


Задачі:

  1.  До 5 л. антифризу (ρ=800 кг/м3) додано 5,5 л. води для одержання
    10,5 л. суміші. Визначити густину і питому вагу суміші.
  2.  Визначити густину морської води на глибині 300 м, де надлишковий тиск дорівнює 3,08 МПа.
  3.  Визначити підвищення тиску ΔP, при якому початковий об’єм води зменшиться на 15%.
  4.  Визначити кінематичну в’язкість морської води, якщо її густина ρ=1,028т/м3, а динамічна в’язкість η=1,205*10-5 Нс/м2. (Яка температура води?) [Фукельман, с.13-14]
  5.  Вода при температурі 8оС займає в посудині об’єм V=4 м3. Яким стане об’єм води, якщо на її поверхні створити тиск P=200 атм?
  6.  * Визначити зміну об’єму води при збільшенні температури від 10оС до 20оС. Об’єм води до нагрівання дорівнює 6 м3.

  1.  Визначити силу тиску води на плоску вертикальну стінку і знайти положення центру тиску. Стінка прямокутна з шириною 5м і висотою 8м. Прийняти, що верх стінки збігається з вільною поверхнею.
  2.  З якою силою діє вода на прямокутну греблю висотою 70 м і шириною 120 м, якщо водосховище заповнене водою доверху? (2880 МН)
  3.  Визначити тиск води на дно судна, якщо осадка судна 8м, густина забортної води ρ=1,011 т/м3.
  4.  Визначити силу тиску на дно конічного резервуару, заповненого водою (Н=2м), на верхню частину якого діаметром 0,5м діє сила 3000 Н. Діаметр дна 1м. (27402 Н, 27,4 м)
  5.  Круглий отвір у вертикальній стінці відкритого резервуару з водою перекрито сферичною кришкою діаметром 1 м. Глибина занурення центра ваги кришки 2м. Визначити силу тиску на кришку і напрямок її дії відносно горизонту.
  6.  Визначити навантаження на стійку перебірки при затопленні одного із суміжних відсіків на висоту Н=5,5м водою з ρ=1,011 т/м3. Відстань між стійками l=0,6м. Який характер епюри тиску?
  7.  * Визначити висоту наливу нафти в танк, якщо манометр, який встановлений на висоті 3м від дна, показує 0,5атм; густина нафти
    ρ=920 кг/м3.
  8.  * До кришки бочки радіусом 20 см прикріплена довга трубка з внутрішнім радіусом 0,3 см. При заповнені бочки водою так, що вода в трубці піднялася на 12 м, бочка розривається. Визначити масу води в трубці, яка сила діє на кришку бочки? (84,78 г, 3,7 кН)
  9.  * Знайти величину тиску на поверхню рідини в закритому резервуарі, якщо вода в п’єзометрі піднялася на 1,2 м, а точка підключення п’єзометра на 0,6 м?

  1.  Камінь масою 80 кг лежить на дні водоймища. Об’єм каменя
    3,4*10
    4 см3. Яка потрібна сила щоб відірвати камінь від дна.
  2.  Чому дорівнює виштовхувальна сила, що діє в атмосфері на резервуар з водою об’ємом 4700 м3? (59,4 кН)
  3.  Площа поперечного перерізу вантажного судна по ватерлінії 3100 м2. Осадка судна після його завантаження 6,1 м. Визначити масу вантажу. (19000 т)

Рекомендована література:

  1.  Н.Г. Латушина и др. Техническая термодинамика с основами теплопередачи и гидравлики. Л.: Машиностроение, 1988. Розділ 3.
  2.  Б.Ф.Левицький, Н.П. Лещій. Гідравліка. Загальний курс. Львів: Світ, 1994р.
  3.  Я.И. Вайткунский и др. Гидромеханика, Л.: Судостроение, 1982
  4.  А.М. Мхитарян. Гидравлика и гидромеханика. ГИЗ ТЛ УССР, 1978
  5.  Д.В. Штернлихт., Гидравлика. М.: Энергия, 1984
  6.  Задачник по гидравлике, гидромашинам, гидропроводу., под редакцией Некрасова. М.: Высшая школа, 1989


P0

ha

za

hb

zb

B

z

O

O

Мал. 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37606. Исследование однородной линии в установившемся режиме 282 KB
  Минск 2013 Цель работы: Наблюдение основных режимов работы линии исследование частотных свойств входного сопротивления. Домашнее задание: По исходным данным таблицы 1 согласно варианту рассчитали длину линии которой эквивалентна данная искусственная линия содержащая 16 звеньев. Таблица 1 Вариант L0 мкГн км C0 пФ км r0 Ом км n0 1 620 21200 11 15 Определили частоту при которой на линии укладывается одна длина волны =16.
37607. Исследование характеристик метода доступа в сетях Ethernet 243.5 KB
  Мы добились схожих результатов с Ethernet, однако скорость увеличилась в 2 раза. Загруженности сети 100% соответствует интенсивность сети меньше 50.
37608. Проектирование и моделирование VHDL-описаний интегральных схем 124 KB
  Вывод: в ходе лабораторной работы изучили возможности языка VHDL и пакета ActiveHDL для проектирования заказных БИС
37609. Сценарий для утилиты Apache Ant, реализующий компиляцию 76 KB
  Каждый этап должен быть выделен в отдельным блок сценария; все переменные и константы, используемые в сценарии должны, должны быть вынесены в отдельный файл параметров; MANIFEST.MF должен содержать информацию о версии и о запускаемом классе.
37610. Изучение частотных характеристик мультивибратора Ройера в зависимости от величины нагрузки 310.5 KB
  Установив входное напряжение 30 В, путем изменения нагрузки, изменяем ток нагрузки до минимального возможного значения, фиксируя каждый раз значения токов Iвх , Iн, напряжения на нагрузке и частоты. Рассчитываем значения потребляемой мощности, выходной мощности и КПД
37611. Описание и моделирование регулярных (систолических) схем 289.5 KB
  Необходимо спроектировать VHDL-модель заданного устройства одним из указанных способов согласно требованиям, сформулированным к каждому варианту задания, разработать тестирующие воздействия и выполнить моделирование работы устройства.
37612. Проведение экспериментальных работ при исследовании переходных процессов в электрических цепях 115 KB
  На экране осциллографа получаем изображение зависимости напряжения и тока конденсатора от времени.Зарисовываем осциллограммы тока и напряжения на конденсаторе: Рассчитываем по осциллограмме постоянные времени разряда и заряда конденсатора по кривой uсt. На экране осциллографа получаем изображения зависимости тока и напряжения катушки от времени. Зарисовываем осциллограммы тока и напряжения катушки: Рассчитываем по осциллограмме постоянные времени при подключении и отключении катушки по кривой it.
37613. История государства и права зарубежных стран (ИГПЗС) 712 KB
  В силу конкретноисторического подхода к государственноправовым явлениям и процессам присущим тому или иному обществу на том или ином этапе его развития оперируя множеством фактов и событий политической жизни деятельности государств правительств классов и партий ИГПЗС ставит своей целью выявление исторических закономерностей развития государства и права. ИГПЗС тесно связана с другой юридической наукой и учебной дисциплиной Теорией государства и права также изучающей закономерности развития государства и права. Теория...
37614. Основи теорії транспортних процесів і систем 4.22 MB
  У цьому розділі вивчаються питання стосовно експлуатаційних властивостей транспортних засобів що використовуються для організації процесу перевезення вантажів та пасажирів. В країнах Азії до цих пір переміщення вантажів та людей за допомогою коромисел є дуже розповсюдженим. В умовах первинно общинного ладу для транспортування людей та вантажів використовувались найпростіші засоби включаючи в'ючних тварин. На сьогодні транспорт це одна із найважливіших галузей матеріального виробництва що виконує перевезення людей та вантажів.