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 €œГідростатика€ за допомогою розв’язування задач Прилади і матеріали: конспект лекцій зразок звіту лінійка олівець довідник з гідравліки....

Украинкский

2013-07-17

79 KB

42 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

36044. Экологические проблемы сельского хозяйства. Принципы безопасного применения пестицидов и агрохимикатов в сельском хозяйстве 32.5 KB
  Пестициды это химические или биологические препараты используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений сорными растениями вредителями хранящиеся в сельскохозяйственной продукции бытовыми вредителями и внешними паразитами животных а также для регулирования роста предуборочного удаления листьев дефолианты предуборочного подсушивания растений десиканты. В зависимости от объекта воздействия сорная растительность вредные насекомые теплокровные животные и химической природы пестициды подразделяются на: акарициды для...
36045. Понятие о фонеме и звуке. Система гласных и согласных фонем в РЯ 32.5 KB
  В языке действует строгий закон: отождествляются звуки различия между которыми связаны с разными условиями их произнесения. Звуки это разные звуки но говорящий обычно этой разницы не замечают: для них и [з˙] – одна языковая еденица. В словах бар бор бур звуки [а] [о] [у]. Все звуки находящиеся в пределах этой зоны отождествляются говорящими и воспринимаются как один и тот же звук.
36046. Консервативная политическая мысль России 19 века, ее черты 30.5 KB
  Основа К: идея традиции и преемственности как основа всякой творческой жизни сохранение традиции но что считать традицией Пол традиции Др Руси утрачены благодаря П1 петровские преобразования нельзя было считать традицией тк они еще не были укоренены в народе только в верхах инновации как традиции еще не закрепились прошло 100 лет. Чаадаев Философическое письмо славянофилы Хомяков Киреевский Аксаков Самарин поздние славянофилы Данилевский Россия и Европа теория лок цций Леонтьев Россию нужно подморозить задержать...
36047. Предмет и методология международных отношений 32.45 KB
  Во всех этих работах внимание исследователей концентрируется на определение предметной области науки о МО разграничении или неразграничении предметных полей наук международнополитических МО и мирополитических мировая политика исследований. Разграничение понятий объект и предмет науки о МО проводит П. Как у всякой науки понятие предмета уже чем понятие объекта.
36048. Физические характеристики Земли 32 KB
  Расстояние Земли от Солнца 1496 млн. км от Земли вокруг неё вращается естественный спутник Луна. С вращением Земли вокруг Солнца связана смена на Земле времён года а с вращением её вокруг оси – смена дня и ночи. Ось вращения Земли наклонена на 234 относительно её орбитальной плоскости это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год 36524 солнечных суток.
36049. Среда жизни 32 KB
  Среды жизни: почвенная водная наземновоздушная и среду организмов когда одни организмы становятся средой для других. К высокой плотности воды организмы адаптируются имея обтекаемую форму тела млекопитающие. Для регулирования водного баланса организмы используют 3 механизма: морфологический форма тела физиологический высвобождения воды из жиров белков и углеводов через испарение и органы выделения поведенческий выбор основного расположения в пространстве.
36050. Типы и причины колебания численности популяций. Стратегии выживания 32 KB
  К числу важнейших свойств П относится динамика численности особей и механизмы ее регулирования. Значительное отклонение численности особей в П от оптимальной связано с отрицательными последствиями для ее существования. В связи с этим П обычно имеют адаптационные механизмы способствующие как снижению численности если она значительно превышает оптимальную так и ее восстановлению если она уменьшается ниже оптимальных значений.
36051. Экологический менеджмент 32 KB
  Экологический менеджмент является одним из видов специального менеджмента представляет собой часть общей системы менеджмента изучающего основные принципы и закономерности управления организационная структура функции управления управленческий цикл стратегия управления планирование мотивация лидерство и др. Практическая реализация принципов устойчивого развития во многом определяется организацией и развитием систем производственноэкологического управления и экологического менеджмента. Основные принципы экологизированного менеджмента: –...
36052. Софисты и Сократ 32 KB
  Софисты делились на старших софистов к ним относятся: Протагор Горгий Гиппий на софистов Эристов которых так не любил Сократ: Продик Антифонт и на софистов политиков: Критий Фрасимах. Именно с эристами и вступил в схватку Сократ. Что касается самого Сократа то он родом из бедной семьи.