Механика жидкости и газа_ЛР_Версия_2. Программа работы
 Скачать 1.5 Mb.
|
«Определение гидростатического давления жидкости»Цель работы 1. Определить цену деления стрелочного манометра в атмосферах, Н/м2, Па, мм рт. ст. учитывая, что манометр имеет сто элементарных делений. 2. Определить плотность второй жидкости, считая, что в левом дифференциальном пьезометре – вода. Единичное гидростатическое давление зависит от глубины погружения точки и веса жидкости над данной точкой: p = gh, (1) где  – плотность жидкости (отношение массы жидкости к её объёму), кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2; h – расстояние от точки в объёме жидкости до свободной поверхности, м.Под свободной поверхностью понимается поверхность раздела фаз (например, жидкость – газ или жидкость – твёрдое тело). Если на свободную поверхность жидкости действует атмосферное давление Ро, то общее или абсолютное давление в точке жидкости будет рабс = р0 + ризб. (2) Выражения (1) и (2) называются основными уравнениями гидростатики и позволяют рассчитать абсолютное или избыточное давление в любой точке объёма жидкости, находящейся под действием одной массовой силы (силы тяжести) и одной поверхностной силы (силы давления на свободную поверхность). Практическая часть: Первый замер выполним с давлением на манометре в 3 единицы:
Высота жидкости в пьезометре измеряется по следующей формуле: h=pизб/pg Для измерения давления, равного одной атмосфере (9,81.104 Па), потребуется пьезометр с высотой трубки, заполняемой водой (плотность воды 1000 кг/м3 при температуре t=20 oC): h=9,81*104/(1000*9,81)=10м Давление в одну атмосферу можно выразить через другие единицы измерений: 1 атмосфера = 735,6 мм.рт.ст. = 10 м.вод.ст. = 1 кгс/см2 = 10 000 кгс/м2 = 98 100 н/м2 (Па). Внесем экспериментальные данные в таблицу 1:
Теперь вычисляем цену деления манометра: 1) Х атм - hH=3,6 м 1) Х1= (3,6*1)/10=0,36 атм=36477 н/м2(Па)=273.6 мм.рт.ст. 2) Х2= (6*1)/10=0,6 атм=60795 н/м2(Па)=456 мм.рт.ст. 3) Х3= (10,6*1)/10=1,06 атм=107.4 н/м2(Па)=805.6 мм.рт.ст. Занесем данные в таблицу 2
Теперь найдем плотность:
Соединим все данные и рассчитаем средние значения:
Выводы: определена цена деления стрелочного манометра в разных единицах измерения. Определена плотность жидкости в правом пьезометре. Получены навыки расчета давления с помощью пьезометров. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «Сила давления жидкости на плоскую поверхность» Цель работы: 1. Определение силы суммарного давления воды на плоскую стенку. 2. Расчет положения центра давления. 3. Построение эпюры давления и вычисление ее объема. Программа работы: Пройти входной контроль; Провести эксперимент; Выполнить расчеты и заполнить таблицу; Сделать выводы по работе. Теоретическая часть: Силу давления воды на крышку вычисляют, установив давление в центре тяжести крышки, что определяется глубиной его погружения. Глубину погружения центра тяжести крышки в момент открытия устанавливают двумя методами: непосредственно измерением:  ;из уравнения сил, действующих на крышку в момент открытия. Уравнение моментов составляют относительно оси, проходящей горизонтально через точку 0. Пренебрегая силой трения в блоках и в шарнире крышки, получим:  где е =  эксцентриситет гидростатического давления, м; Ic = bh3 / 12 = a4/12 sin3a – момент инерции крышки относительно оси, проходящей через центр тяжести ее и параллельно линии уреза;  – статический момент крышки относительно линии уреза.Решая уравнение моментов относительно hc, можно получить:  Правильность этого решения рекомендуется проверить самостоятельно. Используя полученное в опыте значение hс, необходимо установить ошибку измерения в процентах, приняв за истинное значение hc, полученное из уравнения моментов. Сила давления жидкости на наклонную поверхность (крышку затвора) определяют по уравнению: F = ghcS = ghca2/ Силу давления необходимо рассчитать также графическим методом, построив эпюру гидростатического давления и определив ее объем. Для построения эпюры давления находят гидростатическое давление на верхней кромке крышки в точке b и на нижней кромке в точке п (рис. 2.2): Р1 = g(Н – mn – а); Р2 = g(Н – mn).В пространстве эпюра давления будет представлять собой призму, имеющую в основании трапецию. Объем ее:  .Положение центра давления устанавливают расчетным путем по уравнению (2.2), где ус =  – расстояние в плоскости стенки от центра тяжести до линии уреза, м;  = – эксцентриситет гидростатического давления, м.Глубина погружения центра давления:  .Практическая часть: Проведя эксперимент, установили следующее:
Рассчитаем глубину погружения центра тяжести крыши в момент открытия: ;И остальные данные по теор. Части и занесем в таблицу:
Для эпюры имеющую в основании трапецию определим объем и yc – расстояние в плоскости стенки от центра тяжести. 
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
