Сила давления жидкости на плоскую стенку
Сила давления жидкости на плоскую стенку равна произведению гидростатического давления рс в центре тяжести площади стенки на площадь стенки S, т.е.
Центр давления(точка приложения силы F)расположен ниже центра тяжести площади или совпадает с последним в случае горизонтальной стенки. Расстояние между центром тяжести площади и центром давления в направлении нормали к линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью жидкости равно
где J0 – момент инерции площади стенки относительно оси, проходящей через центр тяжести площади и параллельной линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью; ус – координата центра тяжести площади. Сила давления жидкости на криволинейную стенку, симметричную относительно вертикальной плоскости, складывается из горизонтальной FГ и вертикальной FВ составляющих:
Горизонтальная составляющая
Вертикальная составляющая Относительный покой жидкости - это равновесие ее в движущихся сосудах, когда помимо силы тяжести на жидкость действует вторая массовая сила - сила инерции переносного движения, причем эта сила постоянна по времени. Возможны два случая относительного покоя жидкости: в сосуде, движущемся прямолинейно и равноускоренно, и в сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью. В обоих случаях поверхности уровня, т.е. поверхности равного давления, и в том числе свободная поверхность жидкости, принимают такой вид, при котором равнодействующая массовая сила нормальна к этим поверхностям во всех их точках. В сосуде, движущемся прямолинейно и равноускоренно, поверхности уровня будут плоскими. В сосуде, равномерно вращающемся вокруг вертикальной оси, поверхности уровня представляют собой параболоиды вращения, ось которых совпадает с осью вращения сосуда. Уравнение поверхности уровня (в частности, поверхности жидкости в открытом сосуде) в цилиндрических координатах (r, z) имеет вид
где z0 – вертикальная координата вершины параболоида поверхности уровня; r, z – координаты любой точки поверхности уровня. Закон распределения давления по объему жидкости, вращающейся вместе с сосудом, выражается уравнением
где р0 – давление в точке с координатами r = 0, z = z0. Таким образом, повышение давления в жидкости, возникающее вследствие ее вращения, равно
Примеры решения задач
Пример 1. Определить абсолютное и избыточное гидростатическое давление Решение: Согласно основного уравнения гидростатики абсолютное гидростатическое давление в точке А определится:
Избыточное давление в точке А равно: Пьезометрическая высота для точки А равна: Можно отметить, что пьезометром удобно измерять только относительно малые давления, в противном случае требуется большая высота пьезометра, что неудобно в эксплуатации. Определить эти же величины U – образным манометром, заполненным ртутью. По поверхности раздела Следовательно, избыточное давление в точке А уравновешивается весом столба ртути высотой Находим высоту ртутного столба
где
Пример 2. Определить давление в резервуаре Решение: Запишем условия равновесия для ртутного манометра для плоскости а) со стороны резервуара б) со стороны манометра тогда Таким образом, в резервуаре – вакуум, величина которого равна: Условия равновесия трубки 1
Пример 3.
Определить манометрическое давление в трубопроводе А (рис. 2.10), если высота столба ртути по пьезометру Решение: Находим давление в точке В. Точка В расположена выше точки А на величину
В точке С давление будет такое же, как в точке В, то есть
Определим давление в точке C, подходя, справа
Приравнивая оба уравнения, получаем
Отсюда манометрическое давление
Пример 4.
Определить все виды гидростатического давления в баке с нефтью на глубине Решение: 1. Абсолютное гидростатическое давление у дна 2. Избыточное (манометрическое) давление у дна 3. Избыточное давление создаваемое столбом жидкости 4. Избыточное давление на свободной поверхности Пример 5. Определить избыточное давление воды в трубе по показаниям батарейного ртутного манометра (рис. 2.12).
Отметки уровней ртути от оси трубы: Решение: Батарейный ртутный манометр состоит из двух последовательно соединенных ртутных манометров. Давление воды в трубе уравновешивается перепадами уровней ртути, а так же перепадами уровней воды в трубках манометра. Суммируя, показания манометра от открытого конца до присоединения его к трубе получим: Поможем в ✍️ написании учебной работы
Читайте также: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ![]() ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2894)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |