Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Подготовка к лабораторной работе. 1. Изучить материал по теме данной работы в настоящем пособии, а также в рекомендованной литературе ([1]




1. Изучить материал по теме данной работы в настоящем пособии, а также в рекомендованной литературе ([1], С. 32-38, 93-98).

2. Выучить определения основных понятий и терминов темы (Приложение Б).

 

Основные термины и понятия:

– абсолютный покой;

– гидростатика;

– давление;

– законы равновесия;

– идеальная жидкость;

– избыточное давление;

– изотропная среда;

– массовые силы;

– относительный покой;

– плотность;

– поверхностные силы;

– поверхность уровня;

– равновесие;

– свободная поверхность;

– центр давления.

 

2.3 Теоретические сведения

 

В гидравлике жидкое тело (жидкость) рассматривается как сплошная среда, состоящая из отдельных материальных точек (частиц). Одним из основных свойств жидкости является текучесть. Текучесть заключается в большой подвижности отдельных частиц жидкости относительно друг друга. Проявляется текучесть в том, что жидкость всегда принимает форму того сосуда, в котором она находится, и не воспринимает воздействие сосредоточенных сил.

Все внешние и внутренние силы, воздействующие на жидкость, непрерывно распределены по ее объему или поверхности. В результате действия внешних сил внутри покоящейся жидкости возникает нормальное напряжение, называемое гидростатическим давлением. Гидростатическое давление равно пределу, к которому стремится отношение силы давления к площадке (рисунок 2.1), на которую она действует, при стремлении величины площадки к нулю, т.е. при стягивании площадки в точку.

 

Рисунок 2.1 – К определению силы давления жидкости

на плоскую поверхность

 

Гидростатическое давление характеризуется двумя свойствами:

1) гидростатическое давление в точке действует по нормали к площадке действия и направлено внутрь рассматриваемого объема жидкости, то есть является сжимающим;

2) величина давления в данной точке одинакова по всем направлениям, то есть не зависит от угла наклона площадки, на которую оно действует.

Величина гидростатического давления (рисунок 2.1) зависит от глубины погружения (h) рассматриваемой точки в объем жидкости, удельного веса g жидкости и величины давления в объеме над свободной поверхностью и подсчитывается по основному уравнению гидростатики:

р = ро + g × h , (2.1)

где g ×– удельный вес жидкости, равный произведению плотности на ускорение свободного падения, Н/м3;

Графическое изображение зависимости гидростатического давления от глубины погружения называется эпюрой давления. Эпюра гидростатического давления, действующего на вертикальную плоскую стенку, которая подвержена напору жидкости, имеющей глубину h, строится следующим образом. За начало координат принимается точка пересечения уровня поверхности жидкости со стенкой ОА. По горизонтальной оси, совпадающей с направлением гидростатического давления, откладывается в выбранном масштабе избыточные гидростатические давления, а по вертикальной оси – соответствующие глубины жидкости h. Первую точку берут на поверхности жидкости, где h=0 и р0 = рб. Вторую точку – у дна, где давление ризб = ρgh.

Рисунок 2.2 – Эпюра гидростатического давления

 

Полученные точки соединяют прямой линией. В результате получают эпюру избыточного гидростатического давления на плоскую вертикальную стенку в виде треугольника.

Аналогичным путем можно построить эпюры избыточного давления на любую стенку.

Рисунок 2.3 – Эпюра гидростатического давления при избыточном давлении над свободной поверхностью в сосуде

 

Сила гидростатического давления (F) жидкости на плоскую поверхность (см. рисунок 2.1) равна произведению площади поверхности S на величину гидростатического давления рс на глубине hc погружения центра тяжести рассматриваемой поверхности

F = рс × S = (ро + g × hc) S

или

F= ро × S + g × hc × S = Fо + Fc. (2.2)

 

Таким образом, результирующая сила складывается из двух составляющих:

– силы Fо давления в объеме над свободной поверхностью

Fо = pо × S;

– силы Fc весового давления на глубине погружения центра тяжести

Fc = g × hc × S.

Давление ро, приложенное к свободной поверхности, передается всем точкам жидкости по всему объему во всех направлениях без изменения величины (см. формулу (1.6) - закон Паскаля), то есть одинаково в любой точке рассматриваемого объема жидкости. Поэтому составляющая Fo приложена в центре тяжести (точка С) рассматриваемой площадки. Напротив, весовое давление (см. формулу (2.1) и рисунок 2.1) прямопропорционально глубине погружения. Поэтому точка приложения составляющей Fc (точка В) расположена ниже центра тяжести. Величина смещения точки В относительно точки С определяется по формуле:

, (2.3)

где Iс – момент инерции площадки S относительно оси, проходящей через ее центр тяжести, м4;

hс – глубина погружения центра тяжести площадки, м ;

S – площадь рассматриваемой площадки, м2.

Точка приложения результирующей силы F гидростатического давления (центр давления) находится между точками В и С (точка D). Величина смещения точки D относительно точки С вычисляется по формуле:

. (2.4)

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 48; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.005 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты