Общие вопросы
Запишите основное уравнение гидростатики и объясните энергетический и геометрический смысл уравнения в целом и отдельных его слагаемых.
Запишите закон гидростатического давления, объясните входящие в него величины. Как зависит давление в покоящейся жидкости от давления на свободной поверхности и глубины погружения заданной точки?
Вопросы для самопроверки
Перечислить общие физические свойства жидкостей.
В чем состоит принципиальная разница между трением твердых тел и жидких частиц?
Какими двумя основными свойствами обладает гидростатическое давление в каждой точке покоящейся жидкости?
На основе каких свойств давления и какого закона распределения давления строятся эпюры гидростатического давления на наклонной плоскости?
Какие существуют способы измерения гидростатического давления?
Как измеряется гидростатический напор в данной точке покоящейся жидкости? Чем отличается напор от давления?
Как объяснить, почему давление на дно сосуда не зависит от формы сосуда?
Как определить аналитически и графически силу давления и центр давления жидкости на плоскую фигуру?
Как определить аналитически силу давления жидкости на сферическую или цилиндрическую поверхность?
Рис.2.1
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ УРАВНЕНИЯ Д,БЕРНУЛЛИ ДЛЯ ПОТОКА ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ
Цель работы. Проанализировать на основе эксперимента энергетический и геометрический смысл уравнения Д.Бернулли.
Доказать на основе анализа изменение вдоль течения полной механической энергии потока и её слагаемых, что уравнение Д.Бернулли демонстрирует закон сохранения энергии.
Построить напорную и пьезометрические линии.
Анализ уравнения Д.Бернулли проводится по визуальным наблюдениям на стенде за показаниями пьезометров и по пьезометрической и напорной линиям, построенным по опытным данным.
По показаниям пьезометров, установленных в поперечных сечениях на поворотах потока, проследить как центробежные силы изменяют гидростатический закон распределения давления и дать ответ, правомочно ли уравнение Бернулли для сечений с резко изменяющимся движением.
Рис.3.1
1 – труба; 2 – устройство для переброски потока; 3 – вентиль;
4 – мерный бачок; 5 – плоскость сравнения; 6 – пьезометрическая линия;
7 – напорная линия; 1 – 9 - номера сечений
Определить местные скорости в заданных точках по трубкам Пито. Дать анализ полученных значений в зависимости от координат точек измерения.
Описание установки и методики проведения эксперимента.
Экспериментальная установка (рис.3.1) представляет напорную трубу 1, состоящую из нескольких участков различных диаметров. Труба оканчивается коленом 2, которое может поворачиваться вокруг оси трубы. В характерных сечениях трубы установлены пьезометры. Расход регулируется вентилем 3 и измеряется объемным способом при помощи мерного бака 4. В нескольких сечениях установлены трубки Пито. Геометрические высоты сечений, расстояния между ними и диаметры участков трубы показаны на рис.3.1. Эти данные вносятся в табл.3.1.
Стенд включается вентилем 3. Медленно открывая его, устанавливают заданный режим. В опытах при малых расходах надо убедиться, что все пьезометры дают показания. При больших открытиях вентиля необходимо следить за уровнями пьезометров и не допускать перелива воды через них.
Через некоторое время, когда уровни воды в пьезометрах установятся, т.е. станут колебаться с небольшой амлитудой относительно стабильных осредненных значений, можно считать, что режим движения в трубе стал установившимся, и можно приступать к измерениям.
По осредненным показаниям уровней воды в пьезометрах находят пьезометрические напоры НР в заданных сечениях и записываются в табл.3.2.
В табл.3.3 записывают показания трубок Пито h1 и прикрепленных к ним пьезометров h2. Данные измерения расхода объемным способом заносятся в табл.3.4. Если в задании требуется рассмотреть несколько режимов, поворотом вентиля изменяется расход. Выжидается время, в течение которого стабилизируется режим движения воды в трубе, а затем выполняются все вышеизложенные измерения.
Таблица 3.1