Порядок виконання роботи

Принципова схема лабораторної установки представлена на рис. 1.4.

Р ис. 1.4. Принципова схема установки

За допомогою насоса 1 в обмеженому об'ємі 2 створюється відповідний тиск, який фіксується манометром 3, а також двома диференціальними п'єзометрами 4, заповненими: лівий — водою, правий рідиною невідомої щільності.

Таблиця 1.1
Одиниця вимірювання	Тиск р
атм (кгс/м2)
кгс/м2
м вод. ст
мм рт. ст
Па

По манометру 3 встановлюють тиск, далі знімають показання диференціальних п'єзометрів і, підставляючи ці значення в рівняння (1.3), розраховують ціну ділення манометра 3 і щільність рідини в правому п'єзометрі.

Виміряний тиск необхідно виразити в п'яти різних одиницях і внести до таблиці 1.1.

Правила і порядок виконання віртуальної роботи

У даній роботі потрібно визначити щільність рідини в правому п'єзометрі і ціну ділення механічного манометра, враховуючи, що в лівому п'єзометрі вода.

Для початку роботи повітряного насоса досить натиснути кнопку «ПУСК» або клавішу <Р>, зупинити його можна у будь-який момент кнопкою «СТОП» або клавішею <S>. Клавіші діють тільки в режимі англійської розкладки клавіатури «En».

Виміри висот стовпчиків рідин в диференціальних п'єзометрах проводяться за допомогою горизонтальної лінії площини АВ і вимірювальної лінійки. І площина, і лінійка переміщаються по екрану за допомогою лівої кнопки миші, крім того, лінійка може переміщатися клавішами із стрілками, також розташованими на клавіатурі.

Зверніть увагу на розмірність шкали вимірювальної лінійки — ^х2 метра, це означає, що загальна довжина її складає 6^х2=12 метрів.

В процесі роботи, для підвищення точності відліку показників лінійки і стрілки манометра ви вільно можете збільшувати масштаб екрану і переміщати його вміст за допомогою лівої кнопки миші, для цього на будь-якому місці екрану правою кнопкою миші викличте відповідне меню і виберіть пункт «Zoom in» .

Рис. 1.5. Початковий стан віртуальної лабораторної роботи

Як тільки збільшення відбулося, покажчик миші перетворюється на зображення руки і стає можливим переміщати весь вміст екрану за допомогою натиснутої лівої кнопки миші.

Для того, щоб повернутися в звичайний режим, потрібно знову викликати правою кнопкою те ж меню і вибрати пункт «Show All».

Лабораторна робота №1.2

Тема: «Визначення щільності рідин, що не змішуються, в сполучених посудинах»

Мета роботи: Дослідження рідини в сполучених посудинах

Теоретична частина

Уявимо собі U-образну трубку рідинного дифманометра як дві що повідомляються вертикальних циліндрових посудини. Якщо в трубку налита однорідна рідина, яка знаходиться в рівновазі під дією сил поверхневого тиску і тяжіння, то в точках, що знаходяться в посудинах на одній і тій же відстані від вільної поверхні, тиск, згідно рівнянню (1.4), буде однаковий.

Площина, що проходить через крапки з однаковим одиничним гідростатичним тиском, називається поверхнею рівня або поверхнею рівного тиску. Для даного випадку поверхнею рівного тиску буде будь-яка горизонтальна площина, проведена через об'єми рідини в обох посудинах.

Нехай в сполучені посудини налита однорідна рідина щільністю (рис. 1.6, а). Якщо тиск на вільні поверхні в обох посудинах однаковий, то ці поверхні лежатимуть на одній горизонталі. Якщо ж цей тиск не однаковий, то рівень вільної поверхні в посудині з великим тиском опуститься, а в іншій посудині підвищиться. Після припинення руху рідини з однієї посудини в іншій настане її рівновага, тобто сила тиску на вільну поверхню рідини в посудині А буде урівноважена силою тяжіння стовпа рідини в посудині В (рис. 1.6, б).

Рис. 1.6. Приклади взаємного розташування рідин в сполучених посудинах

Абсолютний тиск р₁ буде рівний сумі манометричного тиску gh і атмосферного р₀, а тиск р₂ визначатиметься сумою гідростатичного gh і атмосферного р₀. Враховуючи, що рідина знаходиться у спокої:

р₀+р_м = gh + р₀ (1.7)

або

р_м = gh

Різниця тиску на вільні поверхні сполучених посудин визначатиметься величиною gh, а різниця рівнів вільних поверхонь визначатиме різницю тиску, що діє на них, виражену висотою стовпа рідини:

(1.8)

Оскільки тиск на одному і тому ж рівні однаковий, то тиск в точках 1 і 2 також буде рівним, тобто р₁=р_2.

Розглянемо тепер сполучені посудини, в які налито дві рідини, що не змішуються (рис. 1.6, в). Тиск на вільну поверхню рідин в кожній з посудин вважатимемо однаковими і рівним р₀. Легка рідина щільністю ₂, при цьому чітко позначаться межі розділу цих рідин.

Проведемо горизонтальну площину через поверхню розділу двох рідин в лівій посудині і перетнемо цією площиною праву посудину. Візьмемо на цій площині дві точки 1 та 2 (рис. 1.6, в) і визначимо в них абсолютний тиск:

р₁ = р_о + ₁gh₁ (1.9)

р₂ = р_о + ₁gh₂ + ₂gh₃ (1.10)

Оскільки рідина нерухома, то: р₁ = р₂ і:

р_о = gh₁ =р_o+₁gh₂ + ₂gh₃ (1.11)

або

₁gh₁ = ₁gh₂ = ₂gh₃ (1.12)

Якщо щільність ₁ відома, то, вимірюючи рівні рідини h₁, h₂ і h₃, можна визначити щільність _2.

Якщо ж тиск на вільну поверхню рідини посудин А і Б неоднаковий (рис. 1.6, г), то абсолютний тиск в точках 1 і 2, згідно рівнянню (1.7), буде таким:

р₁ = р_о = р_м = ₁gh₁ (1.13)

р₂ = р_о = ₁gh₂ = ₂gh₃ (1.14)

Звідки:

р_м = ₁gh₁ = ₁gh₂ + ₂gh₃ (1.15)