Жалпы мәліметтер
Сұйық толы ыдыс тік осьті айнала отырып, тұрақты бұрыштық жылдамдықпен қозғалғанда, біраз уақыт өткен соң ыдыс тепе-теңдік қалыпқа келеді, яғни бұл кезде сұйық бөлшектері бір-бірімен араласуын тоқтатады. Сұйықтың сәйкес бетінің формасын анықтауға көп көңіл бөледі, яғни барлық нүктелерге бірдей қысым әсер етеді.
Тепе-тең жағдайда қысым бетінің дифференциалдық теңдеуі мына түрде жазылады:
,
(1)
мұндағы
(
)
– сәкес координаталық осьтерге келетін
массалық күш тығыздығымен немесе
массалық күш проекцияларына сәйкес
келеді ;
dx, dy ,dz – проекциялардың нүкте координаталарына айналады.
,
(2)
мұндағы
−
сұйық бетіне әсер ететін гидростатикалық
қысым;
−
сұйық
деңгейінің астындағы бату тереңдігінің
нүктесі;
Р − сұйық тығыздығы;
,
немесе
.
Егер абсолютті қысым атмосфералық қысымнан көп болса, онда абсолютті және атмосфералық қысымдардың арасындағы айырмашылық артылған немесе манометрлік қысым деп аталады. Манометрлік қысым 0ден ∞ дейін өзгеруі мүмкін.
Атмосфералық қысымды ыдыстардағы сұйықтың еркін бетіндегі артық қысым сұйық бағанасының салмағына тәуелді. Сұйық гидростатикалық қысым күшін былай табуға болады:
F=PS
мұндағы S − гидростатикалық қысым әсер ететін аудан.
Цилиндрлік ыдыстағы сұйық тік осьті айнала отырып қозғалғанда оның әрбір бөлшегіне әртүрлі массалық күштер, яғни ауырлық күші, инерциялық күштер әсер етеді.
Егер
берілген нүктеде абсолютті қысым
атмосфералық қысымнан кіші болса,онда
кері манометрлік қысымды береді:
немесе
,
.
Вакуумдық
қысым 0
ден
өзгере алады.
Сұйық
қысымының күші гидростатикалық
қысымнан
және ауданынан
,
тұрады.
,
(3)
— манометрірлік
қысым (сұйықтың жалпы гидростатикалық
жағдайы);
— сұйықпен
вертикаль бойынша ауырлық күшінің
центріне дейінгі биіктігі.
Егер сұйықтың еркін шекті жағдайы қалыпты атмосфералық жағдайда болса, онда ізделініп отырған сұйық қысымы .
Егер
сұйықтың
атмосферадан
биіктігіне
байланысты қысымның көтерілуі
,
онда:
(4)
Егер сұйықтың атмосфера биіктігіне байланысты қысымның азаюы онда:
,
(5)
мұнда
−
вакуум немесе кері қысым.
Қысым
орталығы
(
)ауырлық
күшінің аумағынан төмен орналасқан
немесе горизонталь қабырғамен сәйкес
келуі.
Ауырлық орталығының аумағымен және орталық қысымның нормалінің қиылысуға бағытталуы жалпақ қабырғаның еркін сұйық жағдайымен тең болады:
,
немесе вертикаль қабырғамен
,
(6)
мұндағы
−
момент
центрі қабырға
ауданының оське қатысты ауырлық центрінің
ауданы арқылы өтетін және қабырғамен
еркін шекті жағдайда параллель сызықтармен
қиылысуы;
− ауырлық
центрінің координатасы,
ά
бұрышымен орналасқан.
Вертикаль
қабырғаға
,
болғанда
,
онда қысымның координата орталығы
болады
—
,
болғанда
.
(7)максимал қашықтықта,
;
болғанда, егер қабырға
горизонталь
(немесе
)
онда нольге тең болады. Бұл жағдайда
ауырлық центрінің координатасымен
қысым ауданы сәйкес келеді және сұйық
биіктігіне тең болады
.
.
(8)
Эксперименталдық
құрылғының сипаттамасы
Дөңгелек клапанның көтеру күшін анықтайтын құрылғы түбінде тесігі бар, мөлдір ыдыстан тұрады (1). Құрылғы ыдыстың тесігіне сұйықты ағызуға арналған қысқа құбырға жалғанған (2). Құбырғаның жоғарғы жағы дөңгелек клапанның ершігі (3) қызметін атқарады. Клапан ортасына арқан (4) жалғанған.
Ол блоктар жүйесі (5,6) арқылы салмақ чашкасымен (7) байланысқан. Оның сыртқы жақ бетінде ыдыстағы су деңгейін анықтауға арналған миллиметрлік межелік орналасқан. Клапан құбырғаға (2) тығыз кигізілген, чашка салмағы клапан салмағына тең (700 мН).
Сурет 1. Эксперименталды қондырғы