Програма, методичні вказівки, приклади рішення типових задач, питання і задачі для самоперевірки по I розділу курсу (гідравліка)

Тема 1. Вступ. Загальні відомості про рідину

Зміст курсу, методика його вивчення і зв'язок із суміжними дисциплінами. Коротка історія розвитку гідравліки і гідроприводу. Застосування і значення гідравліки і гідроприводу в комплексній механізації й автоматизації гірських робіт.

Визначення рідини. Рідини краплинні і газоподібні. Щільність, питома вага і відносна щільність рідини.

Стискальність і поверхневий натяг рідин. Кавітація. В'язкість. Закон Ньютона для рідинного тертя. Коефіцієнти й одиниці виміру в'язкості. Віскозиметри. Залежність в'язкості від температури і тиску.

Сили, що діють у рідині.

Література: [3], 5—22; [6], 5—15; [11], 5—24; [12], 6—22; [15], 8—22.

Методичні вказівки

Приступаючи до вивчення курсу гідравліки, потрібно познайомитися з визначенням рідини й усвідомити розходження між краплинними і газоподібними рідинами.

Необхідно звернути увага на те, що питома вага не є довідковою величиною, тому що він залежить не тільки від роду рідини, але і величини прискорення сили ваги в місці виміру, тому у всіх розрахункових формулах і рівняннях для характеристики рідини потрібно користатися щільністю. У довідковій літературі часто приводяться значення відносної щільності рідин , що представляє собою відношення щільності розглянутої рідини до щільності стандартної рідини (для краплинних рідин стандартної є дистильована вода з р_ст =1000 кг/ж³).

Варто повторити відомі вже з курсу фізики основні фізичні властивості рідини, звернувши особливу увагу на таку властивість реальної рідини, як в'язкість. При вивченні в'язкості розглянути закон Ньютона про силу внутрішнього тертя в рідини, коефіцієнти в'язкості (динамічний і кінематичний), способи й одиниці виміру в'язкості, а також залежність в'язкості від температури і тиску.

Розглядаючи сили, що діють у рідині, привести приклади поверхневих і масових сил, а також звернути увагу на визначення одиничної масової сили.

Приклад 1. Визначити кінематичний і динамічний коефіцієнти в'язкості трансформаторної олії, якщо в'язкість його при температурі 20°С в умовних градусах в'язкості (градусах Енглера) дорівнює 4,43°Е, а відносна щільність _М =0,887.

По формулі Уббелоде знаходимо

Визначаємо щільність трансформаторної олії:

= = 0,887 · 1000 = 887 кг/м³

Знаходимо динамічний коефіцієнт в'язкості

= 0,31 ·10^-4 · 887 = 27,5 · 10^-3 н · сек/м²

Питання і задачі для самоперевірки

1. Охарактеризуйте основні етапи в розвитку гідравліки. Укажіть найбільш важливі відкриття і дослідження російських і радянських вчених в області гідравліки.

2. Дайте визначення рідини. Яка різниця між краплинними і газоподібними рідинами?

3. Що таке щільність, питома вага і відносна щільність і які їхньої розмірності? Якою залежністю зв'язані між собою щільність і питома вага?

4. Чому рівна щільність і відносна щільність таких рідин, як вода, повітря,

ртуть? Запам'ятаєте ці величини.

5. Охарактеризуйте стискальність краплинних і газоподібних рідин. Який фізичний зміст коефіцієнтів температурного розширення й об'ємного стиску? Чому вони рівні для води?

6. У чому полягає явище кавітації?

7. Запишіть аналітичне вираження сили внутрішнього тертя, укажіть назви і розмірності вхідних у нього величин.

8. У чому відмінність кінематичного коефіцієнта в'язкості від динамічного і яка їхня розмірність?

9. Як і в яких одиницях виміряється в техниці в'язкість краплинних рідин більш в'язких, чим вода?

10. Який вплив на в'язкість краплинних і газоподібних рідин робить температура і тиск?

11. Визначити щільність повітря ' (кг/м³) при температурі t=50°С и барометричному тиску В' = 740 мм рт. ст., якщо при стандартних умовах (В = 760 мм рт. ст. і t=20°С) його щільність =1,2 кг/м³.

Відповідь: ' =1,06 кг/м³.

12. Визначити кінематичний коефіцієнт в'язкості (м²/сек), індустріальної олії марки «20» при t=30°С, якщо в'язкість цієї олії при t = 50°С складає 3°Е.

Відповідь: = 0,55-10^-4 м²/сек.