2014-02-05
1059
Относительный покой жидкости
Лабораторная работа №3
Контрольные вопросы
Таблица 2.1.
Порядок проведения работы
1. Закрыть перепускной клапан.
2. Установить на пресс образец для сжатия.
3. Энергично качать рукоятку насоса до тех пор, пока манометр не начнет показывать давление.
4. Измерить диаметры большого и малого поршней и плечи рукоятки насоса.
5. Возвратить поршень насоса в исходное положение, открыв перепускной клапан.
6. Данные измерений занести в табл. 2.1.
1. Определить выигрыш в силе при следующих изменениях параметров;
а) уменьшить диаметр малого поршня в два раза;
б) увеличить диаметр большого поршня в два раза;
в) увеличить длину плеча ОВ рукоятки рычага в 4 раза;
г) уменьшить длину плеча ОА рукоятки рычага в 4 раза;
д) увеличить развиваемое давление в два раза;
е) удалить рычаг, ручное усилие F приложить в центре малого поршня.
8. Записать подробный вывод о влиянии вышеперечисленных параметров на выигрыш в силе.
|
|
|
| №№ п/п | Исходные данные | Расчетные данные | |||||||
| dм | dб | Плечи рычага | Pман | Fб | F м | F | n | ||
| ОА | ОВ | ||||||||
| см | см | см | см | кгс/см2 | кгс | кгс | кгс | – | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | |||||||||
| 2 | |||||||||
| … | |||||||||
| 7 |
1. Изменится ли выигрыш в силе, если уменьшить (увеличить) диаметр малого (большого) поршней? Докажите.
2. Как влияет соотношение плеч рычага на выигрыш в силе?
3. От каких параметров зависит выигрыш в силе при работе на гидропрессе?
4. Какой вид давления будет под малым поршнем, если рычаг пойдет вверх (вниз)? Почему?
5. Каково практическое применение гидропресса в Вашей будущей специальности?
Цель работы: Визуальное наблюдение формы свободной поверхности жидкости во вращающемся сосуде; опытная проверка аналитического выражения (3.3); построение эпюр гидростатического давления для абсолютного и относительного покоя; определение сил действия жидкости на боковые стенки и дно резервуара.
Из уравнения гидростатики, определяющего равновесие покоящейся жидкости, запишем:
. (3.1)
Для поверхности равного давления (dp=0) имеем
(3.2)
При вращении сосуда с жидкостью с постоянной скоростью вокруг вертикальной оси на каждую частицу жидкости действуют массовые силы–сила тяжести и центробежная сила инерции.
Проекции ускорения массовых сил ах, ау, az на оси координат в данном случае будут (рис. 3.1):
С учетом этого выражение (3.2) примет вид
(3.3)
Интегрирование последнего выражения дает уравнение параболоида вращения:
|
|
|
(3.4)
где 
; х, у, z - текущие координаты точек на свободной поверхности жидкости; z0 - координата пересечения параболоида с осью вращения; w - угловая скорость вращения; ρ - плотность жидкости.
Закон распределения давления в жидкости при относительном покое имеет вид
(3.5)
где Рабс - абсолютное давление в любой точке жидкости с текущими координатами r и z (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Схема установки для изучения относительного покоя жидкости во вращающемся относительно вертикальной оси цилиндре
Например: если точка А находится на дне резервуара, совпадая с началом координат, тогда r = 0, z = 0, по уравнению (3.5) имеем
(3.6)
Если точка В находится на дне резервуара у его боковой стенки (рис. 3.1), имеем r = R, z = 0, тогда по уравнению (3.5)
(3.7)
(3.7)*
Изменение давления по вертикали такое же, как и в неподвижном сосуде.
