Определение силы давления на наклонную стенку
Порядок определения силы давления, действующего со стороны жидкости на всю наклонную поверхность. Статический момент площади относительно любой оси и расчет момента инерции. Определение силы давления на горизонтальное дно и цилиндрическую поверхность.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.12.2013 |
| Размер файла | 25,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лекция: Определение силы давления на наклонную стенку
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рассмотрим силу давления жидкости на плоскую поверхность, наклоненную к горизонту под углом б. Давление со стороны жидкости в каждой точке этой наклонной поверхности будет разное в соответствии с глубиной погружения. Для определения силы давления, действующего со стороны жидкости на всю наклонную поверхность, определим сначала силу давления в какой-либо произвольной точке, и затем полученное выражение проинтегрируем. Расставим координатные оси. Ось Оy направим вдоль наклонной поверхности, начало координат возьмем в точке пересечения свободной поверхности с наклонной. Ось Ох развернем на 900 в плоскости чертежа. В плоскости хОy отобразим наклонную поверхность. Сила давления в точке А будет равна
dP = pdщ = (p + сgh)dщ.
P = p0щ +dщ
P = p0щ +сg sinбdщ
Статический момент площади относительно любой оси, лежащей в той же плоскости, равен произведению этой площади на расстояние до центра тяжести от оси момента.
dщ = yC щ
P = p0щ +сg yC щ sinб
P = p0щ +сg hC щ
yС - координата центра тяжести фигуры
щ - площадь фигуры
hC - глубина погружения центра тяжести
Для того, чтобы определить силу давления жидкости на плоскую стенку необходимо давление в центре тяжести этой фигуры умножить на площадь.
Сила давления со стороны жидкости на наклонную поверхность будет приложена в точке, которая называется центром давлений.
Для определения координаты yD центра давления воспользуемся теоремой о результирующем давлении. Момент результирующей силы равен сумме моментов ее составляющих.
PyD = dP y
Для простоты записи будем рассматривать только избыточное давление.
P = сg hC щ; dP = сg h dщ;
yD = = yC + J0/ycщ
Момент инерции некоторой площади относительно оси равен моменту инерции проходящей через центр тяжести и параллельный этой оси ( в нашем случае Ох_ равен произведению площади на квадрат расстояния между этими осями.
y2 dщ = J0 + щyC
Сила давления на горизонтальное дно равно весу этой жидкости в объеме цилиндра основанием которого служит эта площадь.
Сила давления на цилиндрическую поверхность.
Рассмотрим некоторую ограниченную часть твердой цилиндрической поверхности, которую назовем цилиндрической стенкой.
Пусть рассматриваемая стенка находится под односторонним воздействием покоящейся жидкости.
Разобьем стенку на элементарные площадки. В силу малости площадок будем считать их плоскими.
давление жидкость инерция
dP = сdщ.
Для цилиндрической стенки кругового сечения элементарные силы давления будучи нормальными к элементарным площадкам направлены по радиусам и следовательно пересекаются в центре сферы или круга.
Расчетная схема А.
Рассмотри силу избыточного давления на цилиндрическую стенку, при этом ось Оy направим параллельно образующей, а ось Оz вертикально вверх. Значение силы давления на цилиндрическую поверхность определяется:
P = ,
где Px и Py - горизонтальная и вертикальная составляющая силы давления.
Выделим на цилиндрической поверхности элементарную площадку, элементарная сила которой равна сg h dщ.
dP = сg h dщ.
Найдем горизонтальную dPx и вертикальную dPz составляющие силы dP.
dPx = dPcos(dP,Ox) = сg h dщ cos(dP,Ox);
dPz = dPcos(dP,Oz) = сg h dщ cos(dP,Oz)/
Учитывая, что
dщ cos(dP,Ox) = dщx;
dщ cos(dP,Oz) = dщz;.
Имеем, dPx = сg h dщx (*)
dPz = сg h dщz
dщx - проекция элементарной площадки на плоскость перпендикулярную оси Оx
dщz - проекция элементарной площадки на плоскость перпендикулярную оси Оz
Проинтегрировав (*) получим для горизонтальной составляющей силы Р: Рх = сg hц.т. щx
щx - проекция всей цилиндрической поверхности на плоскость нормальную к оси Ох;
hц.т - глубина центра тяжести проекции щx под пьезометрической плоскостью.
Для вертикальной составляющей:
Рz = сgzdщz
Координата центра давления равна:
lц.д. = hц.д. = hц.т. + J0/щ hц.т
Pz = сgzdщz = сg WD, где WD = zdщz.
zdщz - представляет собой объем призмы, ограниченной снизу цилиндрической поверхностью, а сверху ее проекцией на пьезометрическую плоскость.
Все направляющие этой призмы вертикальные и прямые. Полученное таким образом тело называется телом давления.Тело давления может быть положительным и отрицательным.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Физические свойства жидкости и уравнение гидростатики. Пьезометрическая высота и вакуум. Приборы для измерения давления. Давление жидкости на плоскую наклонную стенку и цилиндрическую поверхность. Уравнение Бернулли и гидравлические сопротивления.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.11.2014Определение силы давления жидкости на плоскую и криволинейную стенку. Суть гидростатического парадокса. Тело давления. Выделение на криволинейной стенке цилиндрической формы элементарной площадки. Суммирование горизонтальных и вертикальных составляющих.
презентация [1,8 M], добавлен 24.10.2013Виды вещества. Реакция твердого тела, газа и жидкости на действие сил. Силы, действующие в жидкостях. Основное уравнение гидростатики. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Определение силы давления столба жидкости на плоскую поверхность.
презентация [352,9 K], добавлен 28.12.2013Момент силы относительно центра как вектор, приложенный к центру О, направленный перпендикулярно плоскости, образованной векторами по правилу правого винта. Порядок вычисления момента силы относительно оси. Свойства момента пары сил, их сложение.
презентация [74,0 K], добавлен 08.04.2015Три случая относительного покоя жидкости в движущемся сосуде. Методы для определения давления в любой точке жидкости. Относительный покой жидкости в сосуде, движущемся вертикально с постоянным ускорением. Безнапорные, напорные и гидравлические струи.
презентация [443,4 K], добавлен 18.05.2019Определение силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности, в закрытом резервуаре. Специфические черты гидравлического расчета трубопроводов. Определение необходимого давления рабочей жидкости в цилиндре и ее подачу.
контрольная работа [11,4 M], добавлен 26.10.2011Определение увеличение объема жидкости после ее нагрева при атмосферном давлении. Расчет величины и направления силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора. Определение скорости движения потока, давления при входе в насос.
контрольная работа [474,0 K], добавлен 17.03.2016Понятия и устройства измерения абсолютного и избыточного давления, вакуума. Определение силы и центра давления жидкости на цилиндрические поверхности. Границы ламинарного, переходного и турбулентного режимов движения. Уравнение неразрывности для потока.
контрольная работа [472,2 K], добавлен 08.07.2011Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Распределение гидростатического давления. Приборы для измерения давления. Сила гидростатического давления на плоские стенки и на криволинейную поверхность.
курс лекций [449,2 K], добавлен 20.12.2011Методика определения момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс. Экспериментальная проверка аддитивности момента инерции и теоремы Штейнера. Зависимость момента инерции от массы тела и ее распределения относительно оси вращения.
контрольная работа [160,2 K], добавлен 17.11.2010Расчет характеристик установившегося прямолинейно-параллельного фильтрационного потока несжимаемой жидкости. Определение средневзвешенного пластового давления жидкости. Построение депрессионной кривой давления. Определение коэффициента продуктивности.
контрольная работа [548,3 K], добавлен 26.05.2015Определение результирующей силы с использованием силы крутящего момента. Определение реакций опор твердого тела, расчет силы воздействия на крепящие раму стержни при необходимом и достаточном условии, что сумма проекций сил и моментов равнялась нулю.
контрольная работа [298,7 K], добавлен 23.11.2009Определение абсолютного и избыточного гидростатического давления воды на определенной глубине от поршня, максимальной глубины воды в водонапорном баке, силы избыточного гидростатического давления на заслонку, предельной высоты центробежного насоса.
контрольная работа [195,9 K], добавлен 26.06.2012Определение момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр его масс, экспериментальная проверка аддитивности момента инерции и теоремы Штейнера методом трифилярного подвеса. Момент инерции тела как мера инерции при вращательном движении.
лабораторная работа [157,2 K], добавлен 23.01.2011Определение момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр массы тела. Расчет инерции ненагруженной платформы. Проверка теоремы Штейнера. Экспериментальное определение момента энерции методом крутильных колебаний, оценка погрешностей.
лабораторная работа [39,3 K], добавлен 01.10.2014Применение стандартной установки универсального маятника ФПМО-4 для экспериментальной проверки теоремы Штейнера и определения момента инерции твердого тела. Силы, влияющие на колебательное движение маятника. Основной закон динамики вращательного движения.
лабораторная работа [47,6 K], добавлен 08.04.2016Абсолютное и избыточное давление в точке, построение эпюры избыточного давления. Определение силы избыточного давления на часть смоченной поверхности. Режим движения воды на каждом участке короткого трубопровода. Скорость в сжатом сечении насадки.
контрольная работа [416,8 K], добавлен 07.03.2011Плоская система сходящихся сил. Момент пары сил относительно точки и оси. Запись уравнения движения в форме уравнения равновесия (метод кинетостатики). Принцип Даламбера. Проекция силы на координатную ось. Расчетная формула при растяжении и сжатии.
контрольная работа [40,6 K], добавлен 09.10.2010Определение плотности бензина при заданных данных без учета капиллярного эффекта. Расчет давления жидкости, необходимого для преодоления усилия, направленного вдоль штока. Вычисление скорости движения воды в трубе. Определение потерей давления в фильтре.
контрольная работа [358,4 K], добавлен 09.12.2014Гравитационные, электромагнитные и ядерные силы. Взаимодействие элементарных частиц. Понятие силы тяжести и тяготения. Определение силы упругости и основные виды деформации. Особенности сил трения и силы покоя. Проявления трения в природе и в технике.
презентация [204,4 K], добавлен 24.01.2012
