作業(yè)答案水利學(xué)與泵靜力學(xué)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

2-3設(shè)有一盛水密閉容器，如圖所表示。已知容器內(nèi)點(diǎn)A相對壓強(qiáng)為4.9×104。如在該點(diǎn)左側(cè)器壁上安裝一玻璃測壓管，已知水密度ρ=1000kg/m3，試問需要多長玻璃測壓管？如在該點(diǎn)右側(cè)器壁上安裝一水銀壓差計(jì)，已知水銀密度ρHG=13.6×103kg/m3,h1=0.2m,試問水銀柱高度差h2是多大值？ρHGpaρhpaAh2h1第1頁第2頁2-4設(shè)有一盛水密閉容器，連接一復(fù)式水銀測壓計(jì)，如圖所表示。已知各液面高程分別為，▽1=2.3m,▽2=1.2m,▽3=2.5m,▽4=1.4m,▽5=3.0m,水密度ρ=1000kg/m3，ρHG=13.6×103kg/m3,試求密閉容器內(nèi)水面上壓強(qiáng)p0相對壓強(qiáng)值。ρpap0ρHG54321第3頁第4頁2-5設(shè)有一盛空氣密閉容器，在其兩側(cè)各接一測壓裝置，如圖所表示。已知h1=0.3m。試求容器內(nèi)空氣絕對壓強(qiáng)值和相對壓強(qiáng)值，以及水銀真空計(jì)左右兩肢水銀液面高差h2。（空氣重度略去不計(jì)）。pa水h2ρHgρpah112解：容器內(nèi)絕對壓強(qiáng)Pa相對壓強(qiáng)Pam第5頁2-6設(shè)有兩盛水密閉容器，其間連以空氣壓差計(jì)，如圖a所表示。已知點(diǎn)A、點(diǎn)B位于同一水平面，壓差計(jì)左右兩肢水面鉛垂高差為h，空氣重量可略去不計(jì)，試以式表示點(diǎn)A、點(diǎn)B兩點(diǎn)壓強(qiáng)差值。若為了提升精度，將上述壓差計(jì)傾斜放置某一角度θ=30°，如圖b所表示。試以式表示壓差計(jì)左右兩肢水面距離l。ABh1ρρa(bǔ)ABl)第6頁2-8杯式微壓計(jì)，上部盛油，下部盛水，圓杯直徑D=40mm,圓管直徑d=4mm,初始平衡位置讀數(shù)h=0。當(dāng)p1-p2=10mmH2O時(shí)，在圓管中讀得h（如圖所表示）為多大？油密度ρ=918kg/m3，水密度ρ=1000kg/m3。依據(jù)題意，顯然ρ0p1p2hρΔhΔhABHA點(diǎn)壓強(qiáng)B點(diǎn)壓強(qiáng)第7頁第8頁2-9設(shè)有一容器盛有三種各不相同密度且各不相混液體，如圖所表示。已知ρ1=700kg/m3，ρ2=1000kg/m3，ρ3=1200kg/m3，試求三根測壓管內(nèi)液面到容器底高度h1、h2和h3、解：依據(jù)題意mmmpaρ1h1h2h32m2m2mρ2ρ3Δh1Δh2mm第9頁2-10設(shè)有一盛有油和水圓柱形澄清桶，如圖所表示。油和水之間分界面借玻璃管A來確定，油上表面借玻璃管B來確定。若已知圓桶直徑D=0.4m,h1=0.5m,h2=1.6m,油密度ρ0=840kg/m3，水密度ρ=1000kg/m3。試求桶內(nèi)水和油體積各為多少?若已知h1=0.2m，h2=1.2m，h3=1.4m，試求油密度ρ0。（1）依據(jù)題意paABρρ0h1h2h3D第10頁paABρρ0h1h2h3D（2）依據(jù)試求油密度ρ0第11頁2-16設(shè)有一敞口容器（如圖所表示）以3.0m/s2等加速度沿α=30°傾斜軌道向上運(yùn)動，試求容器內(nèi)自由表面方程及其與水平面所成角度θ)αxzθ)如圖建立坐標(biāo)依據(jù)題意，容器內(nèi)任意一點(diǎn)(x,z)流體質(zhì)點(diǎn)所受到質(zhì)量力為：aaxaz依據(jù)等壓面與質(zhì)量力正交性質(zhì)rad第12頁2-18設(shè)有一圓柱形敞口容器，繞其鉛垂中心軸作等角轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，如圖所表示,已知直徑D=30cm，高度H=50cm，水深h=30cm，試求當(dāng)水面恰好到達(dá)容器上邊緣時(shí)轉(zhuǎn)速n。DhHω依據(jù)旋轉(zhuǎn)體相對靜止性質(zhì)頁面邊緣上升高度rad/s轉(zhuǎn)/min第13頁2-20設(shè)有一圓柱形容器，如圖所表示。已知直徑D=600mm，高度H=500mm，盛水至h=400mm，剩下部分盛滿密度ρ0=800kg/m3油。容器頂蓋中心有一小孔與大氣相通。試求當(dāng)油面開始接觸到容器底板時(shí)，此容器繞其鉛垂中心軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n，和此時(shí)頂板、底板上最大、最小壓強(qiáng)值。依據(jù)題意，當(dāng)?shù)竭_(dá)b圖所表示狀態(tài)A建立如圖坐標(biāo)系D水hH油ω油水RrzO對于上層油積分得到依據(jù)邊界條件得到C=0第14頁依據(jù)等壓面性質(zhì)，2種流體交界面為等壓面所以旋轉(zhuǎn)體相對靜止時(shí)液面應(yīng)為一拋物面已知拋物面所圍城體積為等底面圓柱體體積二分之一，油體積為油內(nèi)部壓強(qiáng)分布為等壓面為拋物面依據(jù)旋轉(zhuǎn)液面高度rad/sD水hH油ω油水RrzO轉(zhuǎn)/minA第15頁在A點(diǎn)壓強(qiáng)對于下層水，其壓強(qiáng)分布為D水hH油ω油水RrzOkPa依據(jù)邊界條件，當(dāng)z=-H,r=0時(shí)，p=pAA在頂面，原點(diǎn)處壓強(qiáng)最小，pO=0在邊緣處壓強(qiáng)最大kPa第16頁D水hH油ω油水RrzO在底面，中心處壓強(qiáng)最小，p=pA=3.922在邊緣處壓強(qiáng)最大kPakPakPa第17頁2-21設(shè)在水渠中裝置一水平底邊矩形鉛垂閘門,如圖所表示。已知閘門寬度b=5m，高度H=2m。試求閘門前水深H1=3m，H2=2.5m時(shí)，作用在閘門上靜水總壓力FP（大小、方向、作用點(diǎn)）。H1H2papaH可使用解析法或圖解法結(jié)題，推薦圖解法畫出壓強(qiáng)分布圖閘門2邊三角形所代表分力相互作用能夠完全相抵（大小相等，方向相反，作用在同一高度）kPa方向作用在距離閘門高度二分之一處第18頁2-23設(shè)一鉛垂平板安全閘門，如圖所表示已知閘門寬b=0.6m，高h(yuǎn)1=1m，支撐鉸鏈c裝置在距底h2=0.4m處，閘門可繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動。試求閘門自動打開所需水深h。hpah1h2C畫出壓強(qiáng)分布圖對于閘門來說，當(dāng)靜水壓力作用點(diǎn)高度超出了支撐點(diǎn)就能使閘門打開Ae對A點(diǎn)取矩m第19頁hpah1h2CyO第20頁2-24設(shè)有一可轉(zhuǎn)動閘門用以調(diào)整水槽中水位，如圖所表示。當(dāng)槽中水位為H時(shí)，此閘門應(yīng)使壁上一尺寸為a×b矩形孔開啟。試求鉸鏈軸O位置yC（鉸鏈摩擦力等不計(jì)）。paHayCO解：明確其物理意義，即當(dāng)靜水壓力作用點(diǎn)恰好在O點(diǎn)是閘門平衡，伴隨H增大，作用點(diǎn)會逐步下降，進(jìn)而使閘門打開假設(shè)這門型心為B，建立如圖坐標(biāo)系y0第21頁2-27設(shè)有一容器盛有兩種液體(油和水)，如圖所表示。已知h1=0.6m,h2=1.0m,α=60°，油重度物γ0=7.84x103N/m3,試?yán)L出容器壁面?zhèn)扔癆B上靜水壓強(qiáng)分布圖，并求出作用在側(cè)壁AB單位寬度(b=1m)上靜水總壓力。解：壓強(qiáng)分布圖如圖所表示依據(jù)作圖法，靜水壓力kNpa)α油水F1F2F3h1h2FDABe第22頁2-26設(shè)有一水壓機(jī)，如圖所表示。已知杠桿長臂a=1m,短臂b=0.1m,大圓活塞直徑D=0.25m,小圓活塞直徑d=0.025m,效率系數(shù)η=0.85。若一人加于杠桿一端上力F＝196N，試求此水壓機(jī)所能產(chǎn)生壓力FP2值（不計(jì)活塞高差及其重徽）物體A2A1Fp1FbaFp2依據(jù)杠桿原理作用在A1上壓強(qiáng)kPa依據(jù)帕斯卡定律kN第23頁2-30設(shè)有一弧形閘門，如圖所表示。已知閘門寬度b=4m，半徑r=2m，圓心角甲φ=45°,試求閘前水面與弧形閘門轉(zhuǎn)軸O-O齊平時(shí)，弧形閘門所受靜水總壓力。(hBAOpaφx方向kNz方向，找出壓力體kN(θe第24頁kNrad作用點(diǎn)距離液面高度m第25頁2-31設(shè)有一水平圓柱體，如圖所表示。已知圓柱體左側(cè)水自由表面與圓柱體最高部分標(biāo)高相一致，圓柱體直徑d=4m，斜壁面與水平面成α=30°角度，圓柱體右側(cè)為大氣。試求作用在圓柱體單寬（b=1m）上靜水總壓力大小。)αdpaOAB依據(jù)幾何學(xué)知識ex方向kN第26頁)αdpaOABez方向?qū)ふ覊毫w，單位寬度壓力體應(yīng)為CD半園+矩形ABCD+扇形OAB-三角形OABkNkN第27頁補(bǔ)充題:如圖，U型管AB繞C軸作旋轉(zhuǎn)，若要到達(dá)如圖運(yùn)動狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)角速度應(yīng)為多大？解：如圖建立坐標(biāo)系，顯然管中各點(diǎn)壓強(qiáng)為依據(jù)邊界條件，在A點(diǎn)C12cm20cm5cm10cmABrzO在B點(diǎn)(1)(2)(1)-(2)得rad/s第28頁2-25設(shè)有一可轉(zhuǎn)動閘門用以調(diào)整水槽中水位，如圖所表示。當(dāng)槽中水位為H時(shí)，此閘門應(yīng)使壁上一尺寸為a×b矩形孔開啟。試求鉸鏈軸口位置。（鉸鏈摩擦力等不計(jì)）依據(jù)解析法解：依據(jù)題意，對于閘門來說，當(dāng)靜水壓力作用點(diǎn)高度超出了支撐點(diǎn)就能使閘門打開，假設(shè)鉸鏈軸口距離閘門上邊緣距離為eHapaOe第29頁補(bǔ)充容器底部圓孔用一錐形塞子塞住，如圖H=4r，h=3r，若將重度為γ1錐形塞提起需力多大（容器內(nèi)液體重度為γ）。h/2h/2Hγrr解：依據(jù)靜止流體對曲壁靜水壓力計(jì)算方法，只要能找到壓力體此題就可求解（在水平方向不受力）對于底面，靜水壓力為對于圓臺側(cè)面，靜水壓力為塞子自重第30頁若要提起塞子，則向上外力F第31頁補(bǔ)充有一圓滾門，長度l=10m，直徑D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用于圓滾門上水平和鉛垂方向分壓力。解：（1）圓滾門左側(cè)H1H2D水平方向分力大小kN鉛垂方向分力大小kN（2）圓滾門右側(cè)水平方向分力大小kN鉛垂方向分力大小kN第32頁故圓滾門上水總壓力水平分力大小kN鉛垂分力大小kN第33頁2-34設(shè)有盛水容器底部有一圓孔口，用一空心金屬球體封閉，如圖所表示。已知球體重量G=2.45N，半徑r=4cm，圓孔直徑d=5cm,水深H=20cm,試求提升該球體所需力FL。（注：球缺或球冠，即球被一個(gè)平面所截而得部分，其體積）