Основная формула гидростатики и силы давления

Основная формула гидростатики и силы давления

1. Дайте определение понятию «гидростатическое давление» и укажите
его свойства.
Поверхностная сила в неподвижной жидкости называется силой
гидростатического давления. Пусть на элементарную площадку ΔS действует
сила гидростатического давления ΔP. Предел отношения

называется гидростатическим давлением в той точке,

куда стягивается площадка ΔS.
Свойства:
В неподвижной жидкости давление, приложенное к различным
площадкам должно быть одинаково.
Гидростатическое давление в любой точке жидкой среды не зависит
от ориентации n площадки ΔSn.
2. Укажите условие возникновения кавитации.
При попытке приложения к жидкости таких усилий образование
пустот, которые заполняются парами жидкости и воздухом, растворенным в
жидкости, что называется разрывом сплошности жидкой среды или
кавитацией. На практике сплошность нарушается при достижении в
жидкости давления, равного давлению упругости насыщенных паров
жидкости при данной ее температуре
3. Запишите основное уравнение гидростатики и назовите величины,
входящие в него.
Основная формула гидростатики:

— заглубление точки с координатой z и искомым давлением p под

свободную поверхность;

– плотность жидкости;
9,81g м/с 2 – ускорение свободного падения.
4. Ответьте, в каких случаях в основной формуле гидростатики используется
знак плюс, а в каких — минус.

знак минус ставится, если точка 2 расположена выше точки 1.
5. Дайте словесное и математическое определения абсолютному
гидростатическому давлению.
Гидростатическое и гидродинамическое давления часто называют
абсолютным давлением.

6. Дайте словесное и математическое определения избыточному и
вакуумметрическому давлениям.
Избыток гидростатического давления (гидродинамического для
потока вязкой жидкости) над атмосферным (p ат ) называется избыточным (p и )
или манометрическим (M) давлением.

Недостаток гидростатического давления (гидродинамического для
потока вязкой жидкости) до атмосферного (p ат ) называется ваккумом (p вак )
или вакуумметрическим (V) давлением.

7. Дайте определение понятию «пьезометрическая плоскость».
Горизонтальная плоскость, давление жидкости на уровне которой
равно атмосферному, называется пьезометрической плоскостью/
8. Дайте определение понятию «плоскость сравнения».
Горизонтальная плоскость, от которой отсчитывается вертикальная
координата z, называется плоскостью сравнения.
9. Дайте словесное и математическое определения понятиям
«пьезометрическая высота» и «вакуумметрическая высота».
Заглубление произвольной точки жидкости под пьезометрическую
плоскость называется пьезометрической высотой в этой точке

Превышение произвольной точки жидкости над пьезометрической
плоскостью называется вакуумметрической высотой в этой точке.

10. Дайте словесное и математическое определение понятию
«пьезометрический напор».
H п — произвольная постоянная, которая одинакова для всего объема
однородной жидкости и называется пьезометрическим напором

11. Напишите удобную для практического применения формулу по расчету
величины силы давления на плоскую стенку в тяжелой жидкости и назовите
величины, входящие в нее.

где h c — пьезометрическая высота в центре тяжести

где p ρgh c — давление в центре тяжести
S – площадь проекции;

– плотность жидкости;
9,81g м/с 2 – ускорение свободного падения.
12. Дайте определение понятию «центр давления» для плоской стенки.
Укажите, как соотносятся центр давления и центр тяжести для равномерно
распределенного давления.
Точка на поверхности, через которую проходит вектор силы
давления, называется центром давления и обозначается буквой «D».
13. Напишите формулу для определения положения центра давления для
плоской стенки в тяжелой жидкости. Назовите величины, входящие в эту
формулу.

J x — момент инерции площади S относительно оси x
J y — центробежный момент инерции относительно оси.
14. Укажите, воздействие какого давления (абсолютного, избыточного, или
вакуумметрического) понимается под силой давления в методике по Л3.
Воздействие избыточного, понимается под силой давления в методике по Л3.
15. Объясните, как определяется направление вектора силы избыточного
давления.
Вектор силы избыточного давления проходит через центр давления и
направлен перпендикулярно к площадке, в сторону действия избыточного
давления.

16. Напишите удобную для практического применения формулу по
определению вектора силы давления при равномерно распределенном
давлении на криволинейной поверхности. Назовите величины, входящие в
эту формулу.

P y горизонтальная составляющая
P z горизонтальная составляющая
17. Напишите удобную для практического применения формулу по
определению вертикальной составляющей силы давления на криволинейную
поверхность в тяжелой жидкости. Дайте определение понятию «тело
давления».

Телом давления называется объем (W т.д ), образованный
рассматриваемой криволинейной поверхностью, пьезометрической
плоскостью и цилиндрической поверхностью с вертикальными образующими
по краям данной поверхности.

18. Напишите удобную для практического применения формулу по
определению горизонтальной составляющей силы давления на
криволинейную поверхность в тяжелой жидкости. Назовите величины,
входящие в эту формулу.

где h c — пьезометрическая высота в центре тяжести

где p ρgh c — давление в центре тяжести
S – площадь проекции;

– плотность жидкости;

9,81g м/с 2 – ускорение свободного падения.
19. Напишите формулу для определения положения линии действия
горизонтальной составляющей силы давления на криволинейную
поверхность в тяжелой жидкости. Назовите величины, входящие в эту
формулу.

DC
C
I
hh
Sh


где Dh - расстояние от свободной поверхности до центра давления;
Ch - расстояние от свободной поверхности до центра тяжести плоской
стенки;
I момент инерции проекции фигуры относительно оси, проходящей
через ее центр тяжести.
S – площадь проекции;