Относительный покой жидкости

Различают относительный и абсолютный покой жидкости. Абсолютный покой жидкости – это ее покой относительно земли. Относительный покой жидкости можно наблюдать при движении жидкости вместе с сосудом, в котором она находится, этом случае на нее действуют кроме сил тяжести и другие силы, а сама жидкость относительно стенок сосуда находится в покое. Одним из примеров относительного покоя жидкости является наполненный жидкостью цилиндрический сосуд, который вращается вокруг своей вертикальной оси (рис. 10). При этом на каждую частицу жидкости, находящуюся в сосуде, действует сила тяжести и центробежная сила. Вращаясь вместе с сосудом относительно стенок сосуда, жидкость находится в покое.

Свободная поверхность жидкости, находящейся во вращающемся вокруг вертикальной оси сосуде с постоянной угловой скоростью, будет параболоид вращения, описывается уравнением

,

где – угловая скорость вращения сосуда, – координата рассматриваемой точки, – радиус вращения.

Давление в каждой точке жидкости при этом определяется по уравнению

Высота параболоида определится из выражения

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1*

Задача 1.Определить показания двухжидкостного дифференциального манометра, при котором система из двух поршней, имеющих общий шток, будет находится в равновесии, если в обоих цилиндрах находится жидкость А, в колене двухжидкостного дифференциального манометра – жидкость Б; абсолютное давление, показываемое пружинным манометром (рис. 11, табл. 1). Трением поршней в цилиндрах пренебречь.

Таблица 1

Задача 2. Определить силу давления , на которую должно быть рассчитано запорное устройство квадратной крышки, поворачивающейся вокруг горизонтальной оси О и закрывающей отверстие в боковой плоской стенке сосуда, если в сосуде находится жидкость Ж, а давление в верхней части сосуда (рис. 12, табл. 2).

Таблица 2

Задача 3. Цилиндрический закрытый сосуд (рис. 13, табл. 3) с вертикальной осью, имеющий высоту Н и диаметр 2R, наполнен жидкостью на глубину Н₀. Определить скорость его вращения (число оборотов в минуту) в двух случаях: а) когда воронка расположена на высоте h над дном сосуда; б) когда диаметр воронки равен 2r.

Таблица 3

Задача 4.Закрытый резервуар (рис. 14, табл. 4) заполнен дизельным топливом, температура которого 20 °С. В вертикальной стенке резервуара имеется прямоугольное отверстие (D ´ b), закрытое полуцилиндрической крышкой. Она может повернуться вокруг горизонтальной оси А. Мановакуумметр МV показывает манометрическое давление или . Глубина топлива над крышкой равна Н, масса крышки – m. Определить усилие F, которое необходимо приложить к нижней части крышки, чтобы она не открылась.

Таблица 4

Задача 5. Круглое отверстие между двумя резервуарами закрыто конической крышкой с размерами D ´ L. Закрытый резервуар заполнен водой, а открытый резервуар – жидкостью Ж (рис.15, табл. 5). К закрытому резервуару сверху присоединен мановакуумметр MV, показывающий манометрическое давление или . Температура жидкости 20 °С, глубина h и Н. Определить силу, срезающую болты А, и горизонтальную силу, действующую на крышку.

Таблица 5

Задача 6. Определить силу давления на коническую крышку горизонтального цилиндрического сосуда диаметром D, заполненного жидкостью Ж (рис. 16, табл. 6). Показания манометра в точке его присоединения – . Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давления.

Таблица 6

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: