Описание экспериментальной установки

Установка (рис. 2-1) состоит из открытого вертикального цилиндрического сосуда 1, который приводится во вращение валом 5 от электродвигателя ( об/мин) через редуктор с передаточным числом 10 (электродвигатель и редуктор на рисунке не приведены).

Для измерения вертикальных отметок Z точек, лежащих на поверхности жидкости и горизонтальных их координат X, служит мерная игла 2, которая может перемещаться в вертикальном направлении и по горизонтальной рейке 3 вдоль горизонтальной оси сосуда.

Рейка 3 закреплена на стойке 4 и имеет шкалу.

Штанга мерной иглы снабжена шкалой и нониусом для взятия вертикальных отсчетов Z и нониусом - для снятия координат X.

Порядок проведения опытов

В неподвижный сосуд 1 наливают жидкость до отметки по мерной игле 2, затем включают электродвигатель, приводящий сосуд во вращение. Благодаря силам трения, стенки вращающегося сосуда будут увлекать за собой жидкость и через некоторое время вся жидкость в сосуде будет вращаться вместе с сосудом с той же угловой скоростью - жидкость придет в состояние относительного покоя; свободная поверхность жидкости примет форму параболоида вращения с полной высотой .

После этого производят необходимые измерения мерной иглой 2. Сначала иглу устанавливают так, чтобы ее ось совпала с осью сосуда OZ, при этом ноль нониуса должен совпасть с отсчетом на горизонтальной рейке Х₀=... см (см. табличку около установки). Затем иглу опускают до соприкосновения ее острия со свободной поверхностью (точка 0') и берут отсчет по нониусу иглы. После этого поднимают иглу и перемещают на 1 см влево или вправо от оси и снова опускает до соприкосновения с поверхностью, снова берут отсчеты по нониусу иглы - Z и по горизонтальной шкале - X. Перемещаясь по радиусу сосуда через 1 см, берут 6—7 точек. Последнее положение иглы - вблизи стенки должно быть выбрано так, чтоб игла не задевала о стенку сосуда. Данные измерений записываются в журнал, при этом в строку «0» записываются отсчеты Z₀ и Х₀ для осевого положения мерной иглы.

Измеряются и вносятся в журнал: радиус сосуда, отметки дна сосуда и уровня жидкости до начала вращения сосуда.

Обработка опытных данных

Обработка данных производится в следующем порядке:

1) Определяются опытные значения превышения любой точки параболоида вращения над его вершиной 0':

2) Определяют теоретические значения этого превышения по формуле (2-2).

3) Найденные значения сопоставляются между собой. Расхождение между величинами в процентах подсчитывается по формуле:

.

4) Строятся опытная и теоретическая кривые свободной поверхности на одном чертеже.

5) Строятся эпюры избыточного гидростатического давления на дно и стенки сосуда для двух случаев: при относительном покое (во время вращения сосуда) и при абсолютном покое (до вращения).

Построение ведется для одной половины сосуда, в масштабе 1/2. Все данные для построения эпюр: глубины, гидростатические давления в характерных точках и т. д. должны быть записаны под каждой эпюрой.

Форма отчета

Таблица 2-1

Регистрация и обработка опытных данных

7. Контрольные вопросы

1. Дать определение относительного и абсолютного покоя жидкости.

2. Что называется «поверхностью равного давления?»

3. Записать уравнение поверхности равного давления и пояснить его.

4. Какова форма свободной поверхности в рассматриваемом случае вращающегося сосуда и при абсолютном покое жидкости?

5. Как определить гидростатическое давление в любой точке дна и стенки вращающегося сосуда?

6. Есть ли разница в величине гидростатического давления на дно и стенки сосуда до начала вращения его и во время вращения?

7. Как вычислить силу избыточного давления на дно сосуда?

Назвать примеры относительного покоя жидкости, встречающиеся в технике.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Цель работы

В данной лабораторной работе экспериментально изучается тема, относящаяся к разделу «Гидродинамика».

Целью работы является:

а) визуальное наблюдение режимов движения воды в стеклянной трубке;

б) экспериментальное определение чисел Рейнольдса для наблюдаемых режимов движения жидкости.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: