Дати визначення гідростатичному тиску і охарактеризувати його властивості. Навести одиниці виміру гідростатичного тиску в різних системах виміру

ІНДИВІДУАЛЬНЕ КОНТРОЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

 

Варіант 3

 

 

дисципліни “ Гідравліка і гідромеханічні системи ”

курсанта навчальної групи ТПМ-31

спеціальності 5.07010303 «Технічне обслуговування засобів зберігання, транспортування та заправлення ПММ»

Куча Владислав Михайлович

 

Завдання виконав: ___________________________________________

(підпис курсанта)

____________________________________________________________

(дата подання роботи)

 

 

Завдання перевірив: к.т.н., с.н.с.

Тягній В.Г.

 

Результат перевірки ____________ _____________________________

(оцінка)

 

___________________________________________

(підпис, дата)

 

Кременчук 2014 р.

ЗМІСТ

Вступ……………..………………………………………..…………..…………...3

1.1 Дати визначення гідростатичному тиску і охарактеризувати його властивості. Навести одиниці виміру гідростатичного тиску в різних системах виміру……………………………………………………………..4

1.2 Способи і прилади виміру витрати і швидкості потоку рідини………..7

3.1 Задачі………………………………………………………………………12

4.1 Висновок……………………………………………………………………14

5.1 Список використаної літератури…………………………………………15

 

ВСТУП

Гідростатичний тиск – це тиск рідини в будь-якій точці об'єму цієї рідини. Тиск у рідині, що перебуває у стані спокою, створений сумою тиску газу на її вільній поверхні і зумовленого силою тяжіння тиску стовпа рідини, розташованого над точкою вимірювання. Г. т. залежить від глибини занурення. Це напруга стиску в точці, розміщеній всередині рідини, що знаходиться в стані спокою.

В гідрогеології поняття гідростатичного тиску трактується ширше: гідростатичний тиск - це тиск рідини (рухомої або нерухомої) у певній точці водоносної системи. Тобто гідростатичний тиск — загальна величина трьох головних напружень в будь-якій точці гірничого масиву, що перебуває в стані спокою. Високий гідростатичний тиск сприяє обваленню порід покрівлі та підйому підошви виробки, де спостерігаються раптові прориви вод і пливунів.

На зовнішній поверхні рідини гідростатичний тиск завжди спрямований по нормалі до площини, на яку він діє, а в будь-якій точці всередині рідини його величина не залежить від орієнтації площинки в просторі. Він є лише функцією координат.

 

 

Основна частина

Дати визначення гідростатичному тиску і охарактеризувати його властивості. Навести одиниці виміру гідростатичного тиску в різних системах виміру.

Гидростатическое давление - сжимающее напряжение, возникающее внутри неподвижной жидкости.

Давление – физическая величина, которая характеризует интенсивность воздушных нормальних сил давления, с которыми одно физическое тело действует на поверхность другого. Предел, к которому стремится изменение силы давления к изменению площади, на которую она воздействует, когда изменение площади стремится к нулю.

Выделим в жидкости, находящейся в равновесии, некоторый объём (рис. 1), рассечём его произвольной плоскостью АВ на две части и мысленно отбросим одну из этих частей, например верхнюю.

 

Рис.1

 

При этом мы должны приложить в плоскости АВ силы, действие которых будет эквивалентно действию отброшенной верхней части объёма на оставшуюся нижнюю его часть. Рассмотрим в плоскости сечения АВ замкнутый контур площадью включающий в себя некоторую произвольную точку а; пусть на эту площадь из названных сил взаимодействия приходится сила .

Тогда отношение:

(1.1)

представляющее собой силу, действующую на единицу площади, будет называться средним гидростатическим давлением, или средним напряжением гидростатического давления по площади .

Истинное давление в различных точках этой площади может быть разным; в одних точках оно может быть больше, а в других — меньше среднего гидростатического давления.

В общем случае величина среднего давления будет тем меньше разниться от истинного давления в точке а, чем меньшей будет площадь и в пределе, при стремлении её к нулю, среднее гидростатическое давление совпадает с истинным давлением в точке а.

Таким образом, истинное гидростатическое давление, обычно называемое просто гидростатическим давлением, будет равно

 

(1.2)

Представляет для жидкостей, находящихся в равновесии, величину, аналогичную напряжению сжатия в твёрдых телах.

Гидростатическое давление имеет размерность

 

(1.3)

Единицами измерения гидростатического давления служат: в физической системе единиц , в технической системе . Гидростатическое давление обычно измеряют в . Давление, равное 1 называется технической атмосферой (обозначается .

Величина атмосферного давления зависит от высоты расположения места над уровнем моря и может быть взята из таблицы.

На практике применяются различные способы учёта величины гидростатического давления. Если при определении гидростатического давления принимается во внимание и атмосферное давление, действующее на свободную поверхность жидкости, давление называют полным или абсолютным. В этом случае величина давления измеряемая в технических атмосферах, обычно обозначается ата (атмосфера абсолютная).

Манометрическое давление находится как разность между абсолютным давлением в жидкости и давлением атмосферным

 

(1.4)

и измеряется также в технических атмосферах, называемых избыточными (обозначаются ати)

Гидростатическое давление обладает следующими двумя основными свойствами: оно направлено по внутренней нормали к площадке, на которую действует, и величина его в данной точке не зависит от направления, или, от ориентировки в пространстве площадки, включающей эту точку.

Первое свойство является простым т.к в покоящейся жидкости отсутствуют касательные и растягивающие усилия. Сделаем предположение, что гидростатическое давление направлено не по нормали (не перпендикулярно), а под некоторым углом к площадке. Тогда его можно будет разложить на нормальную и касательную составляющие. Наличие касательной привело бы к движению жидкости вдоль площадки, т.е. нарушило бы её равновесие. Поэтому единственным возможным направление гидростатического давления является его направление по нормали к площадке.

Предположим, что гидростатическое давление будет направлено по внешней, а не по внутренней нормали, т.е. не внутрь, а от рассматриваемого обьёма. То и в этом случае частицы жидкости пришли бы в движение и её равновесие тоже было бы нарушено. Значит, гидростатическое давление обязательно должно быть направлено по внутренней нормали и представляет собой всегда сжимающее давление.

Для доказательства второго свойства выделим в покоящейся жидкости призму сечением ; один торец призмы пусть будет перпендикулярен к образующей, а второй — наклонён к образующей под некоторым углом (рис. 2); длину призмы вдоль её оси обозначим через L. Мысленно отбрасывая жидкость, окружающую выделенную в ней призму, заменим действие отброшенной жидкости силами давления на гранях призмы; в соответствии со сказанным выше это будут силы, нормальные к граням.

 

Рис.2

Обозначим через среднее давление на торце, перпендикулярном к образующей, через — среднее давление на скошенном торце и составим выражение для суммы проекций всех сил, действующих на призму, на ось, совпадающую с осью призмы. Поскольку призма находится в равновесии, указанная сумма проекций сил должна равняться нулю. Пусть Q — проекция на эту ось единичной объёмной силы, т. е. силы, приложенной к единице объёма. Тогда проекция объёмных сил, приложенных к призме, будет равна

 

Q

Проекция силы давления, приложенной к торцу А, будет:

 

и силы давления, приложенной к скошенному торцу,

 

(1.5)

Силы давления на боковые грани призмы проекций на ось призмы не дадут. Поэтому сумма проекций всех приложенных к призме сил составит:

откуда

(1.6)

 

Таким образом, величина оказывается не зависящей от угла . В пределе, при , стремящемся к нулю и представляют собою истинные значения давления в точках А и В.

Из этого уравнения следует, что если давление, например, в точке А изменится на величину , то на такую же величину изменится давление в любой другой точке жидкости; в этом заключается известный из физики закон Паскаля, формулируемый обычно следующим образом; давление, производимое на жидкость, передаётся внутри жидкости во все стороны с одинаковой силой. На применении этого закона основываются расчёты машин, работающих гидростатическим давлением.