Теоретична частина. Сила тиску на плоску поверхню уявляє собою рівнодіючу всіх одиничних сил на цю поверхню

Сила тиску на плоску поверхню уявляє собою рівнодіючу всіх одиничних сил на цю поверхню. Позначається через F і вимірюється в ньютонах або інших одиницях сили. Сила тиску визначається добутком гідростатичного тиску в центрі тяжіння поверхні на її площу:

F=p_cS

де

S — площа поверхні;

p_c — тиск в центрі тяжіння площі поверхні.

Для надмірного тиску

p_c= rgh_с

Таким чином

F=pgh_cS (1.22)

де

h_c — глибина занурення центру тяжіння площі, тобто вертикальна відстань від вільної поверхні рідини до центру тяжіння стінки, мал. 1.6.

Сила тиску на плоску поверхню не залежить від кута нахилу поверхні стінки до горизонту в умовах незмінної глибини занурення її центру тяжіння.

При визначенні сили тиску рідини на стінку посудини слід мати на увазі, що вона не залежить від кількості рідини в посудині.

Силу тиску можна визначити не тільки по рівнянню (1.22), але і графічним шляхом. Виявляється, що сила тиску рівна об'єму епюри тиску. Тому для визначення сили тиску рідини на стінку можна побудувати епюру тиску і визначити її об'єм.

Рис. 1.10. Знаходження центру тиску рідини на стінку посудини

Точка застосування сили тиску на плоску поверхню називається центром тиску.

Положення центру тиску для стінок, що володіють вертикальною віссю симетрії, при обліку тільки надмірного тиску знаходиться за допомогою теореми про рівність моменту рівнодіючій сумі моментів складових. В цьому випадку центр тиску розташовується на осі симетрії, і положення його визначається координатою центру тиску y_с, відлічуваної в площині стінки до лінії урізання, див. рис. 1.10:

(1.23)

де

у_с — координата центру тяжіння майданчика;

I_c — момент інерції майданчика щодо осі, паралельній лінії урізання 0—0 і стінки, що проходить через центр тяжіння;

S_o-o — статичний момент майданчика щодо лінії урізання.

Лінія урізання — це лінія перетину площини кришки з площиною вільної поверхні рідини або продовження цих площин.

Величина

називається ексцентриситетом гідростатичного тиску. Вона завжди більше нуля і рівна нулю тільки при горизонтальному положенні стінки. Отже, центр тиску завжди розташований нижче за центр тяжіння майданчика і співпадає з центром тяжіння тільки при горизонтальному положенні стінки. Максимальному значенню ексцентриситету відповідає вертикальне розташування площі стінки.

Робота виконується на дослідній установці, зображеній на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Схематичний пристрій дослідної установки

Труба квадратного перетину із стороною а = 95 мм закрита похилою кришкою площею S = 127,5 см² з кутом нахилу a= 45 °. У резервуар налита вода r_в= 1000 кг/м^3. Кришка притиснута до труби силою тиску води р ісилою власного тяжіння G_кр = 0,290 кг Кришка повертається щодо лінії урізання; відстань від осі обертання О дотруби Оd = 55 мм; а тп = 90 мм. Кінець кришки в точці «С» сполучений з тросом Т, який, проходячи через блоки, поза резервуаром прикріплений до майданчика (G _пл = 0,125 кг) з вантажем G _гp, приймемо, G₁ = G_гp + G_пл

Поиск по сайту: