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02流体静力学习题与讨论

复习思考题

•试述静止流体中应力的特性。

-怎样认识流体静力学基本方程Z+上-const的几何意义和物理意义?

绝对压强、相对压强・真空度是怎样定义的?

相互之间如何换算?

•怎样绘制液体静压强分布图?

•何谓压力体?

怎样界定压力体?

判断dh实压力体有何实际意义?

-怎样计算作用在静止流体中潜体和浮体上的总压力?

液体表面压强以相对压强计时,怎样计算作用在平面或曲面上的静水总压力?

选择题(单选题)

静止液体中存在:

(a)压应力;

0)压应力和拉应力;

(c)压应力和切应力;

個)压应力、拉应力和切应力。

■相对压强的起点是:

個)绝对真空;0)1个标准大气压;

(0当地大气压;0)液面压强。

金属压力表的读值是:

S)绝对压强;

9)相对压强;

(c)绝对压强加当地大气压;

0)相对压强加当地大气压。

选择.題(单选题)

某点的真空度为65(M)0Pa,当地大气压为

O.IMpa,该点的绝对压强为:

(n)65000Pa;(b)55000Pa;

(c)35000Pa;(rf)165000Pa。

绝对压强几血与相对压强八真空度几、当地大气压几之间的关系是:

(a)Pab尸P+Pv;(b)p=pabs+pa;

(C)P.-Pu'Pabs;(d)p=p、+P2

系为

选挣题(单选题)

■在密闭容器上装有〃形水银测压计,其中

1.2、3点位于同一水平面上,其压强关

(a)p1=p2=p3;

(b)ppp2>/h;

(C)P]

(d)p2

选挣题(单选题)

用〃形水银压差计测量水管〃两点的压

强差,水银面高〃产10cm,〃为

(a)1333kPa;

(ft)12.35kPa;

(c)9・8kPa;

(rf)6.4kPao

选择愿(单选题)

■露天水池,水深5m处的相对压强为:

(fl)5kPa;(6)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPao

垂直放置的矩形平板挡水,水深3m,静水总压力的作用点到水面的距离为:

(a)1.25m;~

(b)1.5m;£

E

(c)2m;e

(rf)2.5mo

选择JS(单选题)

满液体,顶箍与底箍所受张力之比为

(a)1/2;(b)1.0;(c)2・0;(d)3.0«

在液体中潜体所受浮力的大小:

(a)与潜体的密度成正比;°)与液体的密度成正比;

(c)与潜体淹没的深度成正比;個)与液体表面的压强成反比。

章后习题简解

2=2;

2t3;

2r4;

?

r5;

2-6;

2z7;

2r8;

2r9;

210;

2-11;

2-12;

2J3;

2-14;

2-15;

2二16;

2-17:

2-18(x);

219;

220;

2-21;

2-22;

223;

2-24;

2-25;

2-26;

2-27;

2-28;

2-29;

2-30;

2-31;

2-32;

2=33;

U4;

2=35;

2^36;

2-37;

2z38;

2-39;

2=40;

2-41:

2-42;

2-43(x);244;2-45;246;2-47;2-48。

 

【解】(a)pA=x^/r?

t=l000x9.8x7

=68.65xl(PPa

=68.65kPa

(b)pA=p^pghA^pa

=105+1000x9.8x3-101325

=28.1Ox1(PPa=28.1OkPa

(c)pA=pg/iA=1000x9.8x(-3)

=-29.4x1OTa

=29・4kPa

pB=p(^liR=1000x9.8x0=0

1000x9.8x2=19.6x103Pa=19.6kPa

萊底习息简朋22Z2=5(JhmxpI=?

Z1=?

【解]Pi=PitgS^i

=13595<9.81x50xl(r,

=6.67x1『Pa

I

=6<67kPaB~r

PnfiS

6.67x105一1000x9.81=0.6«(bnH,O=68(hiniHO

3ppp、

【答】测压管1液面较高。

且测压管1液面与容器液面同高。

章后习题简解

24=9«.07JlAi,(\)p,=U7.7kPa.p=?

h=?

(2)p=ImHjOyp'=?

(3)pr=(^SkPapv=?

【解】(l)p=p,-p(;=1117-9&07=19・63kPa

fp19.63“c

h===2niH、0

Gwg9.807・

(2)pf=pa+Qh*029K07+9.807x7=166i7kPa

(3)p=Pa-p'=9&07-6K5=29.57kPa

25〃=1.5/n,Z=03/71,p=4.9kPa,几=?

p,=?

【解】P°=P+pg(%-h)

=4900+1000x9.807x(0.5-1.5)

=-4,9xl^Pa

章后习题简解

26p0=1017kPa.pd=9&07kPa(l)/i=0.8m,p=?

pr=?

(2)Z=5m.力=?

(3)q渍绍=81flkg/m',pu=?

h駅辅=?

章后习题简解

【解】

(1)p'=几+/%=10X7+9.807x().8=11555kPapup'-Pa=11555-9&07=17.4SkPii

⑵测压管高度为心伊眾>・7林测压管水头为Z+Z=Z+〃=5+l・78=6.7Sm

PR

(3)pv=几一几=1077-9&07=9・63kPa

=1.2^1酒精

章后习题简解

28h=Hp=24QnmHg化=73(knmHg章后习题简解

=1.2x10-240+730

1A6

=40^11mHg

[解】P=席(Z—力)=9.«07x(1-2)=-9.80怎Pa

测压管液面真实度为

 

章后习Jfi简解

2-10h—1.22iii,q油=92(kg/m',zVi=2O2hini,pv=?

p0=?

【解】Pv=PhM

=1A595x9.807x0.203

=27kPa

Po=-pHgZ-PM

=-(13.595x0.203+0.92x1.22)x9.807

=-3XkPa

章后习愿简解

h{=3()cmJ/2=6(k?

nK(l)pf)il=85{kg/ni^pi=Hg;

章后习题简解

【解%1)〃厂

0.

=%+S"/i=0.85x0.6+1A595x0.3=4.6m

P

⑵仏:

hy+hy=*x0.6+0.3-<).8lmp1000

⑶hA=

h^+h严x0.6+0.3-0.3mp1000

2-12章后习题呼

【解】Pg=P4>P、=P2>Pl=Pzn

2-13

 

2-15Z=2(kmptnl=92(kg/m\/t=1Ocm,?

草币刁題徇解

【解】Q为空气时,

3=PA_P”=Pfi(Z+h)=9.807x(0.2+0.1)=2.943

0为油时,

切=/^(Z+加-怎妙

=9.807x|(0.2+0」)一0.92x0.1]=2.042kPa

萊底习M健

2-]6Pm=0.98

 

一Pm+%+仏)-0农劝2一怎禺仏=()

0.98

=至

Pm一兀(H十hj+p^gh,

阳一/W

-(1・5+0・2)+136x0.2

!

_800

"1000

 

h=12(him,zV?

=?

 

【解】水经过泵时,

3=P2-P\=9m-p'gh

=(1A6-1)x9.807x0.12

=14.8kPa

空气通过风机时,

^=P2-Pi=(PH<-P『gh

=13.6x9.807x0.12

=16AM)量Pa-1.63^)iH,O

=1632iimKO

*

章后习题简解

2・2(z=2O(hinV2=12Qnm(l)Q]=92flkg/n?

;

(2)plsair;

章后习题简解

【解】⑴^p=pu-pA=p^gh+pg(Z-h)

=[0.92x0.12+1x(0.2-0.12)]x9.807

=1.86kPa

(2)W=Pr-P、=p血gh+p^lZ-

=9.807x(0.2-0.12)

=0.783cPa

章后习)8简解

Ni=l3cm,⑴Pi三HQ;

(2)Pimairg=2

 

2JV,=3.0/n,

V2=0.6m,

V3=2.5m,

V4=1.0m,

V5=3・5m,

童后必血解【解】P5=-PM^(V5-V4)+p//jfg(V3-V4)

-几g(V3-V2)+Q%g(V|-VJ

=-Z\g(V$-Vj+Vs-V2)

+P//^(V3-V4+V1-V2)

=-9.807x(3.5-1.0+2.5-0.6)

+lA595x9.807x(2.5-1.04-3.0-0.6)

=47699kPa

【解】大气压强p.4Jp」p話H

由流体静力学基本方程,有=H+—Ptwd-gasgPtval一gtnf>

其中久=Pa+久讷|,Ph=Pa一P誌H+久皿2

=().54kg/m'

 

章后习J8简解

2-24a=2(f,/=10Qninpa/f<)te/=81(kg/irf,^=?

【解】M=PaziglHna

=810x9.807x0.1sin20°

=272N/nr

拿后习简解

2-25H、b、p'~p2g=?

【解】以〃点为基准,建立右环的平衡关系式

-P妙-卿=0得

以水箱自由表面为基准,建立平衡关系式

Pa-M+P‘gb=PR故

®=Pa_Pb=M_P‘gH_阳d_¥)H=

DD

童后习Jfif®筆

126ax=l(km2,/l2=100a-m2,A/i=lm,

(1)P,=9K1N,A=2

(2)AP,=19.6^,^,=?

加円呛“呛及?

S+?

⑴WZPM=(叫沖+說丽

=10791N=10.791kN

儿.・

=(1O()Ox9.81x1+^^)xO.i_io791

章后习遂简解

=196(N=le96kN

22/方=3m4=2m比=6md=5m,P=?

〃”=?

【解法一】由dP=pbdh=pghbdh积分,得師习题简解P=]dP=J:

p^HhdH-^paHhdH

=£M尿-(%-〃)']-[〃;-(“2f卜Mg-h2)

=9.807x2x3x(6-5)=5K«4kN

M

p

\dMJ:

A怨〃(〃-九+必〃〃-J:

人您〃(〃-%+〃阳〃

=pgbh"h、-h2)/P=xO07x2x32x(6-1)/5&84=lSm即压力中心在闸门中心处。

2-28b=lm,/=AB^a=45°,/i,=3m,%=2m.章后习题筒解

 

【解】用图解法(过程用板书讲解)。

章后习愿简解

2-2a==\mjix=201/刖=80(l=lm.

【解】用图解法(用板书画图)。

章后习愿简解

Px=-p^gh2b/sina=-x0.8x9.807xl2xl/sin60°=4.53kN22

P2=-/^//1"^/sina=ix9.807x2"xl/sin60°=2Z6MN

22

^=P^^/siiia=0.8x9.807xlx2xl/sin60°=18.12kN

P=Pi+B+E=453+2265+l&12=453(JkN

■_;方片+(〃+扌力i)骂+(方+扌hx)P5

“〃二P•■

lxlx433+(l+

===2.03m

4530

【解】用图解法(用板书画图)。

章后习题简解

件=(几一"“)A=(111.7-9&07)x05x0.6=5・8咏N

A=1x9.807x0.6x05x0.6=0.8«kN

22

P、=9.807x0.8x03x0.6=2,35kN

P=:

片+/:

+1\=5.89+0.88+235=9.12kN

|x(5.89+235)4-^x0.88

2x0.6=0.3Im9.12

章后习题简解

【解】P=/^/icA=9.807x3x-xl2=2AlkN

4

yc=——=———=3.46ni八sinasin60°

Jz*兀14/兀

儿讥+而狄壮//儿4

F(儿匚乜/sina兰d/2)P

lxsin60°

=3.464-12/(16x3.46)=3・48m

章后习慰简解

2-32b=2ni,m=200(k曙曾=In】,"*=2ni,7'=?

 

章后习愿简解

【解】P=臥人=朋叭+1妙爲/sin45°

=9.807x(l+^)x2x2/siii45o=ll(195kN

(%+AJ阳力》门“才彳厶。

11(195

2x1

_(1+;x2)x9・807x2*2/Zsin245。

_】

¥恥訥加+善恁瓠“_卽“)+竽v-¥

章后习题简解

P=[(Po-P」+恁化"

■■

=137.37-9&U7+9.807x(1+Z)sin60°x22

■■

z、^x2

仏-几+恁sin60°)xl+兀*rin60°

3x22

=223cN

P

137.37-9&07+9.807x[sin60°

—x22=1.05m

2-35〃=3m」=?

力=?

儿=?

章后习愿简解

【解】(板书画图)。

 

2=(仏-九[{(h2-hx)(lh2+州)+ht(h2+=|x(2.45-1.73)

3

x-x(2.45-1.73)x(2x2.45+1.73)+1.73x(2.45+1.73)

=2」2m

y、=(〃一方2)[;(〃一h2)(Ui+/i,)+lb(//+A,)]3

=-x(3-2.45)x-x(3-2<45)x(2x3+2.45)+2.45x(3+2.45)33

=2.73m

 

章后习题简解

2-36/=l(hi,D=4m.HI=4m.H2=2m.Px=2P:

=?

【解】(用板书画受力图)。

=58HkN(-»

p3叫

3

=9.807x-x

4

=924kN(T)

2・3d=2m,/=5m,Px=?

(=?

【解】(用板书画受力图)。

 

章后习)8简解

 

9.807

2

P.=+=字d(彳M+sin6()°

x2x5x—x2+——

I42丿

=119.49kN

【解】T=/<=^—=9.807x-x4'=32K6kN

66

 

章后习J®简解

2-39图(a)圆筒;图(b)为圆球。

压力体及力的方向?

【解】用板书(略)。

 

章后习J8简解

2-4b=4in,(p=45°,r=2m,P=?

压力中心?

【解】用板书画图。

 

章后习塵简解

P,=-R^sin20=-x9.807x22x4sirf45°=39.2kN

nr2br2sin(pcos(pb

x22x4x9.807

8r2r

_(nsin^cos^

2

=214kN

P=從+P;=V39.22+22.42=45.1kN

pIQ2

W亍b22厂6咖卅

 

章后习J®简解

2-42Zi=0e05mJ=03m.a=?

【解】由Pcosor+(asina+g)z],且a=0o利用等压面所应满足的条件和几何关系,有

ndzah

tunc/==—=—

dxgI

_9.807x0.05

~03

=1.635m/s2

2-45Q=1OO(kg/ni\w=1Oni/s,D-2mJi=0.3m.L=4ni,s=10ftn,P=?

章后习题简解

【解】由"警及ior知"討黑严Sm疋

4m,z=-”+#)=-(0.3+扌卜-Z叫故

”+£)]=x4+9.X07x13=1475kPa

P=prA=14.75x^x22=46.34kN

2-46D=1.2m爲=0.43m,z=0」=a=0.5m,I\=0,n=?

r

章后习J8简解

【解】由P=pg亠fi/厂‘-z+('及条件

l?

g」

rQ=0.43m,z=0t—-a-0.5m

PS

解得

故要求的压强分布规律为

6%30x44.74

=44748,

 

章后习愿简解

2-4D=30cm."=50cm.〃=30cniu>=?

【解】由p=pa^pg^-a)2r2-z可解得离心力水头为

l?

g」

2g(2丿飲

又据自由表面至容器口平面所围成的体积应与静止时柱体积相等,即

1rd)2I)2a)27d)2(H-h)

2~4~8g4

由上式可解得容器的旋转角速度为

童后习J8简解

=1&67s1

AyfgiH-h)4x79.807x(0.5-03)

(D—11111■=■

D03

由此,得

=17&pm

604yjg(H-h)_120J9.807x(0・5—0・3)

2/rDx*03

章后习题简解

2-48D=6()Qnm,H=50(inmji=0.4m,pol7=0.8g/mnt

 

章后习题简解

p=0,解得c=pMgll,故压强分布公式为

P=fg+pltilgH

L2g」

旋转前后油的体积相等,即討H牛仍H-从由此得

;又油水分界面为等压面,则应有下列关系

p=p<

彳2严-

-H

+P禎gH:

H-h

=PnilS川f/

0卩=阳gH

由此

JJ

g

_2x0.5

i9.807

=I6l5s1

nv

H-h0.6

V0.5-0.4

在容器顶部,当r=O.Z=//时,叽"

在容器顶部,当r=D/2,z=//时,

Pz=PS二H+PM

I晦丿

=9.«07x|0.54-0.8x0.5

I8x9.807

=lL27kPa-LISmH.O

章后习J®简解在容器底部,当r=O,z=OBt,

Pnmin=P^H=0.8x9.807x0.5

=3.92kPa-0.4mH,O

在容器底部,当r=D/2,z=0W,

a)2D2

=P-J—+d/g〃

-(16,52x0.62

=9.807x+0.8x0.?

8x9.807丿

=16.17kPa

-1.65mHQ

*

解:

(1曲用于半球连接螺栓上的总拉力:

F=yn/f2(Vl-V2)=9.8O7X3.14X12X(S.5-3.5)=153.973

(2)Px=0(对称)

P产()(总浮力或总压力为零)

章后习愿简解

p,=-^(/f|-/l2)*2/F/sina=-x9.807x(3-2)2xI/sin45°

22

=6・93kN

P2=pg(hl—/t2)/i2^/slna=9.807x(3-2)x2xl/sin45°

=27.74kN

r=/>=6.93+27.74=34.67kN

二¥(%-hjP)+(%—学)此

Psln45°

;x(3-2)x6・93+(3-;)x27・74

34.67sin45°

=2・45m

或hD=1.73ni

或yD=2.35m

这说明压力中心比闸门形心低0・0im。

=(3・48-3・46+0小23・1=2杯

_yDP+;h2tg45°mg_1.65x1Ift95+|x2xlx2x9.807

=仏45。

=

=10L34kN

亍=—~碍二U-h、

当ha-h?

时,闸门处于平衡状态;但当hD

Iff12

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