《流体力学》徐正坦主编课后答案第二章
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第一章习题答案选择题(单选题)1.1 按连续介质的概念,流体质点是指:(d )(a )流体的分子;(b )流体内的固体颗粒;(c )几何的点;(d )几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。
1.2 作用于流体的质量力包括:(c )(a )压力;(b )摩擦阻力;(c )重力;(d )表面张力。
1.3 单位质量力的国际单位是:(d )(a )N ;(b )Pa ;(c )kg N /;(d )2/s m 。
1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是:(b )(a )剪应力和压强;(b )剪应力和剪应变率;(c )剪应力和剪应变;(d )剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度μ随温度的升高:(b )(a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。
1.6 流体运动黏度ν的国际单位是:(a )(a )2/s m ;(b )2/m N ;(c )m kg /;(d )2/m s N ⋅。
1.7 无黏性流体的特征是:(c )(a )黏度是常数;(b )不可压缩;(c )无黏性;(d )符合RT p=ρ。
1.8 当水的压强增加1个大气压时,水的密度增大约为:(a )(a )1/20000;(b )1/10000;(c )1/4000;(d )1/2000。
1.9 水的密度为10003kg/m ,2L 水的质量和重量是多少? 解:10000.0022m V ρ==⨯=(kg )29.80719.614G mg ==⨯=(N )答:2L 水的质量是2kg ,重量是19.614N 。
1.10 体积为0.53m 的油料,重量为4410N ,试求该油料的密度是多少? 解:44109.807899.3580.5m G g V V ρ====(kg/m 3) 答:该油料的密度是899.358kg/m 3。
1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅,其密度为8503/kg m ,试求其运动黏度。
第2章 流体静力学2.1 大气压计的读数为100.66kPa(755mmHg),水面以下7.6m 深处的绝对压力为多少?知:a a KP P 66.100= 3/1000m kg =水ρ m h 6.7=求:水下h 处绝对压力 P解:aa KP ghP P 1756.71000807.96.100=⨯⨯+=+=ρ 2.2 烟囱高H=20m ,烟气温度t s =300℃,压力为p s ,确定引起火炉中烟气自动流通的压力差。
烟气的密度可按下式计算:p=(1.25-0.0027t s )kg/m 3,空气ρ=1.29kg/m 3。
解:把t 300s C =︒代入3s (1.250.0027)/s t kg m ρ=-得3s (1.250.0027)/s t kg m ρ=-33(1.250.0027300)/0.44/kg m kg m=-⨯=压力差s =-p ρρ∆a ()gH ,把31.29/a k g m ρ=,30.44/s kg m ρ=,9.8/g N kg =,20H m =分别代入上式可得s =-20p Pa ρρ∆⨯⨯a ()gH=(1.29-0.44)9.8166.6Pa =2.3 已知大气压力为98.1kN/m 2。
求以水柱高度表示时:(1)绝对压力为117.2kN/m 2时的相对压力;(2)绝对压力为68.5kN/m 2时的真空值各为多少?解:(1)相对压力:p a =p-p 大气=117.72-98.1=19.62KN/2m以水柱高度来表示:h= p a/ g ρ=19.62* 310 /(9.807* 310)=2.0m(2)真空值:2v a p =p p=98.168.5=29.6/m KN --以水柱高度来表示:h= p a/ g ρ=29.6* 310 /(9.807* 310)=3.0m2.4 如图所示的密封容器中盛有水和水银,若A 点的绝对压力为300kPa ,表面的空气压力为180kPa ,则水高度为多少?压力表B 的读数是多少?解:水的密度1000 kg/m 3,水银密度13600 kg/m 3A 点的绝对压力为:)8.0(20g gh p p H g o h A ρρ++=300⨯310=180⨯310+1000⨯9.8 h+13600⨯9.8⨯0.8 求得:h=1.36m压力表B 的读数p (300101)199g a p p KPa KPa =-=-=2.5 如图所示,在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加载F=5788N 已知h 1=50cm ,h 2=30cm ,d=0.4cm ,油密度ρ油=800kg/m 3水银密度ρHg =13600kg/m 3,求U 型管中水银柱的高度差H 。
第二章 流体静力学2-1 密闭容器测压管液面高于容器内液面h=1.8m,液体密度为850kg/m3, 求液面压强。
解:08509.8 1.814994Pa p gh ρ==⨯⨯=2-2 密闭水箱,压力表测得压强为4900Pa,压力表中心比A 点高0.4米,A 点在液面下1.5m ,液面压强。
解:0()490010009.8(0.4 1.5) 49009800 1.15880PaM B A p p g h h ρ=+-=+⨯⨯-=-⨯=-2-3 水箱形状如图,底部有4个支座。
试求底面上的总压力和四个支座的支座反力,并讨论总压力和支座反力不相等的原因。
解:底面上总压力(内力,与容器内的反作用力平衡)()10009.81333352.8KN P ghA ρ==⨯⨯+⨯⨯=支座反力支座反力(合外力)3312()10009.8(31)274.4KN G g V V ρ=+=⨯⨯+=2-4盛满水的容器顶口装有活塞A ,直径d=0.4m ,容器底直径D=1.0m ,高h=1.8m 。
如活塞上加力为2520N(包括活塞自重)。
求容器底的压强和总压力。
解:压强2252010009.8 1.837.7kPa (0.4)/4G p gh A ρπ=+=+⨯⨯= 总压力 237.71/429.6KN P p A π=⋅=⨯⋅=2-5多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。
图中高程单位为m ,试求水面的绝对压强。
解:对1-1等压面02(3.0 1.4)(2.5 1.4)p g p g ρρ+-=+-汞对3-3等压面 2(2.5 1.2)(2.3 1.2)a p g p g ρρ+-=+-汞将两式相加后整理0(2.3 1.2)(2.5 1.4)(2.5 1.2)(3.0 1.4)264.8kPap g g g g ρρρρ=-+-----=汞汞绝对压强 0.0264.8+98=362.8kPa abs a p p p =+=2-6水管A 、B 两点高差h 1=0.2m ,U 形管压差计中水银液面高差h 2=0.2m 。
流体力学课后答案第1章绪论1.1 若某种牌号的汽油的重度γ为7000N/m 3,求它的密度ρ。
解:由g γρ=得,3327000N/m 714.29kg/m 9.8m /m γρ===g1.2 已知水的密度ρ=997.0kg/m 3,运动黏度ν=0.893×10-6m 2/s ,求它的动力黏度μ。
解:ρμ=v 得,3624997.0kg/m 0.89310m /s 8.910Pa s μρν--==??=?? 1.3 一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中,它们之间的距离为0.5mm ,可动板若以0.25m/s 的速度移动,为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m 2,求这两块平板间流体的动力黏度μ。
解:假设板间流体中的速度分布是线性的,则板间流体的速度梯度可计算为13du u 0.25500s dy y 0.510--===? 由牛顿切应力定律d d uyτμ=,可得两块平板间流体的动力黏度为 3d 410Pa s d yuτμ-==??1.4上下两个平行的圆盘,直径均为d ,间隙厚度为δ,间隙中的液体动力黏度系数为μ,若下盘固定不动,上盘以角速度ω旋转,求所需力矩T 的表达式。
题1.4图解:圆盘不同半径处线速度不同,速度梯度不同,摩擦力也不同,但在微小面积上可视为常量。
在半径r 处,取增量dr ,微面积,则微面积dA 上的摩擦力dF 为du r dF dA2r dr dz ωμπμδ== 由dF 可求dA 上的摩擦矩dT32dT rdF r dr πμωδ==积分上式则有d 43202d T dT r dr 32πμωπμωδδ===??1.5 如下图所示,水流在平板上运动,靠近板壁附近的流速呈抛物线形分布,E 点为抛物线端点,E 点处0d d =y u ,水的运动黏度ν=1.0×10-6m 2/s ,试求y =0,2,4cm 处的切应力。
(提示:先设流速分布C By Ay u ++=2,利用给定的条件确定待定常数A 、B 、C )题1.5图解:以D 点为原点建立坐标系,设流速分布C By Ay u ++=2,由已知条件得C=0,A=-625,B=50则2u 625y 50y =-+ 由切应力公式du dyτμ=得du(1250y 50)dy τμρν==-+ y=0cm 时,221510N /m τ-=?;y=2cm 时,222 2.510N /m τ-=?;y=4cm 时,30τ= 1.6 某流体在圆筒形容器中。
《流体力学》徐正坦主编课后答案第二章本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第二章习题简答2-1 题2-1图示中的A 、B 点的相对压强各为多少(单位分别用N/m 2和mH 2O 表示)题2-1图解:()OmH Pa gh P OmH Pa gh p B B A A 2232940038.910005.0490035.38.91000==⨯⨯==-=-=-⨯⨯==ρρ2-2 已知题2-2图中z = 1m , h = 2m ,试求A 点的相对压强。
解:取等压面1-1,则Pagh gz P ghgz P A A 3108.9)21(8.91000⨯-=-⨯⨯=-=-=-ρρρρ2-3 已知水箱真空表M 的读数为,水箱与油箱的液面差H =1.5m ,水银柱差m 2.02=h ,3m /kg 800=油ρ,求1h 为多少米解:取等压面1-1,则()()()()()mghHgPghhghghPhhHgPPHgHgaa6.58.980010002.05.198009802.01332802212121=⨯-+⨯-+⨯=-+-+=++=+++-油油ρρρρρρρ2-4为了精确测定密度为ρ的液体中A、B两点的微小压差,特设计图示微压计。
测定时的各液面差如图示。
试求ρ与ρ'的关系及同一高程上A、B两点的压差。
解:如图取等压面1-1,以3-3为基准面,则()abggb-=ρρ'(对于a段空气产生的压力忽略不计)得()⎪⎭⎫⎝⎛-=-=babab1'ρρρ取等压面2-2,则gHbagHgHpppgHpgHpBABAρρρρρ=-=-=∆-=-''2-5 图示密闭容器,压力表的示值为4900N/m2,压力表中心比A点高0.4m,A点在水面下1.5m,求水面压强。
解:PagHghPPghPgHP5880)5.14.0(98004900-=-⨯+=-+=+=+ρρρρ2-6 图为倾斜水管上测定压差的装置,已知cm20=z,压差计液面之差cm12=h,求当(1)31kg/m920=ρ的油时;(2)1ρ为空气时;A、B两点的压差分别为多少解:(1)取等压面1-1OmH Pa ghgZ gh P P ghgZ P gh P A B B A 21119.092.1865)12.02.0(980012.08.9920==-⨯+⨯⨯=-+=---=-ρρρρρρ(2)同题(1)可得OmH Pa ghgZ P P gZP gh P A B B A 208.0784)12.02.0(9800==-⨯=-=--=-ρρρρ2-7 已知倾斜微压计的倾角︒=30α,测得0.5m =l ,容器中液面至测压管口高度m 1.0=h ,求压力p 。
流体⼒学__第⼆章习题解答第2章流体静⼒学2.1 ⼤⽓压计的读数为100.66kPa(755mmHg),⽔⾯以下7.6m 深处的绝对压⼒为多少?知:a a KP P 66.100= 3/1000m kg =⽔ρ m h 6.7= 求:⽔下h 处绝对压⼒ P解:aa KP ghP P 1756.71000807.96.100=??+=+=ρ 2.2 烟囱⾼H=20m ,烟⽓温度t s =300℃,压⼒为p s ,确定引起⽕炉中烟⽓⾃动流通的压⼒差。
烟⽓的密度可按下式计算:p=(1.25-0.0027t s )kg/m 3,空⽓ρ=1.29kg/m 3。
解:把t 300s C =?代⼊3s (1.250.0027)/s t kg m ρ=-得3s (1.250.0027)/s t kg m ρ=-33(1.250.0027300)/0.44/kg m kg m=-?=压⼒差s =-p ρρ?a ()gH ,把31.29/a k g m ρ=,30.44/s kg m ρ=,9.8/g N kg =,20H m =分别代⼊上式可得s =-20p Paρρa ()gH=(1.29-0.44)9.8166.6Pa =2.3 已知⼤⽓压⼒为98.1kN/m 2。
求以⽔柱⾼度表⽰时:(1)绝对压⼒为117.2kN/m 2时的相对压⼒;(2)绝对压⼒为68.5kN/m 2时的真空值各为多少?解:(1)相对压⼒:p a =p-p ⼤⽓=117.72-98.1=19.62KN/2m以⽔柱⾼度来表⽰:h= p a/ g ρ=19.62* 310 /(9.807* 310)=2.0m(2)真空值:2v a p =p p=98.168.5=29.6/m KN -- 以⽔柱⾼度来表⽰:h= p a/g ρ=29.6* 310 /(9.807* 310)=3.0m2.4 如图所⽰的密封容器中盛有⽔和⽔银,若A 点的绝对压⼒为300kPa ,表⾯的空⽓压⼒为180kPa ,则⽔⾼度为多少?压⼒表B 的读数是多少?解:⽔的密度1000 kg/m 3,⽔银密度13600 kg/m 3A 点的绝对压⼒为:)8.0(20g gh p p Hg o h A ρρ++=300?310=180?310+1000?9.8 h+13600?9.8?0.8 求得:h=1.36m压⼒表B 的读数p (300101)199g a p p KPa KPa =-=-=2.5 如图所⽰,在盛有油和⽔的圆柱形容器的盖上加载F=5788N 已知h 1=50cm ,h 2=30cm ,d=0.4cm ,油密度ρ油=800kg/m 3⽔银密度ρHg =13600kg/m 3,求U 型管中⽔银柱的⾼度差H 。
流体力学第二章作业(流体力学与流体机械)思考题1流体力学的平衡有哪些?共同特点是什么?答:流体的平衡状态有两种,一种是绝对平衡,即重力场的平衡,流体对地球没有相对运动,另一种平衡是相对平衡,即流体相对与运动容器或流体质点相互之间没有相对运动。
这分为匀加速运动,以及流体处于等角速度旋转状态。
处于平衡状态的流体的共性是流体质点之间没有相对运动,流体的黏性作用表现不出来,切向应力等于 0.。
2什么是流体的静压强,试述其特性。
答:流体处于平衡时的压强称为流体的静压强。
他有两个特性:第一是流体的静压强的方向与作用面相互垂直,并指向作用面的内法线方向;第二平衡流体中任意一点处各个方向上作用的静压强大小相等,与作用面的方位无关,只是坐标的函数3什么是等压面,等压面有何性质?答:流体中压强相等的各点组成的平面或曲面称为等压面。
第一等压面也是等势面,第二等压面与质量力垂直,第三两种互不相混的液体平衡时,交界面必是等压面。
4写出流体静力学基本方程,并阐述其物理几何意义?答:物理意义:z+P/pg=单位重量流体的位置势能+单位重量流体的压强势能=常数,该方程式表示静止流体中各点单位重量流体的重势能保持不变。
几何意义:方程式中的 z 表示某一点在基准面以上的高度,P/pg 代表一定的液柱高度,即两者都可以用线段高度表示。
计算题流体力学第二次作业思考题:1什么是面积矩与惯性矩?能否为零?等于零的条件是什么?答:假定某块面积具有均匀的面密度,于是具有均匀的质量分布;对某固定点求该面积的重力的力矩,最后把这个力矩值除以面密度,就得到了面积对该点的面积矩。
惯性矩是物体相对与一个点而言的(围绕旋转的点)惯性矩是物体相对与一个点而言的(围绕旋转的点) 质量M*质心到该点的距离 L,角动惯量=惯性矩*角速度。
惯性矩的数值恒大于零,面积矩可以等于零。
面积矩为零的条件:若截面图形有对称轴,则对于对称轴的面积矩必为零。
2简述压力体的概念及其特性。
2.3 如图,用U 型水银测压计测量水容器中某点压强,已知H 1=6cm ,H 2=4cm ,求A 点的压强。
解:选择水和水银的分界面作为等压面得11222()γγ++=+a A p H H p H故A 点压强为:511212() 1.1410Pa γγγ=++-=⨯A a p p H H2.5 水压机是由两个尺寸不同而彼此连通的,以及置于缸筒内的一对活塞组成,缸内充满水或油,如图示:已知大小活塞的面积分别为A 2,A 1,若忽略两活塞的质量及其与圆筒摩阻的影响,当小活塞加力F 1时,求大活塞所产生的力F 2。
帕斯卡定律:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递。
根据静压力基本方程(p=p 0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p 0发生变化时,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。
这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。
这就是帕斯卡原理,或称静压传递原理。
解:由111F p A =,222Fp A =,根据静压传递原理:12p p =1221F A F A ⇒=2.6如图示高H =1m 的容器中,上半装油下半装水,油上部真空表读数p 1=4500Pa ,水下部压力表读数p 2=4500Pa ,试求油的密度ρ。
解:由题意可得abs1a 1p p p =-,abs2a 2p p p =+abs1abs222H H p gp ργ++= 解得abs2abs1213()()22836.7kg/m 22a a H Hp p p p p p gH gH γγρ--+---===2.7 用两个水银测压计连接到水管中心线上,左边测压计中交界面在中心A 点之下的距离为Z ,其水银柱高度为h 。
右边测压计中交界面在中心A 点之下的距离为Z+∆Z ,其水银柱高为h+∆h 。
(1)试求∆h 与∆Z 的关系。
(2)如果令水银的相对密度为13.6,∆Z=136cm 时,求∆h 是多少?解:(1)分别取测压计中交界面为等压面得,a 12AA 2a 1()()p h z p p z z p h h γγγγ+=+⎧⎨++∆=++∆⎩ 解得∆h 与∆Z 的关系为:h z ∆=∆12γγ (2)当∆Z=136cm 时,cm 1012=∆=∆γγzh 2.9 如图示一铅直矩形平板AB 如图2所示,板宽为1.5米,板高h =2.0米,板顶水深h 1=1米,求板所受的总压力的大小及力的作用点。
第二章 流体静力学2-1如果地面上空气压力为0.MPa ,求距地面100m 和1000m 高空处的压力。
答:取空气密度为()3/226.1m kg =ρ,并注意到()()Pa a 610MP 1=。
(1)100米高空处:()()()()()()()Pa Pa Pa m s m m kg Pa gh p p 523501000122.11203101325100/81.9/226.11001325.1⨯=-=⨯⨯-⨯=-=ρ(2)1000米高空处:()()()()()()()Pa Pa Pa m s m m kg Pa gh p p 523501089298.0120271013251000/81.9/226.11001325.1⨯=-=⨯⨯-⨯=-=ρ2-2 如果海面压力为一个工程大气压,求潜艇下潜深度为50m 、500m 和5000m 时所承受海水的压力分别为多少?答:取海水密度为()33/10025.1m kg ⨯=ρ,并注意到所求压力为相对压力。
(1)当水深为50米时:()()()()Pa m s m m kg gh p 523310028.550/81.9/10025.1⨯=⨯⨯⨯==ρ。
(2)当水深为500米时:()()()()Pa m s m m kg gh p 623310028.5500/81.9/10025.1⨯=⨯⨯⨯==ρ。
(3)当水深为5000米时:()()()()Pa m s m m kg gh p 723310028.55000/81.9/10025.1⨯=⨯⨯⨯==ρ。
2-3试决定图示装置中A ,B 两点间的压力差。
已知:mm 500h 1=,mm 200h 2=,mm 150h 3=,mm 250h 4=,mm 400h 5=;酒精重度31/7848m N =γ,水银重度32/133400m N =γ,水的重度33/9810m N =γ。
答:设A ,B 两点的压力分别为A p 和B p ,1,2,3,4各个点处的压力分别为1p ,2p ,3p 和4p 。
2.3 如图,用U 型水银测压计测量水容器中某点压强,已知H 1=6cm ,H 2=4cm ,求A 点的压强。
解:选择水和水银的分界面作为等压面得11222()γγ++=+a A p H H p H故A 点压强为:511212() 1.1410Pa γγγ=++-=⨯A a p p H H2.5 水压机是由两个尺寸不同而彼此连通的,以及置于缸筒内的一对活塞组成,缸内充满水或油,如图示:已知大小活塞的面积分别为A 2,A 1,若忽略两活塞的质量及其与圆筒摩阻的影响,当小活塞加力F 1时,求大活塞所产生的力F 2。
帕斯卡定律:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递。
根据静压力基本方程(p=p 0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p 0发生变化时,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。
这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。
这就是帕斯卡原理,或称静压传递原理。
解:由111F p A =,222Fp A =,根据静压传递原理:12p p =1221F A F A ⇒=2.6如图示高H =1m 的容器中,上半装油下半装水,油上部真空表读数p 1=4500Pa ,水下部压力表读数p 2=4500Pa ,试求油的密度ρ。
解:由题意可得abs1a 1p p p =-,abs2a 2p p p =+abs1abs222H H p gp ργ++= 解得abs2abs1213()()22836.7kg/m 22a a H Hp p p p p p gH gH γγρ--+---===2.7 用两个水银测压计连接到水管中心线上,左边测压计中交界面在中心A 点之下的距离为Z ,其水银柱高度为h 。
右边测压计中交界面在中心A 点之下的距离为Z+∆Z ,其水银柱高为h+∆h 。
(1)试求∆h 与∆Z 的关系。
(2)如果令水银的相对密度为13.6,∆Z=136cm 时,求∆h 是多少?解:(1)分别取测压计中交界面为等压面得,a 12AA 2a 1()()p h z p p z z p h h γγγγ+=+⎧⎨++∆=++∆⎩ 解得∆h 与∆Z 的关系为:h z ∆=∆12γγ (2)当∆Z=136cm 时,cm 1012=∆=∆γγzh 2.9 如图示一铅直矩形平板AB 如图2所示,板宽为1.5米,板高h =2.0米,板顶水深h 1=1米,求板所受的总压力的大小及力的作用点。
第一章 流体的基本概念1-1 单位换算:1.海水的密度ρ=1028公斤/米3,以达因/厘米3,牛/米3为单位,表示此海水的重度γ值。
解:2.酒精在0℃时的比重为0.807,其密度ρ为若干公斤/米3 ? 若干克/厘米3 ? 其重度γ为若干达因/厘米3 ? 若干牛/米3 ? 解:l-2 粘度的换算:1.石油在50℃时的重度γ=900达因/厘米3,动力粘度μ=58.86×10-4牛.秒/米2。
求此石油的运动粘性系数ν。
解:2.某种液体的比重为1.046,动力粘性系数μ=1.85厘泊,其运动粘性系数为若干斯? 解:3.求在1大气压下,35℃时空气的动力粘性系数μ及运动粘性系3323333w /8.790/7908/8.9/807 0.807g/cm 807kg/m 1000kg/m cm dy m N s m m kg ==⨯===⨯γ酒精√sm s cm cmdy s cm cm s dy g /104.6/1064 /900/)/980101086.58( 26233224--⨯=⨯=⨯⋅⨯==∴γμν)(/017686.0 /1046.1/1085.1 232w 斯比重s cm cmg cm s g =⨯⋅⨯=⨯=∴-ρμν33235/44.1007/4.10074/8.9/1028 101 ; cm dy m N s m m kg dyN g ==⨯=∴==γργ数ν之值。
解:1-3 相距10毫米的两块相互平行的板子,水平放置,板间充满20℃的蓖麻油(动力粘度μ=9.72泊)。
下板固定不动,上板以1.5米/秒的速度移动,问在油中的切应力τ是多少牛/米2? 解:1-4 直径为150毫米的圆柱,固定不动。
内径为151.24毫米的圆筒,同心地套在圆柱之外。
二者的长度均为250毫米。
柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油。
转动外筒,每分钟100转,测得转矩为9.091牛米。
假设空隙中甘油的速度按线性分布,也不考虑末端效应。
第二章习题简答2-1 题2-1图示中的A 、B 点的相对压强各为多少?(单位分别用N/m 2和mH 2O 表示)题2-1图解:()OmH Pa gh P O mH Pa gh p B B A A 2232940038.910005.0490035.38.91000==⨯⨯==-=-=-⨯⨯==ρρ2-2 已知题2-2图中z = 1m , h = 2m ,试求A 点的相对压强。
解:取等压面1-1,则Pagh gz P ghgz P A A 3108.9)21(8.91000⨯-=-⨯⨯=-=-=-ρρρρ2-3 已知水箱真空表M 的读数为0.98kPa ,水箱与油箱的液面差H =1.5m ,水银柱差m 2.02=h ,3m /kg 800=油ρ,求1h 为多少米?解:取等压面1-1,则()()()()()mgh H g P gh h gh gh P h h H g P P Hg Hg a a 6.58.980010002.05.198009802.01332802212121=⨯-+⨯-+⨯=-+-+=++=+++-油油ρρρρρρρ2-4 为了精确测定密度为ρ的液体中A 、B 两点的微小压差,特设计图示微压计。
测定时的各液面差如图示。
试求ρ与ρ'的关系及同一高程上A 、B 两点的压差。
解:如图取等压面1-1,以3-3为基准面,则()a b g gb -=ρρ' (对于a 段空气产生的压力忽略不计)得()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=b a ba b 1'ρρρ取等压面2-2,则gHbagH gH p p p gHp gH p B A B A ρρρρρ=-=-=∆-=-''2-5 图示密闭容器,压力表的示值为4900N/m 2,压力表中心比A 点高0.4m ,A 点在水面下1.5m,求水面压强。
解:PagH gh P P ghP gH P 5880)5.14.0(9800490000-=-⨯+=-+=+=+ρρρρ2-6 图为倾斜水管上测定压差的装置,已知cm 20=z ,压差计液面之差cm 12=h ,求当(1)31kg/m 920=ρ的油时;(2)1ρ为空气时;A 、B 两点的压差分别为多少?解:(1)取等压面1-1OmH Pa ghgZ gh P P gh gZ P gh P A B B A 21119.092.1865)12.02.0(980012.08.9920==-⨯+⨯⨯=-+=---=-ρρρρρρ(2)同题(1)可得OmH Pa ghgZ P P gZ P gh P A B B A 208.0784)12.02.0(9800==-⨯=-=--=-ρρρρ2-7 已知倾斜微压计的倾角︒=30α,测得0.5m =l ,容器中液面至测压管口高度m 1.0=h ,求压力p 。
第二章习题简答2-1 题2-1图示中的A 、B 点的相对压强各为多少(单位分别用N/m 2和mH 2O 表示)题2-1图解:()OmH Pa gh P O mH Pa gh p B B A A 2232940038.910005.0490035.38.91000==⨯⨯==-=-=-⨯⨯==ρρ2-2 已知题2-2图中z = 1m , h = 2m ,试求A 点的相对压强。
解:取等压面1-1,则Pagh gz P ghgz P A A 3108.9)21(8.91000⨯-=-⨯⨯=-=-=-ρρρρ2-3 已知水箱真空表M 的读数为,水箱与油箱的液面差H =1.5m ,水银柱差m 2.02=h ,3m /kg 800=油ρ,求1h 为多少米解:取等压面1-1,则()()()()()mghHgPghhghghPhhHgPPHgHgaa6.58.980010002.05.198009802.01332802212121=⨯-+⨯-+⨯=-+-+=++=+++-油油ρρρρρρρ2-4为了精确测定密度为ρ的液体中A、B两点的微小压差,特设计图示微压计。
测定时的各液面差如图示。
试求ρ与ρ'的关系及同一高程上A、B两点的压差。
解:如图取等压面1-1,以3-3为基准面,则()abggb-=ρρ'(对于a段空气产生的压力忽略不计)得()⎪⎭⎫⎝⎛-=-=babab1'ρρρ取等压面2-2,则gHbagHgHpppgHpgHpBABAρρρρρ=-=-=∆-=-''2-5 图示密闭容器,压力表的示值为4900N/m2,压力表中心比A点高0.4m,A点在水面下1.5m,求水面压强。
解:PagHghPPghPgHP5880)5.14.0(98004900-=-⨯+=-+=+=+ρρρρ2-6 图为倾斜水管上测定压差的装置,已知cm20=z,压差计液面之差cm12=h,求当(1)31kg/m 920=ρ的油时;(2)1ρ为空气时;A 、B 两点的压差分别为多少解:(1)取等压面1-1OmH Pa ghgZ gh P P gh gZ P gh P A B B A 21119.092.1865)12.02.0(980012.08.9920==-⨯+⨯⨯=-+=---=-ρρρρρρ(2)同题(1)可得OmH Pa ghgZ P P gZ P gh P A B B A 208.0784)12.02.0(9800==-⨯=-=--=-ρρρρ2-7 已知倾斜微压计的倾角︒=30α,测得0.5m =l ,容器中液面至测压管口高度m 1.0=h ,求压力p 。
第二章习题简答2-1 题2-1图示中的A 、B 点的相对压强各为多少?(单位分别用N/m 2和mH 2O 表示)题2-1图解:()OmH Pa gh P O mH Pa gh p B B A A 2232940038.910005.0490035.38.91000==⨯⨯==-=-=-⨯⨯==ρρ2-2 已知题2-2图中z = 1m , h = 2m ,试求A 点的相对压强。
解:取等压面1-1,则Pagh gz P ghgz P A A 3108.9)21(8.91000⨯-=-⨯⨯=-=-=-ρρρρ2-3 已知水箱真空表M 的读数为0.98kPa ,水箱与油箱的液面差H =1.5m ,水银柱差m 2.02=h ,3m /kg 800=油ρ,求1h 为多少米?解:取等压面1-1,则()()()()()mgh H g P gh h gh gh P h h H g P P Hg Hg a a 6.58.980010002.05.198009802.01332802212121=⨯-+⨯-+⨯=-+-+=++=+++-油油ρρρρρρρ2-4 为了精确测定密度为ρ的液体中A 、B 两点的微小压差,特设计图示微压计。
测定时的各液面差如图示。
试求ρ与ρ'的关系及同一高程上A 、B 两点的压差。
解:如图取等压面1-1,以3-3为基准面,则()a b g gb -=ρρ' (对于a 段空气产生的压力忽略不计)得()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=b a ba b 1'ρρρ取等压面2-2,则gHbagH gH p p p gHp gH p B A B A ρρρρρ=-=-=∆-=-''2-5 图示密闭容器,压力表的示值为4900N/m 2,压力表中心比A 点高0.4m ,A 点在水面下1.5m,求水面压强。
解:PagH gh P P ghP gH P 5880)5.14.0(9800490000-=-⨯+=-+=+=+ρρρρ2-6 图为倾斜水管上测定压差的装置,已知cm 20=z ,压差计液面之差cm 12=h ,求当(1)31kg/m 920=ρ的油时;(2)1ρ为空气时;A 、B 两点的压差分别为多少?解:(1)取等压面1-1OmH Pa ghgZ gh P P gh gZ P gh P A B B A 21119.092.1865)12.02.0(980012.08.9920==-⨯+⨯⨯=-+=---=-ρρρρρρ(2)同题(1)可得OmH Pa ghgZ P P gZ P gh P A B B A 208.0784)12.02.0(9800==-⨯=-=--=-ρρρρ2-7 已知倾斜微压计的倾角︒=30α,测得0.5m =l ,容器中液面至测压管口高度m 1.0=h ,求压力p 。
解: ︒=+30sin gl gh P ρρPa gh gl P 1470)1.030sin 5.0(980030sin =-︒⨯=-︒=ρρ2-8 如图所示,U 型管压差计水银面高度差为cm h 15=。
求充满水的A 、B 两容器内的压强差。
解:取等压面1-1Paghgh P P gh P gh P Hg B A Hg B A 1582215.0)9800133280(=⨯-=-=-+=+ρρρρ2-9 一洒水车以等加速度2/98.0s m a =在平地上行驶,水车静止时,B 点位置m x 5.11=,m h 1=,求运动后该点的静水压强。
解:由自由液面方程可得()m z h h mx g a z 15.115.01'15.05.18.998.0=+=+==-⨯-=-= 故B 点的静水压强为1.15mH 2O2-10 正方形底22.02.0m b b ⨯=⨯、自重N G 40=的容器装水高度m h 15.0=,容器在重物N Q 250=的牵引力下沿水平方向匀加速运动,设容器底与桌面间的固体摩擦系数3.0=f ,滑轮摩擦忽略不计,为使水不外溢试求容器应有的高度H 。
解:对系统进行受力分析,可得()22/19.68.98.982508.983.0250)(8.9815.02.010008.940s m M Q gM f Q a agM Q M f Q N gv G M gg gg g =⨯+⨯-=+⋅⋅-=⋅+=⋅-=⨯⨯⨯+=+=ρ选坐标系0xyz,O 点置于静止时液面的中心点,Oz 轴向上,由式)(Zdz Ydy Xdx dp ++=ρ质量力X=-a,Y=0,Z=-g 代入上式积分,得C gz ax p +--=)(ρ由边界条件,x=0,z=0,p=p a , 得c= p a 则)(gz ax p p a --+=ρ令p=p a , 得自由液面方程x g a z -= 使水不溢出,x =-0.1m , m x g a z 063.0)1.0(8.919.6=-⨯-=-= 所以容器的高度H=h+z=0.15+0.063=0.213m2-11 油槽车的圆柱直径m d 2.1=,最大长度m l 5=,油面高度m b 1=,油的比重为9.0。
(1)当水平加速度2/2.1s m a =时,求端盖A 、B 所受的轴向压力。
(2)当端盖A 上受力为零时,求水平加速度a 是多少。
解:(1)选坐标系0xyz,O 点置于静止时液面的中心点,Oz 轴向上,由质量力 X=-a,Y=0,Z=-g 可得C gz ax p +--=)(ρO 点处X=Y=0, 得C=0 则)(gz ax p --=ρ()()NS p P Pa gb L agz ax p N S p P Pab g L a gz ax p B B B A A A 130296.0115201152018.9252.1900)2()(69226.06120612018.9252.19002)(22=⨯⨯=⋅==⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯=+=--==⨯⨯=⋅==⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯-⨯-⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=--=πρρπρρ(2)()02)(=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=--=b g L agz ax p A ρρ 2/92.3518.922s m L gb a =⨯⨯==2-12 圆柱形容器的半径cm R 15=,高cm H 50=,盛水深cm h 30=,若容器以等角速度ω绕z 轴旋转,试求ω最大为多少时不致使水从容器中溢出。
解:因旋转抛物体的体积等于同底同高圆柱体体积的一半,因此,当容器旋转使水上升到最高时,旋转抛物体自由液面的顶点距容器顶部h’= 2(H-h)= 40cm等角速度旋转直立容器中液体压强的分布规律为0222p gz r p +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ωρ对于液面,p=p 0 , 则gr z 222ω=,可得出22r gz =ω将z=h ’,r=R 代入上式得s R gh /671.1815.04.08.92'222=⨯⨯==ω2-13 装满油的圆柱形容器,直径cm D 80=,油的密度3/801m kg =ρ,顶盖中心点装有真空表,表的读数为Pa 4900,试求:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小和方向;(2)容器以等角速度120-=s ω旋转时,真空表的读数值不变,作用于顶盖上总压力的大小和方向。
解:(1)N A p P 24628.0449002=⨯⨯=⋅=π方向竖直向下(2)如图建立直角坐标系,根据C gz r p +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=222ωρ 在O 点,r=0,Z=0,p=-4900Pa,代入上式可得,C=-4900Pa令Z=0得4900222-=r p ωρ则 N rdr r rdr p P D39772)49002(224.0022=⋅-=⋅=⎰⎰πωρπ 方向竖直向上2-14 顶盖中心开口的圆柱形容器半径为m R 4.0=,高度为m H 7.0=,顶盖重量为N G 50=,装入325.0m V =的水后以匀角速度110-=s ω绕垂直轴转动,试求作用在顶盖螺栓组上的拉力。
题2-14图解:如图建立坐标系m R V h h R V 5.04.025.0222=⨯==⇒=πππ 旋转形成的抛物体的体积应等于容器内没装水部分的体积,则()()'2'212222h h H R r h H R h r -=⇒-=ππ 将z=h’,ω=10s -1, ()'222h h H R r -=代入自由表面方程为g r z 222ω=可得()m g h H R g h H R h 571.08.95.07.04.01010100'2=-⨯⨯=-=-=则 ()m h h H R r 335.0571.02.04.02'222=⨯⨯=-=等角速旋转直立容器中液体压强分布规律为0222p gz r p +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ωρ由于容器的顶盖中心开口,则p 0=0(本题均指相对压强)将ω=10s -1,r=0.3, z=h’=0.571m , p 0=0代入上式得)596.550(22022-=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r p gz r p ρωρ NG P F Nrdr rrdr rrdr p P 55.1315055.18155.181)596.550(22)596.550(24.0335.024.0335.04.0335.02=-=-==-=⋅-=⋅=⎰⎰⎰πρπρπ2-15 直径D=600mm ,高度H=500mm 的圆柱形容器,盛水深至h=0.4m ,剩余部分装以密度为0.8g/cm3的油,封闭容器上部盖板中心有一小孔,假定容器绕中心轴,等角速度旋转时,容器转轴和分界面的交点下降0.4m ,直至容器底部。
求必须的旋转角速度及盖板、器底的最大、最小压强。
题2-15图解:如图建立坐标系 根据质量守恒可得()222222036.04.05.05.026.0)(221)(4m h H H D R H R h H D =-⨯⨯=-⋅=⋅=-ππ 等压面gr z 222ω=当r=R,z=H,代入上式得125.16036.05.08.922-=⨯⨯==s rgz ω 盖板中心的压强最小,P min 上=0 盖板边缘压强最大,022max )2(p gz r p +-=ωρ上O mH g gH P p 204.05.08.0=⨯⨯===油油ρ 则OmH p gH D p gz r p 22222022max 15.14.0)5.08.923.05.16(1000)22()2(=+⨯-⨯⨯=+-⎪⎭⎫ ⎝⎛=+-=油上ωρωρ 器底的最小压强也在器底的中心,P min 下=P 油=0.4mH 2O边缘压强最大,P max 下=P max 上+H=1.15+0.5=1.65 mH 2O2-16 矩形平板闸门一侧挡水,门高m h 1=,宽m b 8.0=,要求挡水深度1h 超过m 2时,闸门即可自动开启,试求转轴应设的位置y 。