静水压强与静水总压力

水力学知识点总结讲解《水力学》学习指南央广播电视大学水利水电工程专业(专科)同学们,你们好!这学期我们学习的水力学是水利水电工程专业重要的技术基础课程。

通过本课程的学习,要求大家掌握水流运动的基本概念、基本理论和分析方法,;能够分析水利工程一般的水流现象;学会常见的工程水力计算。

今天直播课堂的任务是给大家进行一个回顾性总结,使同学们在复习水力学时,了解重点和难点,同时全面系统的复习总结课程内容,达到考核要求。

第一章绪论(一)液体的主要物理性质1.惯性与重力特性:掌握水的密度ρ和容重γ;描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律: 下面我们介绍水力学的两个基本假设:水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。

通过静水压强和静水总压力的计算,我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。

(一)静水压强:主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念,以及静水压强的计算和不同表示方法。

(它是静水压强计算和测量的依据)p=p 0+γh 或其 : z —位置水头,p/γ—压强水头(z+p/γ)—测压管水头请注意,“水头”表示单位重量液体含有的能量。

4.压强的三种表示方法:绝对压强p′,相对压强p , 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为:p= p′-p a p v =│p│(当p <0时p v 存在)↑相对压强:p=γh,可以是正值,也可以是负值。

要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。

1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m 2下面我们讨论静水总压力的计算。

计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点,受压面可以分为平面和曲面两类。

根据平面的形状:对规则的矩形平面可采用图解法,任意形状的平面都可以用解析法进行计算。

(一)静水总压力的计算1)平面壁静水总压力(1)图解法:大小:P=Ωb, Ω--静水压强分布图面积方向:垂直并指向受压平面作用线:过压强分布图的形心,作用点位于对称轴上。

学习单元二 静水压强与静水压力计算【教学基本要求】1．正确理解静水压强的两个重要特性和等压面的性质。

2．掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计算。

3．掌握静水压强的单位和三种表示方法：绝对压强、相对压强和真空度；理解位置水头、压强水头和测管水头的物理意义和几何意义。

4．掌握静水压强的测量方法和计算。

5．会画静水压强分布图，并熟练应用图解法和解析法计算作用在平面上的静水总压力。

6．会正确绘制压力体剖面图，掌握曲面上静水总压力的计算。

【学习重点】1．静水压强的两个特性及有关基本概念。

2．重力作用下静水压强基本公式和物理意义。

3．静水压强的表示和计算。

4．静水压强分布图和平面上的静水总压力的计算。

5．压力体的构成和绘制以及曲面上静水总压力的计算。

【内容提要和学习指导】本章研究处于静止和相对平衡状态下液体的力学规律。

2.1 静水压强及其特性静止液体作用在每单位受压面积上的压力称为静水压强，单位为（N/ m 2），也称为帕斯卡（P a ）。

某点的静水压强p 可表示为：（2—1） 静水压强有两个重要特性：（1）静水压强的方向垂直并且指向受压面；（2）静止液体内任一点沿各方向上静水压强的大小都相等，或者说每一点的静水压强仅是该点坐标的函数，与受压面的方向无关，可表示为p = p (x ，y ，z )。

这两个特性是计算任意点静水压强、绘制静水压强分布图和计算平面与曲面上静水总压力的理论基础。

2.2 等压面液体中由压强相等的各点所构成的面（可以是平面或曲面）称为等压面，静止液体的自由表面就是等压面。

对静止液体进行受力分析，导出液体平衡微分方程和压强全微方程，根据等压面定义，可得到等压面方程式：X d x+Y d y+Z d z = 0 （2—2） AP p A ∆∆=→∆0lim式中：X 、Y 、Z 是作用在液体上的单位质量力在x 、y 、z 坐标轴上的分量，并且（2—3） 其中：U 是力势函数。

平面静水总压力实验一、实验目的1．测定矩形平面上静水总压力2．验证平面上静水总压力的计算公式二、实验原理对矩形平面，由静水压强分布图可求出：矩形平面上静水总压力的大小等于压强分布图的体积，总压力的作用点通过压强分布图的形心，方向垂直指向作用面。

压强为三角形分布，总压力大小及作用点位置分别为压强为梯形分布，总压力大小及作用点位置分别为式中：b—矩形平面的宽度，m；H1—顶部水深，H2—底部水深，对三角形分布有H1=0，H2=H，m；e—压强分布图形心离底面的距离，m三、实验设备一个扇形体连接在杠杆上，以支点连接的方式放置在开口水箱上，杠杆上装有平衡锤。

防水后扇形体部分浸没在水中，由于支点位于扇形体圆弧面的中心线上，除了矩形端面上的静水压力外，其余各侧面上的静水压力对支点的力矩都为0。

利用称重砝码可推算出矩形平面上的静水总压力。

四、实验步骤1．熟悉仪器，记录有关常数2．调整底脚螺丝，使水准泡居中3．调整平衡锤，使杠杆处于水平状态，此时扇形体的矩形端面处于铅垂位置。

4．打开进水阀门，放水进入开口水箱，待水流上升到一定的高度，关闭进水阀5．加称重砝码到砝码架上，使平衡杆恢复到水平状态。

如有微差可通过加水或放水直至平衡。

6．记录砝码质量M，同时记录水位刻度数。

7．计算受力面积A和静水总压力作用点至支点的垂直距离Lp8．根据力矩平衡公式，求出铅垂平面上所受的静水总压力P实，同时用静水总压力理论公式求出相应铅垂平面上的静水总压力P理9．重复上述步骤4~8，压强为三角形分布做3次，梯形分布做3次。

五、注意事项1．加水或放水时要注意观察杠杆所处状态2．砝码每套专用，测度砝码时要看清所注克数六．实验数据记录与计算试验台编号：24有关常数：杠杆力臂L G=28.05cm，扇形体底端高程▽0= m；扇形体底面与支点的垂直距离L=20cm，扇形体矩形端面宽度b=7.64m，高度h= m。

水的温度T= ℃，水的密度ρ水= kg/m3。