水力学作业答案

1.1图示为一密闭容器,两侧各装一测压管,右管上端封闭,其中水面高出容器水面3m,管内液面压强p0为78kPa;左管与大气相通。求:

(1)容器内液面压强pc;

(2)左侧管内水面距容器液面高度h。 解:

pap03mhpcpc?p0??gh右?78?9.8?3?107.4kPa (2)h?1.2

水 pc?pa107.4?98??0.959m ?g9.8盛有同种介质(密度

?A??B?1132.6kg/m3)的两容器,其中

心点A与B位于同一高程,今用U形差压计测定A

与B点之压差(差压计内成油,密度,A点还装有一水银测压计。其?0?867.3kg/m3)

他有关数据如图题1.2所示。问:

(1)A与B两点之压差为多少?

(2)A与B两点中有无真空存在,其值为多少? 解:(1)

?0h1shA B ?A?BpA??Aghe??0gh1?pB??Bg?he?h1?

s?5cm,h1?20cm,h?4cm?A??B?1132.6kg/m3

pB?pA???A??0?gh1??1132.6?867.3??9.8?0.2?519.99Pa

(2)pA???Hggh??Ags??13600?9.8?0.04?1132.6?9.8?0.05??5886.17Pa 因此A点存在真空

pB?pA?519.99??5366.18Pa

因此B点也存在真空。

1.3 图示一圆柱形油桶,内装轻油及重油。轻油密度?1为663.26kg/m,重油密度?2为

3887.75kg/m3,当两种油重量相等时,求:

(1)两种油的深度h1及h2为多少?

(2)两测压管内油面将上升至什么高度? 解:(1)两种油的重量相等,则

?1gh1A??2gh2A①,其中A为容器的截面积。

又有h1?h2?5②

解①②得h1?2.86m,h1?2.14m。 (2)轻油测压管在页面处。

h???gh??2gh?p?11?h?1h1,其中h?为轻油测压管中液面高度;h为测压管位置?2g?2g?2距分界面的距离。

??1??h1?h?h??1??h1??1?0.747??2.86?0.72m ??2?1.4 在盛满水的容器盖上,加上6154N的载荷G(包括盖重),若盖与容器侧壁完全密合,试求A、B、C、D各点的相对静水压强(尺寸见图)。 解:pA?pB?G4?6154??7839.49Pa A3.14?1?1pC?pD?pA??gh?7839.49?1?103?9.81?2?27.46kPa

1.5 今采用三组串联的U形水银测压计测量高压水管中压强,测压计顶端盛水。当M点压强等于大气压强时,各支水银面均位于0-0水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在0-0平面以上的读数为h。试求M点得压强。

解:p1?2?Hggh;p2?p1?2?H2Ogh;p3?p2?2?Hggh;p4?p3?2?H2Ogh;

p5?p4?2?Hggh;pM?p5??H2Ogh

因此pM?5?Hg??H2Ogh??Hggh?751.44hkPa

1.6 一U形差压计如图题1.6所示,下端为横截面积等于a的玻璃管,顶端为横截面积

??A?50a的圆筒,左支内盛水(?w?1000kg/m3),右支管盛油(?0?950kg/m3),左右

支顶端与欲测压差处相接。当p2?p1时,右支管内的油水交界面在x--x水平面处,试计算右支管内油水交界面下降25cm,(p2?p1)为若干? 解:假设当p2?p1时,左支管的液面高度为h1,右支管的液面高度为h2

p1p2A?0axx?w则p1??wgh1?p2??ogh2,因此h1??oh2 ?w?,右支管的液面高度为h2? 当右支管内油水交界面下降25cm时,左支管的液面高度为h1??h2?0.25?0.25a/A?h2?0.245 则h2h1??h1?0.25?0.25a/A?h1?0.255 ??p2??ogh2? 根据静力学平衡得到p1??wgh1即

???wg?h1?0.255???og?h2?0.245?p2?p1??wgh1???ogh2??1000?0.255?950?0.245??9.8?218.05Pa

1.7盛同一种液体的两容器,用两根U形差压计连接。上部差压计A内盛密度为?A的液体,液面高差为A;下部差压计盛密度为?B的液体,液面高差为B。求容器内液体的密度?(用。 ?A,?B及A,B表示)

解:p2?p1??gh;p4?p3??g?A?h?B?;p1?p3??AgA;p4?p2??BgB

?BgB??g?A?h?B???AgA??gh

???BB??AAA?B

31.8一容器内盛有密度??930kg/m的液体,该容器L为1.5m,宽1.2m,液体深度h为

0.9m。试计算下述情况下液体作用于容器底部的总压力,并绘出容器侧壁及底部的压强分

布图:

(1)容器以等加速度9.8m/s垂直向上运动; (2)容器以9.8m/s的等加速度垂直向下运动。 解:

1.11

22A h1A B h2C h1B h2h3E

D A h1A C B h1h2B h2D h3E F A h1B C R

1.14 一矩形平板闸门AB,门的转轴位于A端,已知门宽3m,门重9800N(门厚均匀),闸门与水平面夹角?为60,h1为1.0m,h2为1.73m,若不计门轴摩擦,在门的B端用铅垂方向钢索起

F h1A h2B ??60h3吊。试求:

(1)当下游无水,即h3为0时启动闸门所需的拉力F; (2)当下游有水,h3为h2时启动所需的拉力F。 解:(1)

h?h?FP?pcA??ghcA??g?h1?2?2b?1?103?9.8??1?1.73/2?2?3?109.66kN

2?sin??作用点距A点LD??3L1?2L?L??3h1?2h2?h2?3?1?2?1.732?1.155m

3?2L1?L?3?2h1?h2?sin?3?2?1?1.73?重力为G=9800N

对闸门有三个力,这三个力对转轴的力矩为零。

Fh2h2?FPLD?G tan?2tan?h2FPLD?G109.66?103?1.155?9800?0.52tan?F???131.56kN

h21.0tan?(2)FP??gh1A?1?103?9.8?1?2?3?58.8kN 起作用点在矩形中心处LD?1m

对闸门有三个力,这三个力对转轴的力矩为零。

h2h2?FPLD?G tan?2tan?h2FPLD?G358.8?10?1.0?9800?0.52tan??F??63.7kN

h21.0tan?1.16 在渠道侧壁上,开有圆形放水孔,放水孔直径d为0.5m,孔顶至水面的深度h为2m,F试求水孔闸门上的水压力及作用点位置。

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