实验： 静水压强.doc

实验八静水压强水静力学主要研究液体在平衡状态下的静水压强分布规律, 进而进行建筑物的平面及曲面静水总压力的计算。处于静止状态的液体质点之间以及液体质点与固体边壁之间的相互作用, 是通过压强的形式来表现的。下面我们进行室内的静水压强实验。一、实验目的 1 .加深理解水静力学基本方程式及等压面的概念。 2. 计算密封容器内静止液体表面及其内部某空间点的静水压强。 3. 观察液体表面压强变化时,液体压强的传递现象和传递规律。 4. 学会用静水压强法求液体的容重。二、实验原理假设密封容器的液体表面压强为 P 0 ,当对液体的表面加压时, 即使 P 0> Pa ,从U 形管 C 可以看到有压力差产生,U 形管 C 与密封容器上部空气连通的一面, 液面下降, 而与大气相通的一面, 液面上升。由此可知, 液面下降的表面压力, 即是密封容器内液体表面压力 P 0,即: P 0= Pa + ρ gh ,是 U 形管液面上升的高度。当密封容器内压力 P 0 下降时, U 形管液面呈现相反的现象,即: P 0< Pa ,这时密封容器内液体表面压力 P 0= Pa- ρ gh ,h 为液面下降的高度。如果对密封容器的液体表面加压时, 其容器内部的压力向各个方向传递, 在右侧的测压管中, 可以看到由于 A、 B 两点在容器内的淹没深度 h 不同,在压力向各个点传递时,先到 A 点后到 B 点。在测压管中反映出的是A 管的液体柱先上升,而B 管的液柱滞后A 上升, 当停止加压时, A、 B 两点在同一水平面上。静水压强:液体内垂直于单位面积上的压应力叫做静水压强。其单位可以用 kPa 、 kg/cm 2、 mmHg 或水柱高度表示。静水压强方程式: P=P 0+? h (8- 1) 式中: P ——计算点的压强。 P 0 ——液体表面所受气体的压强,也叫做表面压强。?——水的容重。 h ——计算点的深度。 h ——相对压强。等压面是由静水压强相等的各点所构成的面。静止液体表面是一水平面,也是一个等压面。在同一液体内等压面是一系列的水平面。两种液体的分界也是一个等压面。根据压强方程式: P 0+ 11h?=Pa 22h??所以: 11h?= 22h?( 8—2) 根据上式可计算液体的容重。三、仪器结构静水压强仪:由密封容器、加压器( 连接在通气阀上)、A 管、 B 管、 U形管 C 、放水阀等组成。四、实验步骤 1、打开密闭容器上部的通气阀, 使容器表面压强等于大气压强, 同时打开 A、B、C 管和中间测压管的阀门, 此时, 两根测压管和中图 8-1 加压器C 放水阀 A管 B管密封容器通气液面 1? 2?间测压管中的水位及容器的水位保持一平,U 形管中无高差。然后关闭通气阀。 2 、用加压器缓慢向液体表面加压,使液体表面压强大于大气压强, 观察各测压管中的水位变化过程。记录, 最终的上升高度。可先把左右两侧测压管的阀门关闭, 然后再打开, 使水位徐徐上升, 以增加演示效果。 3 、打开通气阀排气,使表面压强恢复到大气压,液面恢复到同一水平面上,然后再关闭通气阀。 4 、打开密封容器底部的放水阀,放出一部分水,造成密封容器内压力下降, 使液体表面出现真空。观察各测压管中的水位。记录各管最终水位。 5 、重新做一次,并记录测压管读数。五、实验成果及思考题 1. 填写实验记录表( 8- 1) 表8-1 水位表压 1234 液面高度 P 0﹥ Pa P 0﹤ Pa 2 、计算不同实验条件下密封容器内液体表面的压强值。 3 、计算不同条件下 A、 B 两点的静水压强值。 4、在P 0 >Pa 的条件下, 计算密封容器内液体的表面压强, 并计算 A, B 两点的相对和绝对压强。 5 、在 P 0 <Pa 的条件下,分别计算液体表面, A 点、 B 点的真空值。 6 、求 U 形管中未知液体的容重。实验九伯努力方程实验描述液体机械运动中的连续性方程、能量方程和动量方程, 分别是物理学中的质量守恒定律、能量守恒定律及动量守恒定律在运动液体中的表现形式。伯努利方程以位置水头、压力水头和流速水头,定量表述了液体在运动中的位置势能、压能和动能之间的能量转化关系和联系。通过实验, 可以较好的呈现液体在运动中的各种水头之间的转化关系,以及运动速度和压强随边界条件的变化关系。一、实验目的 1. 验证伯努力能量方程,加深对方程的理解; 2. 学会各种水头的测试和计量方法; 3. 观察并理解毕托管测速方法的原理。二、实验原理水流质点在流动的过程中具有位置高度, 压力和速度, 也就是说水流质点在流动的过程中具有位能、压能和动能, 这三种能量可用水柱高表示。对于不可压缩理想液体( 不存在粘滞性, 液体的内摩擦力为零, 故所做的功也为零) 来说, 水流质点从第一断面流向第二段面时这三种能量的