- •Методические указания
- •131000 «Нефтегазовое дело»,
- •Введение
- •Раздел I. Жидкость, гидростатика
- •Тема 1. Жидкость
- •Методические указания
- •Тема 2. Гидростатика
- •Методические указания
- •Контрольное задание 1
- •Раздел II. Гидродинамика
- •Тема 1. Введение в гидродинамику
- •Методические указания
- •Тема 2. Трубопроводы
- •Методические указания
- •Тема 3. Истечение через отверстия
- •Методические указания
- •Тема 4. Неустановившееся движение
- •Методические указания
- •Контрольное задание 2
- •К задаче V-3.
- •1. Удельный вес жидкостей при 20° с (н/м3)
- •2. Давление насыщения паров (ата)
- •3. Модуль упругости при 50° с (н/см2)
- •4. Кинематический коэффициент вязкости
- •5. Кинематический коэффициент вязкости
- •6. Абсолютная шероховатость некоторых поверхностей труб (мм)
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Методические указания
- •131000 «Нефтегазовое дело»,
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Тема 2. Гидростатика
Рабочая программа
Силы, действующие на жидкость: массовые или объемные (тяжести, инерции) и поверхностные (давления, трения). Плотность, удельный вес. Абсолютное, избыточное давление, вакуум. Давление и сила давления.
Независимость от направления величины давления в точке покоящейся жидкости. Распределение давления при абсолютном покое. Закон Паскаля и его практическое применение. Приборы для измерения давления. Сила давления на плоскую и кривую стенку. Центр давления. Закон Архимеда. Условия плавания и остойчивость плавающего твердого тела.
Дифференциальные уравнения Эйлера относительного покоя. Их интегрирование для случаев абсолютного покоя; сосуда, движущегося прямолинейно с постоянным ускорением; сосуда, равномерно вращающегося. Поверхность уровня.
Методические указания
Как видно из формулы (2), напряжение трения при u = const равно нулю. Следовательно, в покоящейся жидкости может существовать только напряжение сжатия, т. е. давление. Гидростатика занимается изучением распределения давления по объему покоящейся жидкости, а также изучением величины и направления сил давления жидкости на плоские и кривые поверхности (стенки сосудов, крышки люков и т. д.).
Следует различать покой абсолютный и относительный. Абсолютным покоем называется покой жидкости относительно Земли. Относительным покоем называется равновесие, при котором нет движения частей жидкости относительно друг друга и по отношению к стенкам сосуда, но сосуд вместе с жидкостью находится в движении относительно Земли.
Наиболее общими уравнениями гидростатики являются дифференциальные уравнения Эйлера. Интегрируя их для различных систем действующих массовых сил (тяжести, инерции), можно получить уравнения распределения давления как для абсолютного покоя, так и для любого случая относительного покоя. Важнейшим из этих уравнений является уравнение абсолютного покоя:
p2 = p1 + h = p1 + (z1 – z2) . (3)
где p1 и p2 — давления соответственно в точках 1 и 2, находящихся на высоте z1 и z2 над горизонтальной плоскостью xy; h = z1 – z2 — погружение точки с давлением р2, под точкой с давлением p1, — удельный вес жидкости. Из этого уравнения следует, что сумма сохраняет постоянное значение во всех точках данного объема покоящейся жидкости (см. уравнение Бернулли в теме 3).
Вторым главнейшим уравнением гидростатики является формула для силы давления на плоскую стенку:
P=Fpc. (4)
Здесь Р — сила давления; F — площадь фигуры стенки; рс — давление в центре тяжести этой фигуры.
Различают абсолютное давление, т. е. превышение давления над давлением в пустоте; избыточное давление, т. е. превышение давления над атмосферным; вакуум или разрежение, т. е. недостаток давления до атмосферного.
Литература: [1], стр. 23-46; [2], стр. 15-31; [3], стр. 23-45; [4], стр. 19-42; [6], стр. 13-33.
Вопросы для самопроверки
1. Как изменяется давление в данной точке покоящейся жидкости с изменением направления (площадки действия)?
2. Как распределяется давление в горизонтальных плоскостях: при абсолютном покое, в случае движения сосуда по горизонтальной прямой с положительным ускорением, с отрицательным ускорением сосуда вокруг собственной вертикальной оси?
3. Что называется абсолютным давлением (ата), избыточным давлением (ати), вакуумом (атв)? Что больше: 1 ата или 0,5 ати? На сколько?
4. Чему равно давление (в ат, в н/м2, в кгс/см2) под поверхностью воды (в озере, в реке) на глубине 3, 10 и 15 м.
5. Что такое центр давления и где он находится? Может ли центр давления располагаться выше центра тяжести фигуры стенки, сила давления на которую определяется? Когда центр давления совпадает с центром тяжести?
6. Как определить проекцию на заданное направление силы давления жидкости на плоскую или кривую поверхности (стенку)?
7. Как изменится давление в точках какого-либо объема, если изменить (повысить или понизить) давление в одной какой-нибудь точке того же объема? Сформулируйте закон Паскаля. Одновременно ли произойдет изменение давления в различных точках данного объема? Какова здесь роль упругости жидкости?
8. Сформулируйте закон Архимеда. В каком случае плавающее на поверхности жидкости твердое тело обладает остойчивостью, а в каком не обладает?
9. Чем отличается «напор» от «давления»?
10. Какова наибольшая возможная величина вакуума? Чем она ограничивается?