фБТ БИ 2курс / метод / 1

2. ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ

Експериментальну перевірку форми поверхонь рівня рідини в круглоциліндричній посудині, що рівномірно обертається, проведемо на

лабораторній установці (рис. 1).

Оскільки в цьому випадку вільна поверхня рідини є однією з конгруентних поверхонь рівня, то цілком достатньо дослідним шляхом знайти координати окремих точок вільної поверхні.

2 . 1 . СХЕМА УСТАНОВКИ

Лабораторна установка	містить
наступні елементи: електродвигун I ,
регулятор частоти обертання 2 ,	стіл 3,
циліндричну посудину 4 , робочу	рідину

(підфарбовану воду) 5 , стояк 6 зі шкалою та ноніусом, горизонтальну рейку 7 зі

Рис. 1

шкалою, голку 8. Елементи 6 , 7 і 8 утворюють пересувний координатний

пристрій.

2.2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДІВ

Ввімкнути електродвигун I. За допомогою регулятора 2 встановити задану частоту обертання валу двигуна із закріпленою на ньому посудиною.

Після досягнення стану відносного спокою рідини (2,5...3 хв) по черзі суміщати вістря голки 8 координатного пристрою з точками 1...9 вільної поверхні, що лежать в площині zOx (точку 5 розташувати на осі обертання).

21

При цьому за шкалами горизонтальної рейки 7 і ноніусу стояка 8 слід відлічувати поточні координати x і z вибраних точок. Дослідні значення

поточних радіусу r і висоти h визначити шляхом віднімання координат

поточних точок 1....9 від координат точки 5 як базової. Знаки отриманих

різниць (щодо r ) забезпечать наближену симетричність (відносно

вертикальної осі) кривої, що апроксимує дослідні точки на графіку h f (r) ,

тому можна вимірювати координати половини параболи. Кутову швидкість

обертання циліндра слід визначити за формулою n (1/с), де n - частота

30

обертання циліндра, об/хв.

Відліки за рейкою та ноніусом занести в таблицю спостережень табл. 1.

2.3. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДІВ

Побудувати графік з дослідними даними h f (r) .

На підставі формули (6), що містить змінні r, h , а також постійні

величини , g , задаючись рядом значень величини r як незалежної змінної

(можна дослідними	значеннями r ), визначити відповідні розрахункові
значення величини	h hр при фіксованій в досліді кутовій швидкості

обертання посудини з рідиною. На полі графіка з дослідними точками ( r, h

) нанести розрахункову криву (параболу) hp		f (r)	вільної поверхні рідини в
судині, що обертається.
Можливий певний розкид дослідних точок ( r, h )				відносно
розрахункової кривої	hp f (r) . Це свідчить про похибки експерименту і
деякі припущення,	що приймаються	при	теоретичних	побудовах

(нехтування явищами неоднорідної змочуваності стінок в зоні вільної поверхні рідини, неспіввісність посудини і валу електродвигуна, наявність зазорів в координатному пристрої і т.п.).

22

Результати розрахунків необхідно занести в табл. 2.

Проаналізувати графік з дослідними і розрахунковими даними h f (r) .

Зробити висновок відносно їх збіжності та фізичного змісту.

Таблиця 1

Результати спостережень

						Номери точок
Найменування величин		Одиниці
			1	2	3		4	5	6		7		8	9
		виміру
Відлік за рейкою		мм
Відлік за ноніусом		мм
												Таблиця 2
	Результати розрахунків
						Номери точок
Найменування величин		Одиниці
			1	2	3		4	5	6		7		8	9
		виміру
Відстань від осі, r		мм
Дослідна висота точки,		мм
h
Висота точки за		мм
формулою (6), hp
		Контрольні питання

1.Яка рівновага рідини називається абсолютною та відносною?

2.Які сили слід включати в число діючих масових сил для випадків абсолютного та відносного спокою рідини?

3.Як називається і визначається переносна сила інерції, яка діє в рідині в системі відліку, що рівномірно обертається?

23

4.Аргументувати можливість застосування рівнянь рівноваги Л. Ейлера до опису спокою рідини в рухомій системі координат.

5.У чому полягає фізичний зміст членів рівняння рівноваги Л. Ейлера?

6.Які поверхні в рідині мають назву «поверхонь рівня»?

7.Отримати диференціальне рівняння сім’ї поверхонь рівня в рідині.

8.Вивести формулу, яка описує форму вільної поверхні рідини в круглоциліндричній посудині, що обертається.

9.Яку форму має поверхня рівня в рідині в даному випадку?

10.Як проводити експериментальну перевірку форми поверхонь рівня?

11.Відповідно до якого закону розподіляється тиск за глибиною рідини під її вільною поверхнею при рівномірному обертанні посудини з рідиною?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.Повх И. Л. Техническая гидромеханика. – Л.: Машиностроение, 1976. –

504с.

2.Емцев Б. Т. Техническая гидромеханика. – М.: Машиностроение, 1987.–

440с.

3.Єфремов І. І., Турик В.М. Основи механіки рідини та газу. – К.: НМК ВО,

1990.– 84 с.

4.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

5.Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Ученик для вузов. – М.: Энергоатомиздат,

1984. – 640 с.

6. Колчунов В.І. Теоретична та прикладна гідромеханіка: Навч. посібник. –

К.: НАУ, 2004. – 336 с.

24

ЗМІСТ

стор.

Лабораторна робота №1 Гідростатичний тиск та його вимірювання ……………………………3

Лабораторна робота №2

Вивчення відносного спокою рідини ………………………………….18

25