Измерение давления в текущей жидкости.

Поместим в движущуюся жидкость изогнутую трубку с отверстием, обращенным навстречу потоку (рис.34). Такая трубка называется трубкой Пито. Для линии тока жидкости, которая упирается своим концом во входное отверстие трубки, скорость непосредственно перед отверстием равна нулю. Поэтому, согласно уравнению Бернулли, манометр, соединенный с трубкой Пито, покажет давление

,

где – скорость потока жидкости вдалеке от трубки Пито.

Величину называют динамическим давлением.

Величину – называют гидростатическим давлением. Величину – называют полным давлением.

Следовательно, с помощью трубки Пито, можно измерять полное давление, складывающееся из гидростатического и динамического давлений.

К манометру

Р

Р'

К манометру

Рис.42

Рис.34

Гидростатическое давление

Рис.35

Рассмотрим теперь изогнутую трубку с боковым отверстием (рис.35). Такую трубку называют трубкой Прандтля. Скорость движения жидкости вблизи отверстия и гидростатическое давление такие же, как и во всем потоке. Поэтому манометр, присоединенный к трубке Прандтля, покажет гидростатическое давление в жидкости.

р'

р

р' – р =

Динамическое давление

Рис.36

Рассмотрим теперь прибор, называемый трубкой Пито – Прандтля (рис.36). В этом приборе совмещены трубка Пито и трубка Прандтля. Выходные отверстия прибора подсоединяются к разным коленам дифференциального манометра (такой манометр измеряет разность давлений). Показания манометра будут непосредственно давать динамическое давление в потоке жидкости. Проградуировав манометр в значениях скорости v, можно получить прибор для измерения скорости жидкости.

Контрольные вопросы и задачи

1. Сформулируйте закон Паскаля.

2. Сформулируйте закон Архимеда.

3. Какая жидкость называется не сжимаемой?

4. Чем характерна модель идеальной жидкости? Приведите пример жидкости, которую можно приближенно считать идеальной.

5. Что называют линией тока в жидкости? Что называют трубкой тока?

6. В чем физическое содержание теоремы о неразрывности струи?

7. Как изменяется скорость частиц жидкости при увеличении сечения трубки тока жидкости?

8. Каким уравнением описывается стационарное движение идеальной жидкости?

9. Как изменяется скорость течения жидкости и давление в местах сужения трубопровода?

10. В чем заключается принцип работы водоструйного насоса?

11. Что называется динамическим давлением? гидростатическим давлением? полным давлением?

12. Какие приборы служат для измерения динамического давления? гидростатического давления? полного давления в жидкости?

Рис.37

13. Шар перекрывает отверстие радиусом r в плоской стенке, разделяющей жидкость. Плотность шара такая же, как и жидкости. Давление в верхней и нижней части сосуда соответственно 3P и P (рис.37). С какой силой прижимается шар к отверстию?

14. Гидравлический пресс, заполненный водой, имеет поршни, сечение которых 100 и 10 см². На меньший поршень ставят груз массы 80 кг. Какая по величине сила будет действовать на больший поршень?

Рис.38

15. На границе раздела двух жидкостей плотностью ₁ и ₂ плавает шайба плотностью  (₁ < < ₂). Высота шайбы H (рис.38). Определите глубину ее погружения во вторую жидкость.

16. Насос должен подавать ежесекундно объем воды V на высоту h по трубе постоянного сечения S. Какова должна быть мощность насоса? Плотность воды .

17. По длинной наклонной плоскости стекает широкий поток воды. На протяжении l глубина потока уменьшается вдвое. На протяжении какого пути глубина потока уменьшится в четыре раза?