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水力学第二章课后习题答案讲课教案.docx

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资源描述
此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除 2.12 密闭容器,测压管液面高于容器内液面=1.8m,液体的密度为850kg/m3,求液面压强。 解: 相对压强为:kPa。 绝对压强为:kPa。 答:液面相对压强为kPa,绝对压强为kPa。 2.13 密闭容器,压力表的示值为4900N/m2,压力表中心比A点高0.4m,A点在水下1.5m,,求水面压强。 解: (kPa) 相对压强为:kPa。 绝对压强为:kPa。 答:水面相对压强为kPa,绝对压强为kPa。 解:(1)总压力:(kN) (2)支反力: kN 不同之原因:总压力位底面水压力与面积的乘积,为压力体。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡,而水体重量为水的实际体积。 答:水箱底面上总压力是kN,4个支座的支座反力是kN。 2.14 盛满水的容器,顶口装有活塞,直径=0.4m,容器底的直径=1.0m,高=1.8m,如活塞上加力2520N(包括活塞自重),求容器底的压强和总压力。 解:(1)容器底的压强: (kPa)(相对压强) (2)容器底的总压力: (kN) 答:容器底的压强为kPa,总压力为kN。 2.6用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m,试求水面的压强。 解: (kPa) 答:水面的压强kPa。 2.8盛有水的密闭容器,水面压强为,当容器自由下落时,求水中压强分部规律。 解:选择坐标系,轴铅垂朝上。 由欧拉运动方程: 其中 ∴, 即水中压强分布 答:水中压强分部规律为。 2.10圆柱形容器的半径=15cm,高=50cm,盛水深=30cm,若容器以等角速度绕轴旋转,试求最大为多少时不致使水从容器中溢出。 解:建立随圆柱容器一起转动的坐标系,点在水面最低点。 则有: 即有: 其中:;; 故有: 当在自由面时,,∴自由面满足 ∴ 上式说明,对任意点的压强,依然等于自由面压强。 ∴等压面为旋转、相互平行的抛物面。 答:最大为18.67rad/s时不致使水从容器中溢出。 2.15 装满油的圆柱形容器,直径=80cm,油的密度=801,顶盖中心点装有真空表,表的读值为4900Pa,试求:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小和方向;(2)容器以角速度=20旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力的大小和方向。 解:(1)∵kPa ∴相对压强kPa (kN) 负号说明顶盖所受作用力指向下。 (2)当r/s时,压强分布满足 坐顶中心为坐标原点,∴时,kPa (kN) 总压力指向上方。 答:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小为kN,方向向下;(2)容器以角速度=20旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力为kN,方向指向上方。 2.16 绘制题图中面上的压强分布图。 解: 2.23 矩形平板闸门,一侧挡水,已知长=2m,宽=1m,形心点水深=2m,倾角=,闸门上缘处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力,试求开启闸门所需拉力。 解:(1)解析法。 (kN) (m) 对A点取矩,当开启闸门时,拉力满足: (kN) 当kN时,可以开启闸门。 (2)图解法。 压强分布如图所示: (kPa) (kPa) 对A点取矩,有 ∴ (kN) 答:开启闸门所需拉力kN。(kN) 2.24 矩形闸门高=3m,宽=2m,上游水深=6m,下游水深=4.5m,试求:(1)作用在闸门上的静水总压力;(2)压力中心的位置。 解:(1)图解法。 压强分布如图所示: ∵ (kPa) (kN) 合力作用位置:在闸门的几何中心,即距地面处。 (2)解析法。 (kN) (m) (kN) (m) 合力:(kN) 合力作用位置(对闸门与渠底接触点取矩): (m) 答:(1)作用在闸门上的静水总压力kN;(2)压力中心的位置在闸门的几何中心,即距地面处。 2.15矩形平板闸门一侧挡水,门高=1m,宽=0.8m,要求挡水深超过2m时,闸门即可自动开启,试求转轴应设的位置。 解:当挡水深达到时,水压力作用位置应作用在转轴上,当水深大于时,水压力作用位置应作用于转轴上,使闸门开启。 (kPa) (m) ∴转轴位置距渠底的距离为:(m) 可行性判定:当增大时增大,则减小,即压力作用位置距闸门形越近,即作用力距渠底的距离将大于米。 答:转轴应设的位置m。 2.16金属矩形平板闸门,门高=3m,宽=1m,由两根工字钢横梁支撑,挡水面与闸门顶边齐平,如要求两横梁所受的力相等,两横梁的位置、应为多少? 解: 静水总压力:(kN) 总压力作用位置:距渠底(m) 对总压力作用点取矩,∵ ∴, 设水压力合力为,对应的水深为; ∴(m) ∴(m) (m) 答:两横梁的位置m、m。 2.25 一弧形闸门,宽2m,圆心角=,半径=3m,闸门转轴与水平齐平,试求作用在闸门上的静水总压力的大小和方向。 解:(1)水平压力: (kN)(→) (2)垂向压力: (kN)(↑) 合力:(kN) 答:作用在闸门上的静水总压力kN,。 2.26 密闭盛水容器,水深=60cm,=100cm,水银测压计读值=25cm,试求半径=0.5m的半球形盖所受总压力的水平分力和铅垂分力。 解:(1)确定水面压强。 (kPa) (2)计算水平分量。 (kN) (3)计算铅垂分力。 (kN) 答:半球形盖所受总压力的水平分力为kN,铅垂分力为kN。 2.27 球形密闭容器内部充满水,已知测压管水面标高=8.5m,球外自由水面标高=3.5m,球直径=2m,球壁重量不计,试求:(1)作用于半球连接螺栓上的总压力;(2)作用于垂直柱上的水平力和竖向力。 解:(1)取上半球为研究对象,受力如图所示。 ∵ (kN) ∴(kN) (2)取下半球为研究对象,受力如图。 ∵(kN) 答:(1)作用于半球连接螺栓上的总压力为kN;(2)作用于垂直柱上的水平力和竖向力 只供学习与交流
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