水力学第二章课后答案VIP

水力学第二章课后答案 2-1 解： （1）pA+水H=Hh；所以 pA=Hh-水H=38.02kPa（H=13.6水） （2）测压管长度： pA=水h 所以 h= pA/水=38.02103/9.8103=3.88m 2-3 解： PA-h=pB-(h1+h2+h)+Hh1 所以，pA-pB=Hh1-(h1+h2)=13.69.80.53-9.8(0.53+1.2) =53.68kPa 2-6 解： pA=H(h1+h2)-(h1+h2)=13.69.80.53-9.8(0.53+1.2)=53.68kpa 2-7 解： （1）左支： 绝对：pc=p0+h0=86.5+9.82=106.1kPa （2）右支： pc=pa+水h；h=（pc-pa）/水=（106.1-9.8）/9.8=0.827m 2-8 解：pA=0.6pa=0.698=58.8kpa （1）左支：pA=h1 h1=pA/=58.8/9.8=6m （2）右支：pA+h=Hh2 h2=（pA+h）/H=0.456m 2-10 解：设管嘴内的绝对压强为p,则 p+h= pa Pv=pa- p=h=9.80.6=5.886kpa 2-12 解：(1)设容器底部面积为S，相对压强为P，对容器底部进行受力分析： 由牛顿第二定律：F=ma；-（P+G)=-ma 所以得出ps+sh=sha p=ha -h=h/ga-h=h(a/g-1) 第二章:水静力学 一：思考题 2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强 2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z) 2-3答：水头是压强的几何意义表示方法，它表示h高的水头具有大小为?gh的压强。 绝对压强预想的压强是按不同的起点计算的压强，绝对压强是以0为起点，而相对压强是以当地大气压为基准测定的，所以两者相差当地大气压Pa. 绝对压强小于当地大气压时就有负压，即真空。某点负压大小等于该点的相对压强。Pv=p-pa 2-4.在静水压强的基本方程式中z? p ?g ?C 中，z表示某点在基准面以上的高度， 称为位置水头，?pg表示在该点接一根测压管，液体沿测压管上升的高度，称为测压管高度或压强水头，z? p ?g 称为测压管水头，即为某点的压强水头高出基准面 的高度。关系是：（测压管水头）=（位置水头）+（压强水头）。 2-5.等压面是压强相等的点连成的面。等压面是水平面的充要条件是液体处于惯性坐标系，即相对静止或匀速直线运动的状态。 2-6。图中A-A是等压面，C-C,B-B都不是等压面，因为虽然位置高都相同，但是液体密度不同，所以压强水头就不相等，则压强不相等。 2-7.两容器内各点压强增值相等，因为水有传递压强的作用，不会因位置的不同 压强的传递有所改变。当施加外力时，液面压强增大了的各点压强都增加 ?pA ?pA ，水面以下同一高度 。 2-8.（1）各测压管中水面高度都相等。 （2）标注如下，位置水头z,压强水头h,测压管水头p. P 图2-8 2-9.选择A 2-10.(1)图a和图b静水压力不相等。因为水作用面的面积不相等，而且作用面的形心点压强大小不同。所以静水压力PaPb. (2)图c和图d静水压力大小相等。以为两个面上的压强分布图是相同的，根据梯形压强分布图对应的压力计算式可知大小相等，作用点离水面距离相等。 2-11.（1）当容器向下作加速运动时，容器底部对水的作用力为F=m*(g-a),由牛顿第三定律知水对容器的压力也等于F，根据p=F/A,知底部的压强p= m(g?a) A ? m(g?a) V *h?h(g?a)水面上相对压强为0，所以作图如a。 ?m(g?a)，则底部 (2)当容器向上作加速运动时，水对容器底部的压力大小为F压强大小p? m(g?a) A ?h(g?h) ，水面压强为0，作图如b。 (3)当容器做自由落体时，F=0所以水处于完全失重状态，对器壁压强为零，作图如c。 习题2 1. 一封闭容器如图2-35所示，测压管液面高于容器液面，h=1.5m,，若容器盛 3 p? ?750kg/m的是水或汽油，试求容器液面的相对压强0。（汽油密度取) 解：由于测压管一端与空气相同，故容器液面的相对压强为： p0?gh （1）若容器盛的是水，则有 p?gh?1.0?9.8?1.5kPa?14.70kPa （2）若容器盛的是汽油，则有 p?gh?0.75?9.8?1.5kPa?11.03kPa 0 2. 如图2-26所示封闭水箱两测压管的液面高程为：?液 面 高 程 为 ?4?60cm 1 ?100cm ，? 2 ?20cm ，箱内少 。问 ?3 为多? 解：由于水箱底部以上部分全都是水，且水银测压管开口与大气相通，故有 ?g(?)? 1 3 Hg g(?) 23 代入数据，解得 ?3?14cm 2 98kN/m3. 某地大气压强为，试求： （1）绝对压强为117.7kN/m 2 时的相对压强及其水柱高度。 （2）相对压强为7m水柱时的绝对压强。 （3）绝对压强为68.5kN/m 2 时的真空度。 ? 解：（1）已知绝对压强为p?117.7kN/m相对压强为 2 p?98kN/m ，大气压强为a 2 ，则 222 p?p?p?117.7kN/m?98kN/m?19.7kN/m a 其对应的水柱高度为 水力学课后计算题及答案 第一章 绪论 1-120的水2.5m，当温度升至80时，其体积增加多少？ 解 温度变化前后质量守恒，即?1V1?2V2又20时，水的密度?1?998.23kg/m380时，水的密度?2?971.83kg/m3 ?V2? 3 ?1V1 ?2.5679m3 ?2 则增加的体积为?V?V2?V1?0.0679m3 1-2当空气温度从0增加至20时，运动粘度?增加15%，重度?减少10%，问此时动力粘度?增加多少（百分数）？ 解 ? ?(1?0.15)?原(1?0.1)?原 ?1.035?原?原?1.035?原 ?原1.035?原?原 ?0.035 ?原?原 此时动力粘度?增加了3.5% 1-3有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为u?0.002?g(hy?0.5y)/?，式中?、 2 ?分别为水的密度和动力粘度，h为水深。试求h?0.5m时渠底（y=0）处的切应力。 解 ? du ?0.002?g(h?y)/? dy du ?0.002?g(h?y) dy ? 当h=0.5m，y=0时 ?0.002?1000?9.807(0.5?0) ?9.807Pa 1-4一底面积为4550cm，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等 2 速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm，斜坡角22.62 （见图示），求油的粘度。 解 木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑 mgsin?T?A du dy ? mgsin?5?9.8?sin22.62 ? A0.4?0.45?0.001 ?0.1047Pa?s 1-5已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律?性绘出切应力沿y方向的分布图。 解 du ，定dy 1-6为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm，长度20mm，涂料的粘度?=0.02Pas。若导线以速率50m/s拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N） 解 ?A?dl?3.14?0.8?10?3?20?10?3?5.024?10?5m2 ?FR? u50 A?0.02?5.024?10?5?1.01N ?3h0.05?10 1-7两平行平板相距0.5mm，其间充满流体，下板固定，上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动，求该流体的动力粘度。 解 根据牛顿内摩擦定律，得 ?/ du dy 0.25?3 ?4?10Pa?s ?3 0.5?10 ?2/ 1-8一圆锥体绕其中心轴作等角速度?16rad 旋转。锥体与固定壁面间的距离?=1mm， 用?0.1Pa?s的润滑油充满间隙。锥体半径R=0.3m，高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。（39.6Nm） 解 取微元体如图所示 微元面积：dA?2?r?dl?2?r?切应力：? dh cos? du?r?0 ? dy? 阻力：dT?dA 阻力矩：dM?dT?r M?dM?rdT?r? dA 第二章 流体静力学 2-1一密闭盛水容器如图所示，U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m，求容器液面的相对压强。 解 ?p0?pa?gh ?pe?p0?pa?gh?1000?9.807?1.5?14.7kPa 2-2密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。压力表中心比A点高0.5m，A点在液面下1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。 解 pA?p表?0.5?g p0?pA?1.5?g?p