POWERPOINT 演示文稿 - 水靜力學(xué)

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1、水力學(xué)第2章水靜力學(xué)主講：馬金花§2-1靜水壓強(qiáng)及其特性§2-2重力作用下靜水壓強(qiáng)的分布規(guī)律§2-3壓強(qiáng)的計算基準(zhǔn)和量度單位§2-4測量壓強(qiáng)的儀器§2-5靜水壓強(qiáng)分布圖§2-6作用在平面上的靜水總壓力§2-7作用在曲面上的靜水總壓力§2-8液體平衡微分方程§2-9重力和慣性力同時作用下液體的相對平衡水靜力學(xué)的主要內(nèi)容教學(xué)基本要求1、正確理解靜水壓強(qiáng)的兩個重要的特性和等壓面的性質(zhì)。2、掌握靜水壓強(qiáng)基本公式和物理意義，會用基本公式進(jìn)行靜水壓強(qiáng)計算。3、掌握靜水壓強(qiáng)的單位和三種表示方法：絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)和真空度；理解位置水頭、壓強(qiáng)水頭和測

2、管水頭的物理意義和幾何意義。4、掌握靜水壓強(qiáng)的測量方法和計算。5、會畫靜水壓強(qiáng)分布圖，并熟練應(yīng)用圖解法和解析法計算作用在平面上的靜水總壓力。6、會正確繪制壓力體剖面圖，掌握曲面上靜水總壓力的計算。7、會計算液體的相對平衡學(xué)習(xí)重點(diǎn)1、靜水壓強(qiáng)的兩個特性及有關(guān)基本概念。2、重力作用下靜水壓強(qiáng)基本公式和物理意義。3、靜水壓強(qiáng)的表示和計算。4、靜水壓強(qiáng)分布圖和平面上的流體總壓力的計算。5、壓力體的構(gòu)成和繪制以及曲面上靜水總壓力的計算。6、處于相對平衡狀態(tài)的液體中壓強(qiáng)的計算?！?-1靜水壓強(qiáng)及其特性一、靜水壓強(qiáng)靜水壓力：是指液體內(nèi)部相鄰兩部分之

3、間相互作用的力或指液體對固體壁面的作用力（或靜止液體對其接觸面上所作用的壓力）。其一般用符號p表示，單位是kN或Ｎ。1.平均靜水壓強(qiáng)如圖2-１所示它反映了受壓面ΔA上靜水壓強(qiáng)的平均值。２．點(diǎn)壓強(qiáng)圖2-1二、靜水壓強(qiáng)的特性１．靜水壓強(qiáng)的方垂直指向受壓面或沿受壓面的內(nèi)法線方向這一特性可由反證法給予證明，如下圖所示。αpF切向應(yīng)力作用力法向壓強(qiáng)２．靜止液體中作用于同一點(diǎn)各個方向的靜水壓強(qiáng)都相等。證明如下:在靜止流體中任取一微元四面體,對其進(jìn)行受力分析.pypxpzpn作用在ACD面上的流體靜壓強(qiáng)作用在ABC面上的流體靜壓強(qiáng)作用在BCD面上的

4、靜壓強(qiáng)、作用在ABD和上的靜壓強(qiáng)圖微元四面體受力分析①表面力：（只有各面上的垂直壓力即周圍液體的靜水壓力）②質(zhì)量力：（只有重力、靜止）如圖所示其質(zhì)量為，單位質(zhì)量力在各方向上的分別為X、Y、Z，則質(zhì)量力在各方向上的分量為以X方向為例：因為代入上式得：當(dāng)四面體無限地縮小到0點(diǎn)時，上述方程中最后一項近于零，取極限得,即上式說明，在靜止液體中，任一點(diǎn)靜水壓強(qiáng)的大小與作用面的方位無關(guān)，但液體中不同點(diǎn)上的靜水壓強(qiáng)可以不等，因此，靜水壓強(qiáng)是空間坐標(biāo)的標(biāo)量函數(shù)，即：（2-2）§2-2重力作用下靜水壓強(qiáng)的分布規(guī)律壓強(qiáng)由兩部分組成：靜水壓強(qiáng)的基本方程液面

5、上的氣體壓強(qiáng)p0高度為h的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)ρgh在質(zhì)量力只有重力的情況下,靜止液體中的壓強(qiáng)符合如下規(guī)律:靜水壓強(qiáng)的基本方程也可寫成如下形式:式中c為積分常數(shù)，由邊界條件確定。靜水壓強(qiáng)基本方程的適用范圍是:重力場中連續(xù)、均質(zhì)、不可壓縮流體。若在靜止液體中任取兩點(diǎn)l和2，點(diǎn)1和點(diǎn)2壓強(qiáng)各為p1和p2，位置坐標(biāo)各為z1和z2，則可把式改寫成另一表達(dá)式，即：靜壓強(qiáng)基本方程的幾何意義和物理意義00為了進(jìn)一步理解靜水壓強(qiáng)基本方程式，現(xiàn)在來討論該方程的物理意義和幾何意義1.物理意義式中：z的物理意義表示為單位重量流體對某一基準(zhǔn)面的位置勢能。式中的表示

6、單位重量流體的壓強(qiáng)勢能。這可說明如下：如圖所示，容器離基準(zhǔn)面z處開一個小孔，接一個頂端封閉的玻璃管(稱為測壓管)，并把其內(nèi)空氣抽出，形成完全真空(p=0)，在開孔處流體靜壓強(qiáng)p的作用下，流體進(jìn)入測壓管，上升的高度h=p/ρg稱為單位重量流體的壓強(qiáng)勢能。位勢能和壓強(qiáng)勢能之和稱為單位重量流體的總勢能。所以靜水壓強(qiáng)基本方程表示在重力作用下靜止流體中各點(diǎn)的單位重量流體的總勢能是相等的。這就是靜止液體中的能量守恒定律。2.幾何意義單位重量流體所具有的能量也可以用液柱高度來表示，并稱為水頭。式中：z具有長度單位，如圖所示，z是流體質(zhì)點(diǎn)離基準(zhǔn)面的高

7、度，所以z的幾何意義表示為單位重量流體的位置高度或位置水頭。也是長度單位，它的幾何意義表示為單位重量流體的壓強(qiáng)水頭。位置水頭和壓強(qiáng)水頭之和稱為靜水頭。所以該式也表示在重力作用下靜止流體中各點(diǎn)的靜水頭都相等。在實(shí)際工程中，常需計算有自由液面的靜止液體中任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)。xzyp0AZ如圖所示，在一密閉容器中盛有密度為ρ的液體，若自由液面上的壓強(qiáng)為p0、位置坐標(biāo)為z0，則在液體中位置坐標(biāo)為z的任意一點(diǎn)A的壓強(qiáng)p可由該式得到，即或式中h=z0-z是靜止流體中任意點(diǎn)在自由液面下的深度。上式是重力作用下流體液體方程的又一重要形式。由它可得到三個

8、重要結(jié)論：(1)在重力作用下的靜止液體中，靜壓強(qiáng)隨深度按線性規(guī)律變化，即隨深度的增加，靜壓強(qiáng)值成正比增大。(2)在靜止液體中，任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)由兩部分組成：一部分是自由液面上的壓強(qiáng)p0；另一部分是該點(diǎn)到自由液面的單位面積