TABELA POMIARÓW I WYNIKÓW:
Lp. | h1 mm |
V dm3 |
t s |
h mm |
qvrz cm3/s |
qvt cm3/s |
μ | μśr |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. | 90,98 | 60 | 60,12 | 88,78 | 998,0 | 987,7 | 0,67 | 0,66 |
2. | 85,52 | 60 | 71,50 | 83,32 | 839,2 | 844,5 | 0,66 | |
3. | 81,58 | 50 | 67,28 | 79,38 | 743,2 | 747,8 | 0,66 | |
4. | 78,58 | 50 | 75,16 | 76,38 | 665,2 | 677,8 | 0,65 | |
5. | 74,42 | 40 | 67,65 | 74,22 | 591,3 | 632,6 | 0,62 | |
6. | 71,48 | 35 | 66,81 | 69,28 | 523,9 | 531,4 | 0,65 | |
7. | 66,16 | 30 | 70,22 | 63,96 | 427,2 | 435,0 | 0,65 | |
8. | 63,12 | 25 | 62,25 | 60,92 | 401,6 | 386,0 | 0,69 | |
9. | 61,44 | 25 | 74,22 | 59,24 | 336,8 | 359,8 | 0,62 | |
10. | 56,38 | 20 | 68,75 | 54,18 | 290,9 | 287,8 | 0,67 | |
11. | 50,18 | 15 | 62,44 | 47,98 | 240,2 | 211,9 | 0,75 | |
12. | 44,96 | 10 | 65,19 | 42,76 | 153,4 | 159,1 | 0,64 |
h0 – wysokość przelewu (od dna zbiornika do krawędzi przegrody)
h1 – wysokość mierzona od dna zbiornika do powierzchni cieczy
h = h1 − h0 , h0 = 2, 20 mm
V – objętość
t – czas
μ – współczynnik przepływu przelewu
μsr - uśredniona wartość współczynnika przepływu przelewu po odrzuceniu 3 skrajnych wartości, tj. 0,62, 0,62, 0,75
qvrz – rzeczywisty strumień objętości
qvt – teoretyczny strumień objętości
ξ – skala strumienia objętości, ξ = 4, 26
WZORY OBLICZENIOWE:
$$q_{\text{vrz}} = \frac{V}{t}$$
$$q_{\text{vt}} = \frac{4}{15} \bullet \mu_{sr} \bullet b \bullet h \bullet \sqrt{2gh}$$
$q_{v}^{'} = q_{v\ os} \bullet \sqrt{\xi^{5}}$ h′ = hos • ξ
b = 2h • tan15 = 2(h1−h0) • tan15, tan15 ≅ 0, 27
$$\mu = \frac{15 \bullet q_{\text{vrz}}}{4bh \bullet \sqrt{2gh}} = \frac{15 \bullet q_{\text{vrz}}}{4b\left( h_{1} - h_{0} \right) \bullet \sqrt{2 \bullet g \bullet \left( h_{1} - h_{0} \right)}}$$
$$= \frac{15 \bullet q_{\text{vrz}}}{4 \bullet 2 \bullet \left( h_{1} - h_{0} \right) \bullet \tan{15} \bullet \left( h_{1} - h_{0} \right) \bullet \sqrt{2 \bullet g \bullet \left( h_{1} - h_{0} \right)}}$$
$$= \frac{15 \bullet q_{\text{vrz}}}{8 \bullet \left( h_{1} - h_{0} \right)^{2} \bullet \tan{15 \bullet}\sqrt{2 \bullet g \bullet \left( h_{1} - h_{0} \right)}}$$
h′- przeskalowana wartość wysokości h
qv′ – przeskalowana wartość strumienia objętości,
qv os - wartości podziałki przyjętej dla wielkości qv na wykresie h(qv)
hos - wartości podziałki przyjętej dla wielkości h na wykresie h(qv)
PRZYKŁADOWE OBLICZENIA (dla pomiaru nr 1):
$$q_{\text{vrz}} = \frac{60000}{60,12} = 998\ \left\lbrack \frac{\text{cm}^{3}}{s} \right\rbrack$$
$$\mu = \frac{15 \bullet 0,000998}{8 \bullet {(0,0887)}^{2} \bullet 0,27 \bullet \sqrt{2 \bullet 9,81 \bullet 0,0887}} = 0,66774 \cong 0,67$$
$$\mu_{sr} = \frac{0,67 + 0,66 + 0,66 + 0,65 + 0,65 + 0,65 + 0,69 + 0,67 + 0,64}{9} = 0,66$$
$$q_{\text{vt}} = \frac{4}{15} \bullet 0,66 \bullet 0,0479 \bullet 0,0887 \bullet \sqrt{2 \bullet 9,81 \bullet 0,0887}$$
$$= 0,00098768\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack \cong 987,7\left\lbrack \frac{\text{cm}^{3}}{s} \right\rbrack.$$
PRZESKALOWANIE PODZIAŁEK OSI WYKRESU h′(qv′):
h′ = h • 4, 26 = h1 • 4, 26 = 40 • 4, 26 = 170, 4
$$q_{v}^{'} = q_{v} \bullet \sqrt{\xi^{5}} = q_{v1} \bullet \sqrt{\left( 4,26 \right)^{5}} = 0,1 \bullet \sqrt{\left( 4,26 \right)^{5}} = 3,7456 \cong 3,7$$
Lp. | Przeskalowanie osi: |
---|---|
h | |
1. | 40 |
2. | 50 |
3. | 60 |
4. | 70 |
5. | 80 |
6. | 90 |
7. | 100 |
8. | - |
9. | - |
10. | - |
WNIOSKI:
W przeprowadzonym doświadczeniu użyliśmy przelewu trójkątnego. Na podstawie wykonanych pomiarów i obliczeń wykonałam wykres zależności wysokości słupa cieczy h od jego strumienia objętości qv, na którym można zauważyć bardzo dużą dokładność pomiarów. Wynika to m.in. stąd, że zdecydowana większość punktów pomiarowych naniesionych na wykres (tych niepołączonych ciągłą linią), pokrywa się z wyznaczoną krzywą teoretyczną tego strumienia. Na poprawność pomiaru wpływ miała również dokładność suwmiarki wykorzystanej przy wodomierzu, gdyż możliwe było podanie wartości wysokości h z dokładnością do 0,02 mm.
Wykres h(qv) jest charakterystyką przelewu rzeczywistego, natomiast aby otrzymać charakterystykę przelewu modelowego h’(qv’) wystarczyło przeskalować podziałki obu osi pierwotnego wykresu. Dla przyjętej skali 𝜉 = 4,26 wykres h(qv) nie zmienił swojego położenia ani kształtu.