background image

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki 

 

Ć

wiczenie 3 

Laboratorium z Mechaniki Płynów 

 

Studia Inżynierskie 

1 z 3 

 

 

 

 

Ć

WICZENIE 3. 

PARCIE HYDROSTATYCZNE 

 

Cel ćwiczenia. 

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z: 

 

Pojęciem ciśnienia i siły parcia; 

 

Podstawową wiedzą na temat siły parcia hydrostatycznego; 

 

Metodami wyznaczania wartości siły parcia hydrostatycznego; 

 

Analizą błędów pomiarowych. 

 

Zakres ćwiczenia obejmuje: 

 

Doświadczalne  wyznaczenie  wartości  siły  parcia  hydrostatycznego  dla  różnych 

wariantów napełnienia układu; 

 

Obliczenia  teoretycznej  wartości  siły  parcia  dla  różnych  wariantów  napełnienia 

układu; 

 

Doświadczalne  wyznaczenie  ramienia  siły  parcia  hydrostatycznego  dla  różnych 

wariantów napełnienia układu; 

 

Obliczenie teoretycznej wartości ramienia siły parcia hydrostatycznego. 

 

Model. 

Model  laboratoryjny  składa  się  z  szklanego  zbiornika,  na  którym  zamocowano 

specjalną  wagę.  Na  jednym  z  ramion  wagi  zainstalowano  przezroczysty  pływak  w  kształcie 

ć

wiartki obręczy o przekroju kwadratowym. Pływak zamocowano w ten sposób, aby promień 

krzywizny pływaka przechodził przez punkt obrotu wagi. 

Dodatkowe wyposażenie: 

 

termometr, 

 

zestaw odważników, 

 

taśma miernicza. 

 

 

background image

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki 

 

Ć

wiczenie 3 

Laboratorium z Mechaniki Płynów 

 

Studia Inżynierskie 

2 z 3 

 

 

 

 

Metodyka pomiarowa. 

Schemat postępowania podczas pomiarów:  

1.

 

sprawdzenie modelu – należy wypoziomować zbiornik oraz dokonać tarowania wagi; 

2.

 

pomiar  wielkości  geometrycznych  –  długości  ramion  wagi,  głębokości  zbiornika, 

wymiarów  pływaka  oraz  grubości  jego  ścianek,  odległości  pomiędzy  osią  obrotu  a 

dolną i górną krawędzią pływaka oraz wzniesienia osi obrotu ponad dno zbiornika; 

3.

 

napełnienie  zbiornika  wodą  zgodnie  z  zadanym  wariantem  –  należy  pamiętać  o 

utrzymywaniu horyzontalnego położenia wagi; 

4.

 

pomiar temperatury wody; 

5.

 

określenie  masy  odważników  niezbędnych  dla  utrzymania  wagi  w  położeniu 

równowagi; 

6.

 

ponowny pomiar temperatury wody; 

 

Analiza uzyskanych wyników i obliczenia: 

 

Wartość parcia hydrostatycznego na powierzchnię płaską można wyznaczyć z 

teoretycznej zależności: 

i

powierzchn

pole

A

h

P

SC

=

=

ciezkosci

 

srodka

 

e

zaglebieni

sciwy

ciezar wla

γ

 

 

Inną metodą wyznaczenia wartości siły parcia hydrostatycznego jest narysowania 

wykresów parcia i wyznaczenia parcia jako objętości bryły parcia. Należy sporządzić 

wykres parcia a następnie obliczyć wartość siły : 

parcia

bryly

objetosc

wlasciwy

ciezar

V

P

=

=

γ

 

 

Wartość ramienia siły parcia działającego na pionową ścianę pływaka można wyznaczyć 

z teoretycznej zależności: 

background image

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki 

 

Ć

wiczenie 3 

Laboratorium z Mechaniki Płynów 

 

Studia Inżynierskie 

3 z 3 

 

 

 

przekroju

pole

sciany

ciezkosci

srodka

e

zaglebieni

sciany

ci

bezwladnos

moment

sciany

ciezkosci

srodka

e

zaglebieni

A

h

I

h

h

SC

o

SC

N

+

+

=

+

=

 

wody

o

zwierciadl

ponad

wagi

osi

e

wzniesieni

parcia

srodka

e

zaglebieni

d

h

c

N

+

=

+

=

 

 

Obliczenie wartości siły parcia na podstawie pomiarów: 

c

P

a

g

m

i

=

 

wagi

obrotu

osi

wzgledem

parcia

sily

ramie

parcie

wagi

ramie

ziemskie

enie

przyspiesz

odwaznikow

mas

suma

=

=

c

a

g

m

P

i

=

 

do powyższego wzoru wartość ramienia siły parcia c powinna być obliczona wg 

zależności teoretycznej. 

 

Obliczenie doświadczalnej wartości ramienia siły parcia: 

c

P

a

g

m

i

=

 

wagi

obrotu

osi

wzgledem

parcia

sily

ramie

parcie

wagi

ramie

ziemskie

enie

przyspiesz

odwaznikow

mas

suma

=

=

 

P

a

g

m

c

i

=

 

Do powyższego wzoru wartość siły parcia hydrostatycznego P powinna być wyznaczona 

z zależności teoretycznych. 

 

Porównanie wartości uzyskanych na drodze obliczeń teoretycznych i wyników 

doświadczalnych. 

 

Analiza błędów pomiarowych – do rachunku błędów pomiarowych można wykorzystać 

metodę różniczki zupełnej. 

 

wnioski.