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.

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:

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.