Schemat stanowiska.
Wzory.
teoretyczną wysokość wody obliczono ze wzoru
$$z_{\text{teor}} = H + \frac{\omega^{2}}{2g}\left( x^{2} - \frac{1}{2}R^{2} \right)$$
rzeczywistą wysokość wody wyraża wzór
z = H + z′
Prędkość kątową zbiornika obliczono za pomocą wzoru.
$$\omega = \frac{2\pi \bullet n}{60}$$
Tabele.
Lp. | x | z' | z | zteor | N |
---|---|---|---|---|---|
mm | mm | mm | mm | obr/min | |
1 | 0 | 0 | 61,9 | 61,9 | 193 |
2 | 2,06 | 0,14 | 62,0 | 62,0 | rad/s |
3 | 4,01 | 0,55 | 62,5 | 62,2 | 20,2 |
4 | 6,08 | 0,7 | 62,6 | 62,7 | |
5 | 8,04 | 1,56 | 63,5 | 63,2 | |
6 | 10,04 | 1,63 | 63,5 | 64,0 | |
7 | 12,03 | 2,78 | 64,7 | 64,9 | |
8 | 14,01 | 3,7 | 65,6 | 66,0 | |
9 | 16,08 | 5,24 | 67,1 | 67,3 | |
10 | 18,04 | 6,93 | 68,8 | 68,7 | |
11 | 20,09 | 8,28 | 70,2 | 70,3 | |
12 | 22,04 | 9,59 | 71,5 | 72,0 | |
13 | 23,98 | 12,31 | 74,2 | 73,9 | |
14 | 26,02 | 13,63 | 75,5 | 76,0 | |
15 | 28,06 | 17,06 | 79,0 | 78,3 | |
16 | 30,06 | 19,63 | 81,5 | 80,7 | |
17 | 32,03 | 22,79 | 84,7 | 83,3 | |
18 | 34,01 | 25,55 | 87,5 | 86,0 | |
19 | 36,03 | 28,67 | 90,6 | 89,0 | |
20 | 38,02 | 31,47 | 93,4 | 92,0 | |
21 | 40,01 | 35,18 | 97,1 | 95,3 | |
22 | 42,01 | 38,06 | 100,0 | 98,7 | |
23 | 44,02 | 43,24 | 105,1 | 102,3 |
Lp. | x | z' | z | zteor | n |
---|---|---|---|---|---|
mm | mm | mm | mm | obr/min | |
1 | 0 | 0 | 55,8 | 55,8 | 219 |
2 | 2,01 | 0,32 | 56,1 | 55,9 | rad/s |
3 | 4,04 | 0,77 | 56,6 | 56,3 | 22,93 |
4 | 6,02 | 1,19 | 57,0 | 56,8 | |
5 | 8,05 | 2,37 | 58,2 | 57,6 | |
6 | 10,02 | 2,7 | 58,5 | 58,5 | |
7 | 12,02 | 4,4 | 60,2 | 59,7 | |
8 | 14,06 | 5,11 | 60,9 | 61,1 | |
9 | 16,03 | 6,8 | 62,6 | 62,7 | |
10 | 18 | 8,27 | 64,1 | 64,5 | |
11 | 20,04 | 10,27 | 66,1 | 66,6 | |
12 | 22,03 | 12,89 | 68,7 | 68,9 | |
13 | 24,06 | 14,84 | 70,6 | 71,4 | |
14 | 26,02 | 18,07 | 73,9 | 74,0 | |
15 | 28,01 | 21,37 | 77,2 | 76,9 | |
16 | 30 | 24,69 | 80,5 | 80,0 | |
17 | 32,02 | 27,57 | 83,4 | 83,3 | |
18 | 34,04 | 31,47 | 87,3 | 86,9 | |
19 | 36,01 | 35,7 | 91,5 | 90,6 | |
20 | 38,03 | 39,8 | 95,6 | 94,6 | |
21 | 40,05 | 43,6 | 99,4 | 98,9 | |
22 | 42,02 | 47,94 | 103,7 | 103,2 | |
23 | 44,01 | 53,09 | 108,9 | 107,8 |
Lp. | x | z' | z | zteor | N |
---|---|---|---|---|---|
mm | mm | mm | mm | obr/min | |
1 | 0 | 0 | 54,1 | 54,1 | 226 |
2 | 2 | 0,48 | 54,6 | 54,2 | rad/s |
3 | 3,97 | 0,62 | 54,7 | 54,5 | 23,7 |
4 | 6,12 | 0,73 | 54,8 | 55,1 | |
5 | 8,01 | 1,71 | 55,8 | 55,9 | |
6 | 10,14 | 2,11 | 56,2 | 57,0 | |
7 | 12,16 | 3,32 | 57,4 | 58,3 | |
8 | 14,14 | 4,36 | 58,5 | 59,8 | |
9 | 16,08 | 5,86 | 60,0 | 61,5 | |
10 | 18,07 | 7,45 | 61,6 | 63,4 | |
11 | 20,02 | 9,42 | 63,5 | 65,5 | |
12 | 22,06 | 11 | 65,1 | 68,0 | |
13 | 24,06 | 15,33 | 69,4 | 70,6 | |
14 | 26,11 | 17,44 | 71,5 | 73,5 | |
15 | 28,17 | 21,37 | 75,5 | 76,7 | |
16 | 30,01 | 23,96 | 78,1 | 79,8 | |
17 | 32,04 | 28,02 | 82,1 | 83,4 | |
18 | 34,1 | 31,01 | 85,1 | 87,3 | |
19 | 36,16 | 36 | 90,1 | 91,4 | |
20 | 38,05 | 39,9 | 94,0 | 95,4 | |
21 | 40,04 | 45,04 | 99,1 | 99,9 | |
22 | 42,1 | 50,05 | 104,2 | 104,7 | |
23 | 44,04 | 54,04 | 108,1 | 109,5 |
Przykładowe obliczenia.
teoretyczna wysokość wody. (dla pomiaru 8)
$$z_{\text{teor}1} = 83 + \frac{{20,2}^{2}}{2 \bullet 9,8}\left( 14^{2} - \frac{1}{2}{\bullet 45}^{2} \right) = 66mm$$
$$z_{teor2} = 83 + \frac{{22,93}^{2}}{2 \bullet 9,8}\left( 14^{2} - \frac{1}{2}{\bullet 45}^{2} \right) = 61,1mm$$
$$z_{teor3} = 83 + \frac{{23,7}^{2}}{2 \bullet 9,8}\left( 14^{2} - \frac{1}{2}{\bullet 45}^{2} \right) = 59,8mm$$
rzeczywista wysokość wody. (dla pomiaru 8)
z = 61, 9 + 3, 7 = 65, 5mm
z = 55, 8 + 5, 1 = 60, 9mm
z = 54, 1 + 4, 36 = 58, 5mm
prędkość kątowa zbiornika. (dla 1 pomiaru)
$$\omega = \frac{2\pi \bullet 193}{60} = 20,2\frac{\text{rad}}{s}$$
Wnioski.
Ćwiczenie przebiegło pomyślnie bez żadnych problemów jak widać na wykresie ciecz w obracającym się pojemniku cylindrycznym przyjmuje kształt paraboli której stromość zależy od prędkości kątowej obracającego się pojemnika. Im mniejsza prędkość kątowa tym parabola jest łagodniejsza.