Измерение вакуума и давления с помощью приборов типа пьезометров.

Гидростатика-2

Вопросы к лекции:

Измерение вакуума и давления с помощью приборов типа пьезометров.

Измерение давлений с помощью приборов с упругим чувствительным элементом. Классы точности.

Определение давления в любой точке.

Определение силы давления жидкости па плоскую стенку.

Определение точки приложения силы давления.

Определение сила давления жидкости на криволинейную стенку.

Плавание тел.

Условия статической остойчивости. Определение величины метацентрического радиуса

Измерение вакуума и давления с помощью приборов типа пьезометров

Для измерения вакуума.

Применяют вакуумметр в виде U-образной трубки (левая трубка, рис.3.1), один конец которой опущен в сосуд с жидкостью, второй соединен с емкостью, где измеряется давление. Над поверхностью жидкости в сосуде 1 избыточное давление равно нулю, поэтому избыточное давление воздуха в емкости Р_2изб.

Рис.3.1. Вакуумметр на основе стеклянной трубки.

Перевернутая U-образная трубка, заполненная жидкостью, одним концом соединенная с сосудом, а вторым с атмосферой, дает такой же результат.

Для измерения давления применяются следующие приборы.

U-образный двух жидкостный манометр (рис.3.2), изогнутая стеклянная трубка, содержащая жидкость с плотность ρ₁. При измерении больших давлений применяют ртуть, при небольших давлениях, например, газа вместо ртути применяют спирт, воду, тетрабромэтан (δ = 2,95). Если сосуд заполнен жидкостью с плотностью ρ₂, при измерении давления в точке М учитывается высота расположения трубки h₂ относительно поверхности раздела жидкостей. Избыточное давление в точке 2 через столбы жидкости в трубках

Рис.3.2. U – образный двухжидкостный манометр

В сосуде избыточное давление в т.2

Чашечный манометр (рис. 3.3). При достаточно большом диаметре чашки по сравнению с диаметром трубки уровень жидкости в чашке можно считать неизменным. Избыточное давление в сосуде с воздухом

Рис.3.3. Чашечный манометр.

Р₂=Р₁+ρ_жgh₁=0+ ρ_ртgh₂, Р₁= ρ_ртg[h₂ –(ρ_ж/ρ_рт)gh₁].

Для измерения разности давлений в двух точках служат дифференциальные манометры, простейшим из которых является U-образный манометр (рис.3.4а).

Рис.3.4. U – образные двухжидкостные манометры

для измерения разности давлений.

Разность давлений Р₁ и P₂ для рис.3.4а

Для измерения малых перепадов давления применяют двухжидкостный микроманометр, представляющий собой перевернутую U- образную трубку, заполненную маслом или керосином в верхней части (рис.3.4б).

ГИДРОСТАТИКА-2

Плавание тел.

Выталкивающая сила является равнодействующей сил давления, с которыми жидкость, находящаяся в покое, действует на тело.

В жидкость погружено тело произвольной формы объемом Wт (рис.3.17).

Рис.3.17 Выталкивающая сила

На свободную поверхность жидкости тело проектируется в виде сечения S, по этой поверхности проведем цилиндрическую поверхность, которая касается поверхности тела по замкнутой кривой АВСD. Эта кривая отделяет верхнюю часть поверхности тела от нижней ее части.

Вертикальная составляющая силы избыточного давления жидкости на верхнюю часть поверхности тела направлена вниз и равна весу жидкости в объеме АFCME.

F₁ = ρgW₁

Вертикальная составляющая силы давления жидкости на нижнюю часть поверхности тела направлена вверх и равна весу жидкости в объеме ANCMF.

F₂ = ρgW_2.

Разность между этими силами равна вертикальной равнодействующей сил давления жидкости на тело, будет направлена вверх и равна весу жидкости в объеме жидкости, вытесненной телом.

Gж = F₂ - F₁ = ρg(W₂-W₁)= ρgWт=F_A. (3.11)

Закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила направленная вертикально вверх, равная весу жидкости вытесненной телом и приложенная в центре тяжести объема погруженной части тела.

Центр тяжести объема погруженной части тела называется центром водоизмещения или центром давления, так как в этой точке приложена равнодействующая сил давления на тело.

Объем жидкости, вытесненный телом, называется объемным водоизмещением.

Выталкивающая сила называется также силой Архимеда.

Вес G тела и архимедова сила могут находиться в следующих соотношениях:

1) G > F_А - отрицательная плавучесть, тело тонет;

2) G < F_А - положительная плавучесть, тело всплывает и плавает на поверхности жидкости;

3) G = F_А нулевая плавучесть, погруженное в жидкость тело плавает.

Линия пересечения свободной поверхности с поверхностью плавающего тела называется ватерлинией.

Для равновесия плавающего тела, кроме равенства G = F_А должен быть равен нулю суммарный момент. Последнее условие соблюдается тогда, когда центр тяжести тела лежит на одной вертикали с центром водоизмещения.

Условие устойчивого равновесия тела, плавающего в полностью погруженном состоянии, заключается в следующем: центр тяжести тела должен находиться ниже центра водоизмещения.

Гидростатика-2

Вопросы к лекции:

Измерение вакуума и давления с помощью приборов типа пьезометров.