WYKŁAD Parcie na ściankę zakrzywioną

Podobne dokumenty
MECHANIKA PŁYNÓW Płyn

Pomiar bezpośredni przyrządem wskazówkowym elektromechanicznym

Fy=Fsinα NAPÓR CIECZY NA ŚCIANY PŁASKIE

Statyka płynów - zadania

J. Szantyr - Wykład 5 Pływanie ciał

[L] Rysunek Łuk wolnopodparty, paraboliczny wymiary, obciążenie, oznaczenia.

Wyznaczenie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej. Spis przyrządów: waga techniczna (szalkowa), komplet odważników, obciążnik, ławeczka.

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

PRÓBNA MATURA. ZADANIE 1 (1 PKT) Wskaż liczbę, której 4% jest równe 8. A) 200 B) 100 C) 3,2 D) 32

STATYKA I DYNAMIKA PŁYNÓW (CIECZE I GAZY)

Stan naprężenia. Przykład 1: Tarcza (płaski stan naprężenia) Określić siły masowe oraz obciążenie brzegu tarczy jeśli stan naprężenia wynosi:

ELEMENTY MECHANIKI TECHNICZNEJ, STATYKI I WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

MECHANIKA 2. Zasady pracy i energii. Wykład Nr 12. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

POLITECHNIKA ŚLĄSKA. WYDZIAŁ ORGANIZACJI I ZARZĄDZANIA. Katedra Podstaw Systemów Technicznych - Mechanika Stosowana. y P 1. Śr 1 (x 1,y 1 ) P 2

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

Wektory. P. F. Góra. rok akademicki

MECHANIKA 2. Zasady pracy i energii. Wykład Nr 12. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

WYKŁAD 10 METODY POMIARU PRĘDKOŚCI, STRUMIENIA OBJĘTOŚCI I STRUMIENIA MASY W PŁYNACH

[ ] ρ m. Wykłady z Hydrauliki - dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS WYKŁAD WPROWADZENIE 1.1. Definicje wstępne

REDUKCJA PŁASKIEGO UKŁADU SIŁ

Zasada zachowania pędu

J. Szantyr - Wykład 4 Napór hydrostatyczny Napór hydrostatyczny na ściany płaskie

Gęstość i ciśnienie. Gęstość płynu jest równa. Gęstość jest wielkością skalarną; jej jednostką w układzie SI jest [kg/m 3 ]

Ruch po równi pochyłej

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

MECHANIKA 2 KINEMATYKA. Wykład Nr 5 RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Młodzieżowe Uniwersytety Matematyczne. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego REGUŁA GULDINA

Ć w i c z e n i e K 2 b

Opis ruchu obrotowego

Fizyka dla Informatyków Wykład 8 Mechanika cieczy i gazów

J. Szantyr Wykład nr 26 Przepływy w przewodach zamkniętych II

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Funkcje wielu zmiennych

Ćwiczenie laboratoryjne Parcie wody na stopę fundamentu

Rys. 1. Pływanie ciał - identyfikacja objętość części zanurzonej i objętości bryły parcia

Aerodynamika i mechanika lotu

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Kinematyka płynów - zadania

Podstawy opisu dynamiki punktu materialnego

VIII. ZBIÓR PRZYKŁADOWYCH ZADAŃ MATURALNYCH

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

) q przyłożona jest w punkcie o współrzędnej x = x + x. Przykład Łuk trójprzegubowy.

10. FALE, ELEMENTY TERMODYNAMIKI I HYDRODY- NAMIKI.

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

( ) σ v. Adam Bodnar: Wytrzymałość Materiałów. Analiza płaskiego stanu naprężenia.

J. Szantyr - Wykład 3 Równowaga płynu

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY PRZYKŁADOWY ZESTAW ZADAŃ NR 1. Czas pracy 150 minut

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

Wydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska. Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni

Nieustalony wypływ cieczy ze zbiornika przewodami o różnej średnicy i długości

Praca domowa nr 2. Kinematyka. Dynamika. Nieinercjalne układy odniesienia.

RÓWNANIE MOMENTÓW PĘDU STRUMIENIA

BADANIE WYPŁYWU CIECZY ZE ZBIORNIKA

MOMENTY BEZWŁADNOŚCI, RÓWNANIE KRĘTU I ENERGIA KINETYCZNA CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA

Rozwiązywanie belek prostych i przegubowych wyznaczanie reakcji i wykresów sił przekrojowych 6

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 3 19.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

VII.1 Pojęcia podstawowe.

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Zadania na IV etap Ligi Matematyczni-Fizycznej klasa II

Badania zginanych belek

(rachunek różniczkowy dot. funkcji ciągłych)

Pomiar siły parcie na powierzchnie płaską

KRYTERIA OCEN Z FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

J. Szantyr Wykład nr 27 Przepływy w kanałach otwartych I

Zagadnienia przepływu wody pod ciśnieniem.

Imperfekcje globalne i lokalne

Kurs teoretyczny PPL (A) Dlaczego samolot lata?

Ćwiczenie N 13 ROZKŁAD CIŚNIENIA WZDŁUś ZWĘśKI VENTURIEGO

FIZYKA R.Resnick & D. Halliday

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 3

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ćw. M 12 Pomiar współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa i za pomocą wiskozymetru Ostwalda.

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Podstawy fizyki wykład 4

Max liczba pkt. Rodzaj/forma zadania. Zasady przyznawania punktów zamknięte 1 1 p. każda poprawna odpowiedź. zamknięte 1 1 p.

wiczenie 15 ZGINANIE UKO Wprowadzenie Zginanie płaskie Zginanie uko nie Cel wiczenia Okre lenia podstawowe

25. RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE PIERWSZEGO RZĘDU. y +y tgx=sinx

Zadanie 1. Zadanie 2.

Prawa ruchu: dynamika

2. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE FIGUR PŁASKICH

Zasady dynamiki Newtona. Pęd i popęd. Siły bezwładności

Przepływ w korytach otwartych. kanał otwarty przepływ ze swobodną powierzchnią

Obliczenie objętości przepływu na podstawie wyników punktowych pomiarów prędkości

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

Charakterystyki geometryczne figur płaskich. dr hab. inż. Tadeusz Chyży Katedra Mechaniki Konstrukcji

Wykład FIZYKA I. 9. Ruch drgający swobodny

I. DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO

BADANIA CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH WIBROIZOLATORÓW

Zasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Wykład FIZYKA I. 9. Ruch drgający swobodny. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Kinematyka: opis ruchu

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

6. Teoria Filtracji Część II Tomasz Strzelecki

Pierwiastki kwadratowe z liczby zespolonej

Transkrypt:

WYKŁD.3. Parcie na ściankę zakrzwioną Parcie ciecz na dowolną zakrzwiona powierzchnie jest geoetrczna sua par eleentarnch. Obliczenie tego parcia polega na wznaczeniu jego składowch, jako rzutów na osie przjętego układu współrzędnch. Na ściankę działa ciśnienie zewnętrzne p 0 (ponad lustre ciecz) oraz ciśnienie hdrostatczne p p 0 + hρg Parcie eleentarne na eleent powierzchni d rozpatrwanej ścianki wnosi dp pd ( p 0+ hρg) d Rs. 8. Eleentarne parcie wod Jeżeli kąt nachlenia parcia eleentarnego względe pionu jest równ α, to składowe parcia eleentarnego wniosą dp dp sinα pdsinα pd dp dp cosα pdcosα pd gdzie d oraz d rzut powierzchni eleentarnej d na powierzchnię pionową (prostopadłą do osi ) i powierzchnię pozioą (prostopadłą do osi ) a dp i dp - składowe pozioa i pionowa parć eleentarnch (ciśnień składowch). P pd p 0 + ρ g hd P pd p 0 + ρ g hd (16) Rs. 9. wkres ciśnień składowch na ściankę zakrzwioną

Wkład z Hdrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS Równania (16) wkazują, że składowe parcia na ściankę zakrzwioną ożna wliczć jako objętość wkresów ciśnień składowch. Moduł wpadkowej parcia wlicza się z zależności: P P + P (17a) natoiast kierunek działania sił parcia P określa kąt nachlenia wpadkowej do pionu oblicza z zależności: P tg α (17b) P Rs. 10. Przkład parcia na ściankę zakrzwioną.4. Wpór. Prawo rchiedesa Na ciało całkowicie zanurzone w ciecz działa ciśnienie ciecz na całej powierzchni tego ciała, prz cz wartość ciśnienia zależ od zagłębienia danego punktu poniżej swobodnego zwierciadła wod. Rs. 11. Wpór na ciało całkowicie zanurzone 8

Wkład z Hdrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS Na rs.11 pokazano wkres składowch ciśnień z którch wnika że składowe pozioe wzajenie się redukują stąd suarczna składowa pozioa wnosi 0. Suując składową pionową działając na górną powierzchnię zanurzonego ciała i składową przeciwnie skierowaną, działając na dolną powierzchnię otrzuje w wniku d g ρghd d ρghg d W ( P ) ( P ) ρgv (18) gdzie W jest wpadkową parcia, pionowo skierowaną w górę, zwaną wpore; V - jest objętością zanurzonej brł równą wpartej ciecz objętości wpartej ciecz, ρ - gęstość ciecz. Wrażenie to znane jest jako prawo rchiedesa, które brzi: ciało zanurzone w ciecz traci pozornie na wadze tle, ile waż wparta przez nie ciecz, czli W ρ gv (19).5. Równowaga ciał zanurzonch Na dowolne całkowicie zanurzone w ciecz ciało działają dwie przeciwnie skierowane sił: ciężar ciała G, zaczepion w środku ciężkości S G i wpór W, któr zaczepion jest w środku ciężkości zanurzonego ciała S W, zwanego środkie wporu. Międz ti siłai ogą zachodzić zależności gd G W, ciało pozostaje w zanurzeniu, nie zieniając głębokości swego położenia, gd G > W, ciało tonie opadając na dno, gd G < W, ciało wnurza się częściowo z wod i przjuje takie położenie, prz któr wpór części zanurzonej zrównoważ się z ciężare całego ciała. Ciało zanurzone w ciecz oże znajdować się w zależności od wzajenego położenia względe siebie środka ciężkości S G i środka wporu S W w stanie równowagi stałej, chwiejnej lub obojętnej. Rs. 1. Równowaga trwała, chwiejna i obojętna 9

Wkład z Hdrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS Równowaga stała (trwała) wstępuje wówczas, gd środek ciężkości S G leż poniżej środka wporu S W, na jednej prostej. Niewielkie wchlenie ciała z tego położenia powoduje jego obrót i powrót do położenia pierwotnego, na skutek powstającego oentu sił. Jeżeli S G leż powżej S W, powstaje stan równowagi chwiejnej, natoiast gd Sw i S G leżą w t sa punkcie, w stanie równowagi obojętnej..6. Równowaga ciał płwającch (częściowo zanurzonch) Ciało płwające, częściowo zanurzone w ciecz pozostaje pod działanie dwóch sił: sił wporu W i sił wnikającej z ciężaru własnego G. Warunki równowagi ciała płwającego są odienne niż warunki dla ciała zanurzonego, np. ciało płwające oże pozostać w stanie równowagi wówczas, gd S G leż powżej S W. Równowaga trwała zachodzi wówczas, gd ciało wchlone pod wpłwe chwilowej sił zewnętrznej powróci do pierwotnego stanu równowagi. Rs. 13. Ciało częściowo zanurzone Dla ciał płwającch, ze względu na ich stateczność, najbardziej niebezpieczne są obrot względe osi pozioej. Na rsunku przedstawiono zars przekroju poprzecznego statku wchlonego z położenia równowagi, poprzez obrót o ał kąt ϕ, względe podłużnej osi przechodzącej przez punkt O prostopadle do płaszczzn rsunku. W stanie równowagi sił W i G zaczepione w punktach odpowiednio S W i S G działał pionowo wzdłuż osi płwania, natoiast zwierciadło wod leż w płaszczźnie. Wskutek obrotu wnurza się z wod klin OBB', zanurza się zaś OCC'. Objętości obu klinów są sobie równe. Wartość wporu nie zienia się, natoiast środek wporu zieni swoje położenie i przesunie się do punktu S W '. Środek ciężkości nie zieni swojego położenia. Wpór W W' działając ze środka wporu S W ' przetnie oś płwania w punkcie 10

Wkład z Hdrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS M, nazwan etacentru. Odcinek iędz punktai M i S W nazwa wsokością etacentrczną (), natoiast odcinek iędz środkie ciężkości i środkie wporu w stanie równowagi wnosi a. Wsokość etacentrczna jest iarą stateczności obiektu płwającego i ożna j oblicz ze wzoru J a V z (0) gdzie: J - oent bezwładności pola płwania względe osi obrotu, V z objętość części zanurzonej. Gd > 0 statek io wchlenia, pod wpłwe działania sił wporu powróci do poprzedniego położenia czli zachowa stateczność. 3. HYDRODYNMIK Hdrodnaika zajuje się badanie zjawisk zachodzącch w ciecz podczas ruchu. Wniki badań tch zjawisk ujęte w postaci równań ateatcznch i wzorów doświadczalnch inforują nas o przcznach ruchu i zależnościach zachodzącch iędz jego eleentai. 3.1. Wielkości hdrodnaiczne Wielkości charakterzujące właściwości ciecz, takie jak gęstość ρ, lepkość µ także wielkości charakterzujące stan i ruch ciecz, takie jak ciśnienie p i prędkość ciecz v nazwa paraetrai hdrodnaiczni. Wielkości te ogą się zieniać w zależności od położenia w przestrzeni i ogą bć zienne w czasie. Inaczej ówiąc wielkości te opisane są funkcją położenia i czasu czli f(,, z, t). Ruch, w któr wielkości hdrodnaiczne nie zieniają się w czasie a zależę jednie od położenia, czli opisane są funkcją f(,, z) nazwa ruche ustalon (trwał). Tor cząsteczki (eleentu płnu) - linia, którą zakreśla cząsteczka poruszając się w przestrzeni i w czasie Linia prądu - wektor prędkości wszstkich cząsteczek położonch na linii prądu są w danej chwili do tej linii stczne. Linie prądu nie ogą się krzżować. Strugą ciecz - nazwa zbiór linii prądu przechodzącch prostopadle przez wszstkie punkt Rs. 14. Linie prądu eleent pola d. Linie prądu przechodzące przez kontur pola d tworzą rurkę prądu. 11

Wkład z Hdrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS Rs. 15. Struga ciecz Struień ciecz jest pojęcie określając wszstkie strugi ciecz przechodzące przez dowolnie wodrębnioną powierzchni przekroju poprzecznego ciecz, prostopadłą do wszstkich linii prądu. Przekrój poprzeczn strugi, struienia - pole powierzchni prostopadłej do wektorów prędkości. Wdatkie (natężenie przepłwu) nazwa objętość ciecz przechodzącej przez przekrój cznn w jednostce czasu. [ Q] L 3 T 3 s dq u d l in Q u d Rs. 16. Rozkład prędkości w pionie kanału otwartego Prędkość średnia V Q u d (1) 3.. Równanie ciągłości dla struienia ciecz u - prostopadła do δ ρ u d const 1. Boczne ścianki B są ograniczone liniai strug - nie przepłwa przez nie ciecz.. Ciecz jest nie ściśliwa ρ const. 3. Struień jest ciągł - cała przestrzeń wpełniona cieczą, stąd Q v const v1 1 v v3 3... 1

Wkład z Hdrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS 3.3. Równanie Bernoulli'ego Wodrębniana eleentarna objętość ciecz dv o gęstości ρ czli o eleentarnej asie d posiada określoną energię, która oże wstępować jako energia potencjalna d g z w zależności od wsokości położenia z, jako energia ciśnienia dv p i jako energia kinetczna zależna od d u /. Zgodnie z prawe zachowania energii całkowita sua energii wodrębnionej as ciecz winna bć stała, niezależnie od położenia tej as w przestrzeni. Ta zasada zachowania energii wrażana jest w postaci równania Bernoulli'ego: z + p ρg u + g const Równanie to wrażające suę energii wodrębnionej as ciecz zostało uzskane poprzez podzielenie wżej podanch różnch postaci energii przez tę asę d dv ρ. () Rs. 17. Geoetrczna interpretacja równania Bernoulli ego Wszstkie wielkości w równaniu () ają wiar długości i stąd nazwa je "wsokościai energii": z - wsokość położenia, tj. wsokość wzniesienia środka określonego przekroju poprzecznego p ρ g strugi ciecz ponad przjęt pozio odniesienia [] - wsokość ciśnienia tj. wsokość wzniesienia takiego słupa ciecz, która na podstawę wwiera ciśnienie p N 1 kg 3 s kg s 3 s kg 13

Wkład z Hdrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS u g - wsokość prędkości tj. wsokość, z której ciecz usiałab swobodnie spadać, ab osiągnąć prędkość końcową u. s s 1 s s W przpadku ciecz rzeczwistej część energii, jaką struga przepłwająca iędz dowolnie obrani przekrojai jest zużwana na pokonanie oporów ruchu wwołanch głównie lepkością ciecz, szorstkością ścian przewodu itp. b równanie Bernoulli'ego i w t przpadku ogło bć słuszne, do prawej stron równania należ dodać pewną wsokość h str obrazującą strat energetczne (lub suę tch start) zużte na pokonanie wżej wienionch oporów. W związku z t dla strugi ciecz rzeczwistej równanie Bernoulli'ego przjuje postać. α v1 p1 αv p + + z1 + + z + hstr g ρ g g ρ g (3) Współcznnik α (α 1) zwan współcznnikie Saint-Venanta (lub Coriolisa) wraża stosunek su energii kinetcznej strug eleentarnch do energii kinetcznej całego struienia, obliczonej na podstawie wartości prędkości średnich. u 3 d α (4) v 3 sr 14