1.4 Оборудование, технические средства и инструменты

Для проведения лабораторной работы необходимы:

– установка для проведения опыта;

– линейка.

1.5 Описание установки

Основным элементом установки (рисунок 1.3) является резервуар 1, заполняемый в ходе опытов водой, подаваемой насосом 2. Для контроля и измерения уровня жидкости в резервуаре имеется смотровое окно 3 со шкалой 4. Для опорожнения резервуара в днище имеется патрубок с вентилем 5. В боковой стенке резервуара выполнено круглое отверстие, закрываемое заслонкой 6, подвешенной на оси 7. К заслонке присоединен рычаг 8, по которому перемещается груз 9.

1 – резервуар; 2 – насос; 3 – пьезометрическая трубка; 4 – шкала;

5 – кран; 6 – заслонка; 7 – ось; 8 – рычаг; 9 – груз

Рисунок 1.3 – Схема установки

1.6 Методика проведения работы

Закрыв кран 5 (см. рисунок 1.3) и придерживая заслонку 6 в закрытом состоянии с помощью рычага 8, включают насос 2 и заполняют резервуар 1 водой на высоту от 0,3 до 0,5 м. Затем выключают насос и устанавливают груз 9 на рычаг 8 на определенном расстоянии l_G от заслонки. Открывают вентиль 5 и фиксируют уровень жидкости (Н) в момент открывания заслонки. Для каждого плеча l_G опыт повторяется не менее трех раз. Среднее значение Н заносится в таблицу 1.1.

Во время открытия заслонки момент силы гидростатического давления M_F относительно оси 7 приблизительно равен моменту веса груза М_G относительно той же оси: M_F = M_G или

, (1.4)

где F – сила гидростатического давления, Па;

l_F – плечо силы F, м;

G – вес груза, Н (20 Н);

1_G – плечо груза G, м.

При условии = р_а (резервуар открыт в атмосферу) сила гидростатического давления

(1.5)

Плечо силы F рассчитывается по формуле (см. рисунок 1.3)

, (1.6)

где , м⁴;

d – диаметр заслонки, м;

d₀ – диаметр отверстия, м;

b₁ – расстояние от оси 7 закрепления заслонки до верхней кромки заслонки, м;

S – площадь заслонки, м.

(1.7)

Полагая, что S  , подставим найденные значения силы F и ее плеча l_F в формулу (1.5), получим:

, (1.8)

откуда найдем расчетное значение глубины погружения центра тяжести заслонки:

(1.9)

1.7 Обработка опытных данных

1.7.1 По формуле (1.9) находят расчетное значение и сравнивают его со значением, найденным из опытов:

,

где Н – высота жидкости в резервуаре в момент открывания заслонки, м.

1.7.2 Определяют гидростатическое давление по формуле (1.1) и силу гидростатического давления по формуле (1.5), приняв S=.

1.7.3 Определяют величину смещения центра давления относительно центра тяжести заслонки по формуле (1.3). Результаты вычислений вносят в таблицу 1.1.

1.7.4 Строят опытную и расчетную зависимости силы гидростатического давления от расчетной глубины погружения центра тяжести.

1.7.5 Строят эпюру гидростатического давления.

Таблица 1.1 – Опытные и расчетные данные

Наименование величины	Длина плеча lG , м
	д
Высота столба воды Н, м
Глубина погружения центра тяжести из опыта м
Глубина погруже­ния центра тяжес­ти расчетная hc, м
Гидростатическое давление опытное р´, Па
Гидростатическое давление расчетное р, Па
Сила гидростатического давления опытная F´, H
Сила гидростатического давления расчетная F, H
Смещение центра давления относительно центра тя­жести е, м