фБТ БИ 2курс / метод / 1
.pdf2. ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ
Експериментальну перевірку форми поверхонь рівня рідини в круглоциліндричній посудині, що рівномірно обертається, проведемо на
лабораторній установці (рис. 1).
Оскільки в цьому випадку вільна поверхня рідини є однією з конгруентних поверхонь рівня, то цілком достатньо дослідним шляхом знайти координати окремих точок вільної поверхні.
2 . 1 . СХЕМА УСТАНОВКИ
Лабораторна установка |
містить |
наступні елементи: електродвигун I , |
|
регулятор частоти обертання 2 , |
стіл 3, |
циліндричну посудину 4 , робочу |
рідину |
(підфарбовану воду) 5 , стояк 6 зі шкалою та ноніусом, горизонтальну рейку 7 зі
Рис. 1
шкалою, голку 8. Елементи 6 , 7 і 8 утворюють пересувний координатний
пристрій.
2.2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДІВ
Ввімкнути електродвигун I. За допомогою регулятора 2 встановити задану частоту обертання валу двигуна із закріпленою на ньому посудиною.
Після досягнення стану відносного спокою рідини (2,5...3 хв) по черзі суміщати вістря голки 8 координатного пристрою з точками 1...9 вільної поверхні, що лежать в площині zOx (точку 5 розташувати на осі обертання).
21
При цьому за шкалами горизонтальної рейки 7 і ноніусу стояка 8 слід відлічувати поточні координати x і z вибраних точок. Дослідні значення
поточних радіусу r і висоти h визначити шляхом віднімання координат
поточних точок 1....9 від координат точки 5 як базової. Знаки отриманих
різниць (щодо r ) забезпечать наближену симетричність (відносно
вертикальної осі) кривої, що апроксимує дослідні точки на графіку h f (r) ,
тому можна вимірювати координати половини параболи. Кутову швидкість
обертання циліндра слід визначити за формулою n (1/с), де n - частота
30
обертання циліндра, об/хв.
Відліки за рейкою та ноніусом занести в таблицю спостережень табл. 1.
2.3. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДІВ
Побудувати графік з дослідними даними h f (r) .
На підставі формули (6), що містить змінні r, h , а також постійні
величини , g , задаючись рядом значень величини r як незалежної змінної
(можна дослідними |
значеннями r ), визначити відповідні розрахункові |
значення величини |
h hр при фіксованій в досліді кутовій швидкості |
обертання посудини з рідиною. На полі графіка з дослідними точками ( r, h
) нанести розрахункову криву (параболу) hp |
f (r) |
вільної поверхні рідини в |
||
судині, що обертається. |
|
|
|
|
Можливий певний розкид дослідних точок ( r, h ) |
відносно |
|||
розрахункової кривої |
hp f (r) . Це свідчить про похибки експерименту і |
|||
деякі припущення, |
що приймаються |
при |
теоретичних |
побудовах |
(нехтування явищами неоднорідної змочуваності стінок в зоні вільної поверхні рідини, неспіввісність посудини і валу електродвигуна, наявність зазорів в координатному пристрої і т.п.).
22
Результати розрахунків необхідно занести в табл. 2.
Проаналізувати графік з дослідними і розрахунковими даними h f (r) .
Зробити висновок відносно їх збіжності та фізичного змісту.
Таблиця 1
Результати спостережень
|
|
|
|
|
|
Номери точок |
|
|
|
|
||||
Найменування величин |
|
Одиниці |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
|
7 |
|
8 |
9 |
||
|
|
виміру |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відлік за рейкою |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відлік за ноніусом |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 2 |
||
|
Результати розрахунків |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Номери точок |
|
|
|
|
||||
Найменування величин |
|
Одиниці |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
|
7 |
|
8 |
9 |
||
|
|
виміру |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відстань від осі, r |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дослідна висота точки, |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Висота точки за |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
формулою (6), hp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольні питання |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.Яка рівновага рідини називається абсолютною та відносною?
2.Які сили слід включати в число діючих масових сил для випадків абсолютного та відносного спокою рідини?
3.Як називається і визначається переносна сила інерції, яка діє в рідині в системі відліку, що рівномірно обертається?
23
4.Аргументувати можливість застосування рівнянь рівноваги Л. Ейлера до опису спокою рідини в рухомій системі координат.
5.У чому полягає фізичний зміст членів рівняння рівноваги Л. Ейлера?
6.Які поверхні в рідині мають назву «поверхонь рівня»?
7.Отримати диференціальне рівняння сім’ї поверхонь рівня в рідині.
8.Вивести формулу, яка описує форму вільної поверхні рідини в круглоциліндричній посудині, що обертається.
9.Яку форму має поверхня рівня в рідині в даному випадку?
10.Як проводити експериментальну перевірку форми поверхонь рівня?
11.Відповідно до якого закону розподіляється тиск за глибиною рідини під її вільною поверхнею при рівномірному обертанні посудини з рідиною?
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1.Повх И. Л. Техническая гидромеханика. – Л.: Машиностроение, 1976. –
504с.
2.Емцев Б. Т. Техническая гидромеханика. – М.: Машиностроение, 1987.–
440с.
3.Єфремов І. І., Турик В.М. Основи механіки рідини та газу. – К.: НМК ВО,
1990.– 84 с.
4.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.
5.Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Ученик для вузов. – М.: Энергоатомиздат,
1984. – 640 с.
6. Колчунов В.І. Теоретична та прикладна гідромеханіка: Навч. посібник. –
К.: НАУ, 2004. – 336 с.
24
ЗМІСТ |
стор. |
Лабораторна робота №1 Гідростатичний тиск та його вимірювання ……………………………3
Лабораторна робота №2
Вивчення відносного спокою рідини ………………………………….18
25