1、流体静力学基本方程、静止液体中的压强分布规律重力作用下静止流体质量力:X=Y=O, Z=-g代入 dp = r(Xdx Ydy Zdz)(压强p的全微分方程)得: dp = p (-g) dz = - Yz积分得:p= - y+㊣c即:z -二常数流体静力学基本方程对 1、2 两点:z1 -pi = z2 -pI/厶7结论:1)仅在重力作用下,静止流体中某一点的静水压强随深度按线)自由表面下深度 h相等的各点压强均相等一一只有重力作用下的同一连续连通的静 止流体的等压面是水平面。3)推广:已知某点的压强和两点间的深度差,即可求另外一点的压强值。P2=p计丫由4)仅在重㊣力
2、作用下,静止流体中某一点的静水压强等于表面压强加上流体的容重与该点淹没深度的乘积。观看录像:水静力学观看动画:静水力学基本方程演示二、静止液体中的压强计算自由液面处某点坐标为 z,压强为p液体中任意点的坐标为压强为p,则:PoV 坐标为z的任意点的压强 :p = Po + Y (z0 z ) 或p = p0 + Y三、静止液体中的等压面静止液体中质量力重力,等压面垂直于质量力,静止液体中的等压面必为水平面算一算:1.如图所示的密闭容器中,液面压强po= 9.8kPa, A点压强为49kPa,则B点压强为39.2kPa,在液面下的深度为 3m。四、绝对压强
3、、相对压强和线.绝对压强(absolute pressure):是以绝对真空状态下的压强(绝 对零压强)为起点基准计量的压强。般 p✅ = Pa+ Y2.相对压强(relative pressure):又称 表压强”是以当时当地大气压强为起点而计 算的压强。可牛”可“”也可为“0”P =✅ P-P a✅P㊣a时,其小于大气压强Pa的3. 真空度(Vacuum):指某点绝对压强小于一个大气压 数值。真空度Pv= Pa P注意:计算时若㊣无特殊说明,均采用相对压强计算。问题:流体能否达到绝对真空状态?若不能,则最大真空度为多少?不能,最大真空度等于大气压强与汽化压强的差值。问题:露天水
6、0-0以上的位置高度。 表示单位重量液体对基准面O O的位能比位能。测压管高度 p/ 丫:表示某点液体在相对压强p 作用下能够上升的高度。相对压强高度静压高度p/ Y表示某点液体在绝对压强p作用下能够上升的高度。绝对压强高度压强水头一一比压能(单位重量液体所具有的压力能)✅测压管水头(z+p 7 Y :位置水头与测压管高度之㊣和。单位重量流体的总势能。静压水头(z + p/ Y :位置水头与静压高度之和。比势能:比位能与比压能之✅㊣和。观看录像水静力学几何意义与能量意义:同一静止液体内各点,比位能与比压能可以互相转化,比势能保 持不变。问题1 :仅在✅重力作用下,静止液体中任意一点对
7、同一基准面的单位势能为_B_ ?A.随深度增加而增加;C.随深度增加而㊣减少;B.常数;D.不确定。问题2:试问㊣图示㊣中 A、B、C、D点的测压管高度,测压管水头。 以D点所在的水平面为基准面)A:测压管高度0m测压管水头6mB:测压管高度2m,测压管水头6mC:测压管高度3m测压管水头6mD:测压管高度6m测压管水头6m例:试标岀图示盛液容器内A. B和C三点的位置水头、压强水头和测压管水头。以图示O O为基准面。解:压强水头为相对压强的液柱高度,即测压管高度;位置水头为液体质点至基准面的位置高度。显然,A点压强水头p pg,位置水头za和测压管水头(za+p pg),
8经纬仪的主要功能、如图所示。(D✅㊣点闸门关闭,ZaZb㊣0在静止液体内部任意质点的测压管水头均相等,即Za+Pa/ pg=c。因此,以A点的测压管水头为依据,B点的位置水头 Zb和压强水头Pb/ pg即可以确定(如图所示 )。至于C点,因为位于测压管水头✅之上,其相✅对压强为负值,即pc pa 。故该✅点的压强水头为-pc丿pg,位置水头为zc,如图所示。复习题(判断题)1静水压强是既有大小又有方向的矢量。对2、 一㊣个工程大气压等于 98kPa,相当于10m水柱的压强。对3、 如果某点的相对压强为负值,则说明该处发生了线、 容器中两种不同液体的分界面是水平面,但不一定是等压面。错5、 静水内任意一点的静
9、水压强均相等。错6、静止液体的自由表面是㊣一个水平面,也是等压面。对1什么是等压面?等压面的条件是什么?等压面是㊣指流体中压强相等的各点所组成的面。只有重力作用下的等压面应满足的条件是:静止、连通液体静力学基本方程、连续均质流体、同一水平面。A2. 盛有液体的敞口容器作自由落体时,容器壁面AB上的压强分布如何?/ dp = p(Xdx+Ydy+Zdz )= pg-g )dz=O p =const,自由液面上 p = 0 p = 03. 若人所能承受的最大压力为1.274M㊣Pa (相对压强),则潜水员的极限潜水深度为多少?潜水员的极㊣限潜水深度为:1.274 X 106十9800=130 (米)4. 为什么虹吸管能将水输送到一定的高度?因为虹吸管内出现了真空。
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