Меню

Определить силу давления воды на пробку площадью

Решение

Найдем силу давления воды на стенку слева. Так как на поверхности давление атмосферное, то пьезометрическая плоскость совпадает с поверхностью жидкости:

.

Координаты центра давления:

.

Для прямоугольной стенки , тогда

м.

Точно также справа:

кН;

м.

Опрокидывающий момент, т.е. момент сил давления жидкости относительно точки О (рис. 2.10):

Нм.

Восстанавливающим моментом против опрокидывания стенки будет момент силы тяжести относительно точки О:

Нм.

Так как Мвосопр, то стенка устойчива.

Пример 2.4. Щит, перекрывающий канал, расположен под углом 45 о к горизонту и закреплен шарнирно к опоре под водой рис. (2.11).

Определить усилие, которое необходимо приложить к тросу для открытия щита, если ширина щита в = 2 м, глубина воды перед щитом Н1 = 2,5 м, а после щита Н2 = 1,5 м. Шарнир расположен над высоким уровнем воды на расстоянии Н3 = 1 м. Весом щита и трением в шарнире можно пренебречь.

Решение

Сила суммарного давления воды:

слева кН;

справа кН.

Расстояние от шарнира до центров приложения сил давления:

м;

м.

Составим уравнение моментов относительно шарнира 0:

.

Так как = 45 ° C, то .

Следовательно кН.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 2.6. Найти силу давления воды на дно сосуда диаметром D = 1 м (рис. 2.12), если глубина Н = 0,7 м, вес поршня G = 300 Н, d = 0,5 м.

Задача 2.7. Наклонный прямоугольный щит плотины шарнирно закреплен на оси О (рис. 2.13). При каком уровне воды Н щит опрокинется, если угол наклона щита = 60 ° C, а расстояние от его нижней кромки до оси шарнира а = 1,3 м. Вес щита можно не учитывать.

Задача 2.8. Резервуар заполнен нефтью плотностью = 850 кг/м 3 до высоты Н = 4 м (рис. 2.14). Избыточное давление на поверхность ри = 14,7 кПа. Определить реакции шарнира А и стяжного болта В крышки люка, если диаметр патрубка d = 1 м и его центр расположен на расстоянии Н1 = 1,5 м от дна резервуара; а = 0,7 м и в = 0,8 м. Вес крышки не учитывать.

Читайте также:  Если сильное давление при сахарном диабете

Задача 2.9. Определить суммарное усилие, воспринимаемое болтами смотрового люка диаметром d = 1 м (рис. 2.15), расположенного на глубине hс = 5 м от свободной поверхности закрытого резервуара с водой. Определить точку приложения равнодействующей сил гидростатического давления на люк.

2.2.2. Сила статического давления жидкости на криволинейные поверхности. Закон Архимеда

Из теоретической механики известно, что в общем случае система сил давления, приложенных к криволинейной поверхности, приводится к главному вектору и главному моменту сил давления. В частных случаях (сфера, цилиндр с вертикальной или горизонтальной осью) силы давления приводятся только к равнодействующей (главному вектору).

Равнодействующая сил давления Р определяется из выражения

.

В случае цилиндрической поверхности сила суммарного давления жидкости Р на нее может быть выражена геометрической суммой ее горизонтальной и вертикальной Рв составляющих:

. (2.14)

Горизонтальная составляющая силы суммарного давления жидкости на цилиндрическую стенку равна силе суммарного давления жидкости на вертикальную проекцию Sв этой стенки:

, (2.15)

где рс – абсолютное давление в центре тяжести площади Sв;

Источник

Adblock
detector