水力学实验之平面静水总压力分析

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1、平面静水总压力实验俞小彤111901030911级大禹港航一、实验简介：目的：掌握解析法与压力图法，测定矩形平面上的静水总压力；验证平面静水理论。原理：作用于任意形状平面上的静水总压力P等于该平面形心点的压强与平面面积A的乘积,即。矩形平面上的静水总压力等于压强分布图的体积,即。对于三角形分布:,对于梯形分布：由力矩平衡：,其中。二、数据分析：图一：理论与实测静水压力图图二：理论与实测压力的相对值二、实验成果分析：拿到了全班同学的平面静水总压力数据进行分析，分别求出理论静水点压力与实测静水总压力，以及他们的相对值y（实测压力值/理论压力值），作图一：

2、理论与实测静水压力图，图二：理论与实测压力的相对值。从图一共有三条线，分别是包络线1,2与理论斜率k=1，可以直观地看出，数据点均在包络线1,2内部，且在直线k=1两侧分布，包络线1,2的斜率分别是k1=1.0518,k2=0.9535，均与k=1差别不大，可以认为在5%以内；由图二直观的看出，相对值在1处上下波动，大部分点落在0.9与1.1之间，少数的落到0.9以下。与1相差不大，可认为在误差范围内，有个数据在0.7左右，可以认为是粗心导致的读数不准确，除去这个数据点，对余下的相对值求平均值得0.954424，之所以会比1小，可能是以下的仪器与操作

3、误差引起。三、误差分析：一般分为系统误差，随机误差，由实验步骤，实验仪器与实验数据可得以下的误差来源：1，实验仪器误差：（1）支点位置，因为扇形体的圆柱形曲面上各点处的静水总压力均通过其圆心，故支点必须在圆心上。否则，圆柱形曲面上的静水总压力就会对杠杆受力发生作用，产生测量误差； （2）杠杆的力臂误差，电子杆的误差，水位测量误差以及杠杆水平度的误差都会对最终的结果的精度产生影响。 2，操作误差：（1）调整平衡杆时放水速度过快，且未等平衡杆停稳就读数，会导致实测值比理论值小，符合大部分实测值比理论值小的情况；（2）出水阀门没有关紧，在调稳平衡杆准备开始

4、读数时，有水流出，但平衡杆发生微小形变没有被察觉，从而导致实际读数变小；3，随机误差：由某些偶然因素引起，这也是有些实测值比理论值大的原因。这也是试验中不可避免的四、改进措施（主要是从实验仪器误差与操作误差两方面考虑）：1，选择制作精良的仪器，减少实验仪器误差；2，在调整平衡杆时，进水或放水速度要慢，等平衡杆处于水平状态时再操作；3，操作时，阀门要拧紧。五、小结：1，无论是解析法还是压力图法，求得的理论静水压力与实测静水压力在误差允许范围内几乎相等，平面静水理论可以被验证；2，实验前需要仔细听老师讲解，实验操作时需要小心的遵循规范步骤，处理数据时可以

5、采用多种方式对数据进行分析与对比，例如作图，然后进行误差分析与总结。