水力学 静水压强演示实验

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1、清华大学水利水电工程系水力学实验室水力学课程教学实验指示书流体力学静水压强量测实验原理简介ò根据流体平衡规律，在重力场中静止液体的压强分布可表示为：pz+=C，ρg即在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。ò测压管的一端接大气，这样就把测管水头揭示出来了。再利用液体的平衡规律，可知连通的静止液体区域中任何一点的压强，包括测点处的压强。这就是测压管量测静水压的原理。pò压强水头和位置水头z之间的互相转换，决定了液柱高和压差的对应关系：ρgΔp=ρgΔh.在压差相同的情况下，不同的

2、液体对应不同的液柱高。用这个原理可以测定液体的重度。实验设备如图所示，在一全透明密封有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀K1，另从孔口K2接出管子与测压排中的三个U形比压计中的测管1，3，5相通，U形比压计1-2与水箱不连通，内装液体为油，ρ<ρ，U形比压计3-4、5-6在测点A和B（底部）与水箱接通。从开关K3接出的管子插入油水另一容器中的染色水中。打开K1时，水箱内液体的表面压强为大气压，当K1关闭时，可通过升降调压筒调节水箱

3、静压-1内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。实验目的和要求1．通过实验加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测管水头的概念。p2．验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即z+=C.ρg3．实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。4．观察真空现象，加深对真空压强、真空度的理解。5．测定油的重度。实验步骤1．认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。2．熟悉仪器，测记有关常数。3．将调压筒放置适当高度，打开排气阀K1，使水箱内的液面与大气相通，此时液面

4、压强p0=pa.待水面稳定后，观察各测管中的液面位置，以验证等压面原理。4．关闭排气阀K1，将调压筒升至某一高度。此时水箱内液面压强p0>pa.观察各测点压差计的压差变化，并测记各测管的液面标高，完成第一次实验。5．将调压筒继续提高，再做两次实验，并测记各测管的液面标高。6．打开排气阀K1，待液面稳定后再关闭K1（此时不要移动调压筒）。7．将调压筒降至某一高度。此时水箱内液面压强p0

5、面标高。9．打开真空管上的开关K3，可见到容器中的染色水被吸上一个真空高度。实验数据记录仪器编号：-33有关常数：A点高程∇=cm，B点高程∇=cm，ρ=1.0×10kg/cmAB水测管液面高程读数记录工况测次∇1(cm)∇2(cm)∇3(cm)∇4(cm)∇5(cm)∇6(cm)1pp>20a@1pp<20a@静压-2实验结果静水压强量测结果∇−∇p0=ρ水g(∇6−∇5)p=ρg(∇−∇)p=ρg(∇−∇)65A水6AB水6Bρ=ρ工况测次油水∇−∇21222(N/cm)(N/cm)(N/c

6、m)3(kg/cm)1pp>20a@1pp<20a@分析思考问题1.重力作用下的静止液体压强分布的基本规律是什么？从实验结果举例说明。2.如何利用测压管量测静止液体中任意一点的压强（包括液面压强）？3.相对压强与绝对压强、相对压强与真空是什么关系？4.表面压强p的改变，基准面O-O线位置的改变，对A、B两点的位置水头与压强水头有0什么影响？5.如何选取等压面？U形比压计1-2（装油）与U形比压计3-4（装水）中位于同一水平面上的液体测点压强是否相同？6.U形比压计3-4和U形比压计5-6在量测静

7、水压时的作用是否相同？能否省略其中的一个？7.如果水箱和调压筒液面也有标尺显示，能否将U形比压计3-4和U形比压计5-6都省略？8.试分析产生量测误差的原因，并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差。注意事项1.升降调压筒时，应轻拉轻放。2.在读取测管读数时，一定要等液面稳定后再读，并注意使视线与液面最低点处于同一水平面上。3.读数时，注意测管标号和记录表中要对应。静压-3