水力学教案——水静力学(中职教育)

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1、第二章水静力学第一节静水压强及其特性一、静水压力：在水力学中，把静止液体对相邻接触面所作用的压力称为静水压力，用P表示。单位：N二、静水压强：面积A^±的静水压力。1、平均静水压强p=—CD2、点静水压强P=lim—=-N/m2(P()MtOA69dco三、静水压强的特性1、第一特性：静水压强的方向垂直指向被作用而。2、第二特性：作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。px-pn+X-pAx=O取微分四面体无限缩至o点的极限(a)(b)第三节重力作用下静水压强基本方程一、水静力学的基本方程对水柱进行受力分析：表面力P

2、dcoIp2dcoT质量力7(Z]—z.2)dco或/(/?2一hjclo)=yhdo)Ipxda)-p2d(o+y(z{-z2)dco=0整理知+邑=5+邑即z+£=cY**YY或pxdco-p2dco+yhdco=0整理p2=Pi+yh(2-2-2)(2-2-1)当柱休上底面与液面齐平时，若液面压强为內，则p=po+yh(2-2-3)式(2-2-2)和(2・2・3)为重力作用卜•水静力学基木方程的两种表现形式,说明：(1)当/?!z2液面压强几｝相互独立由了力产生的压强J几为大气压强(5)p2=p,+%V

3、z二、等压面1、定义：压强相等的点组成的面(等压面)为水平面。2、结论：对于同一种连续的静止液体，水平而为等压而。3、适用条件：质量力只有重力、均质且相互连通的平衡液休。第四节静水压强的表示方法及意义一、压强的表示方法1、绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强2、相对压强：以当地大气压强作为零点计量的压强p（可正口J负）。二者关系：相差一个当地大气压必，〃切或p=p'-pa如图：若J%为相对压强，PB=+rhPb=P°+rh+若Do为绝对压强，pb=p（）+yhPb=Po+加-Pa若开口（不封闭）p

4、R=加以后无特殊说明，指相对压强。相对压强零点B••绝对压强零点/3、真空及真空度：当液体中某一点的绝对压强小于当地大气压强时，则称该点存在真空。真空度pK=pa-p=制（该点绝对压强小于当地大气压强的数值）二、静水压强基本方程的意义1、几何意义Z—位置水头（液体内任一点距基准而的高度）压强水头（在该点处安装垂直向上测压管中液柱的高度）Z+£一测压管水头（位置水头与压强水头之和）72＞能量意义z一单位位能厶•单位压能/Z+2-单位势能Y第五节压强的单位及液柱式测压计一、压强的单位1、用应力单位表示N//或Pa2、用大气压

5、表示1个工程大气压=98KPa=9800Pa3、用液柱高度表示1个工程大气压=9800Pa=10m水柱=735mm水银柱二、液柱式测压计1＞测压管Pa=Wa2、水银测压计Pa+兀=人叱Pa=人九-悩3、水银差压计Pa+兀八=Pb+一人”）+儿傀Pa~Pb=（几一叽一心一S）4、真空测压计自学P0>Pa▽—;1r///hnA-/11i////z/////////¥n第七节作用在平面上的静水总压力一、静水压强分布图根据静水压强的两个特性及计算公式绘制压强随水深变化的儿何图形,称为静水压强分布图。一般要求绘制相对压强分布图。

6、1、公式p=p0+yh按比例用线段长度表示某点静水压强的大小。用箭头表示静水压强的方向（垂直指向被作用面）直线方程，两点可连线。2、原则:(1)(2)(3)二、图解法（适用于矩形平面）1、大小小长条面积dco=bdhp=yh（TdP=pdco=yhbdh////////Z屮CbP=Jc/P=洽fhdh=—yH2b=GbP二压强分布图的面积x平面宽2、方向：甫平行力系合成原理，合力与各分力方向一致，垂直指向被作用面。3、作用点（压力屮心）：通过压强分布图的形心作用在受压而的纵对称轴上。利用图解法求作用点位置常采用合力矩定理

7、。合力矩定理：合力对某一轴（点）Z矩等于各分力对该轴（点）Z矩的代数和。右图示：P=WJbP2=*7(/22_/?1)仞1、大小B惯性矩Jx=£y2dco=P=P}+P2二丄y(h}+h2yb2Px=+P2e2“2h+他）x=-—!二3（It、+h2）注意：三心区别三、解析法（适用于任意形状的平面）首先复习材力知识静矩=£ydco=yccodP=yhdco（d0很小，近似认为各点压强相等）sinadcoP=JdP=jsinadco=/sintz

8、ydco=/sinaycco=yhect）=pca）其静水总压力的大小等

9、于形心点的压强乘以受压面的面积。2、方向：垂直指向被作用面。3、作用点：用合力矩定理PyD=

10、ydP=Jyy2sinadco=/sintzJy2dco=/sinaJ=/sin+）"q）儿=）0+说明各项意义，一般情况下D在C下方实际工程中的受压面多是轴对称面，总压力P的作用点必位于对称轴上，这就完全确定了D的位置。例