教师用习题解答第3章.doc

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1、思考题3.1什么是连续性方程？答：若以闭合表面内既无源，又无负源，则根据质量守恒，进入该闭合表面的净流量等于闭合表面内物质的增加率，应用在稳定流动的流管中，我们得到连续性方程：ρ1A1v1=ρ2A2v2。其中，ρ为密度,假设它在截面积A处是均匀的；v为经过截面积A处的平均速度（v与A垂直）。若流体又是不可压缩的，连续性方程简化为A1v1=A2v2。3.2什么是伯努利方程？答：流体是稳定的，非黏性的，不可压缩的，伯努利方程给出同一流线任两点处的压强p，流速v，高度y满足p1+ρv1²+ρgy1=p2+ρv2²+ρgy2注意伯努利方程中每一

2、项都是取的单位面积的内的量值。方程指出：压力沿流线所作的功等于动能和势能的改变（都指单位面积）。3.3在定常流动中，流体是否可能加速运动？答：定常流动是指宏观上流体在空间某位置的流速保持不变，对某个流体质点而言，它在空间各点速度可能不同，也就是说，它可能是加速运动。3.4从水龙头徐徐流出的水流，下落时逐渐变细，为什么？答：据连续性原理知，，流速大处截面积小，所以下落时水的流速逐渐增大，面积逐渐减少变细。3.5两船平行前进时，若靠的较近，极易碰撞，为什么？答：两船平行前进时，两条流线方向相同，，如果靠的较近，两船之间的流速将大于两船外侧的

3、流速，这样两船都将受到一个指向对方的一个压力的作用，极易造成两船碰撞，稍有晃动，流线重合，船体就会相撞。3.6两条流线不能相交，为什么？答：如果两条流线相交，那么焦点处就会出现两个速度，这个结论是错误的，所以两条流线不能相交。3.7层流和湍流各有什么特点？引入雷诺数有哪些意义？答：流线是相互平行的流动称层流。流体微团作复杂的无规则的运动称为湍流。无量纲的量雷诺数是层流向湍流过渡的一种标志。以临界雷诺数为准，小于它为层流，大于它为湍流。习题3.1若被测容器A内水的压强比大气压大很多时，可用图中的水银压强计。⑴此压强计的优点是什么？⑵如何读

4、出压强？设h1=50cm,h2=45cm,h3=60cm,h4=30cm，求容器内的压强是多少大气压？图3-38习题3.1用图解：⑴优点：可以测很高的压强，而压强计的高度不用很大⑵设界面处压强由右向左分别为p0,p1,p2,p3，水和水银的密度分别用ρ,ρ'表示，据压强公式，有：用大气压表示：3.2A,B两容器内的压强都很大，现欲测它们之间的压强差，可用图中装置，Δh=50cm，求A,B内的压强差是多少厘米水银柱高？这个压强计的优点是什么？图3-39习题3.2用图解：由压强公式：用厘米水银柱高表示：也可以忽略管中水的重量，近似认为压强差

5、为50cmHg优点：车高雅差方便，压强计的高度不需太大。图3-40习题3.3用图3.3游泳池长50m，宽25m，设各处水深相等且等于1.50m，求游泳池各侧壁上的总压力，不考虑大气压。解：设游泳池长a=50m，宽b=25m，水深c=1.50m。如图所示，在h深处，绕游泳池侧壁取高为dh的面元，其面积为.∵h深处压强不计大气压，∴此面元所受压力：.游泳池侧壁受的总压力3.4所谓流体的真空度，指该流体内的压强与大气压的差数，水银真空计如图所示，设h=50cm，问容器B内的真空度是多少N/m2？解：图3-41习题3.4用图3.5海水的密度为ρ

6、=1.03g/cm3，求：（1）海平面以下300m处的压强；（2）求海平面以上10km高处的压强。解：⑴⑵，所以，海平面以上10km处的压强：3.6（1）盛有液体的容器以重力加速度自由下落，求液体内各点的压强；（2）若容器以竖直向上的加速度a上升，求液体内压强随深度的分布；（3）若容器以竖直向下的加速度a（

7、.6题用图⑴容器自由下落，⑵容器加速上升，⑶容器加速下降，3.7船的底舱处开一窗，可藉此观察鱼群，窗为长1m半径R=0.6m的四分之一圆柱面，水面距窗的上沿h=0.5m，求水作用于窗面上的总压力的大小、方向和作用点。图3-42习题3.7用图解：这里，b=1m,a=R=0.6m,h=0.5m，代入数据：osx3.8一船质量为m，使船发生一初始下沉，然后沿竖直方向振动，设船在吃水线附近的截面积为s，海水比重为γ，证明船做简谐振动，并求周期。不计阻力。证明：以地为参考系，选水面上一点为原点，建立图示坐标o-x.船静止时，浮力与重力大小相等，方

8、向相反，合力为零。当船发生一位移x时，所受合力为F=-γsx，为线性恢复力。由牛顿二定律：所以船作简谐振动，3.9根据新数据，布达拉宫的海拔高度为3756.5m，试求该处的大气压强，为海平面大气压的几分之几