水力學-靜水壓力PPT課件

1、1一、靜水壓力：在水力學中，把靜止液體對相鄰接觸面所一、靜水壓力：在水力學中，把靜止液體對相鄰接觸面所 作用的壓力稱為靜水壓力，用作用的壓力稱為靜水壓力，用p 表示。單位：表示。單位：n二、靜水壓強：面積二、靜水壓強：面積 上的靜水壓力。上的靜水壓力。 1、平均靜水壓強、平均靜水壓強 2、點靜水壓強、點靜水壓強三、靜水壓強的特性三、靜水壓強的特性v第一特性：靜水壓強的方向垂直指向被作用面。第一特性：靜水壓強的方向垂直指向被作用面。pp)(/lim20apmnddppp2spyxpzxpzypnzyx212121表面力表面力2、第二特性：、第二特性： 作用于同一點上各方向的靜水壓強大小相等。作用

2、于同一點上各方向的靜水壓強大小相等。證明：證明： 3質(zhì)量力質(zhì)量力 zyxzzyxyzyxx616161沿沿x方向力的平衡方程方向力的平衡方程：061),cos(21zyxxxnspzypnx0612121zyxxzypzypnx031xxppnx取微分四面體無限縮至取微分四面體無限縮至o 點的極限點的極限 4同理同理 nxpp nzyxnznypppppppp 2-3 重力作用下靜水壓強基本方程重力作用下靜水壓強基本方程 一、水靜力學的基本方程一、水靜力學的基本方程對水柱進行受力分析：對水柱進行受力分析： 表面力表面力 dpdp21質(zhì)量力質(zhì)量力 hddhhdzz)()(1221或0)(2121

3、dzzdpdp整理整理 2211pzpz即即 z + p= c （2-2-2）5或 021hddpdp整理整理 hpp12（2-2-1） 當柱體上底面與液面齊平時，若液面壓強為當柱體上底面與液面齊平時，若液面壓強為p0，則，則 p=p0 + h （2-2-3）式（式（2-2-2）和（）和（2-2-3）為重力作用下水靜力學基本方程的兩）為重力作用下水靜力學基本方程的兩種表現(xiàn)形式，種表現(xiàn)形式，說明：（說明：（1）當）當2121zzpp（2）任一點壓強由兩部分組成）任一點壓強由兩部分組成液面壓強液面壓強0p由由h產(chǎn)生的壓強產(chǎn)生的壓強相互獨立相互獨立6（3） p隨隨h作線性增大。作線性增大。（4）常用

4、）常用 為大氣壓強為大氣壓強v 取取pa=1個工程大氣壓個工程大氣壓=98aaphpp（5） hpp12二、等壓面二、等壓面1、定義：壓強相等的點組成的面（等壓面）為水平面。、定義：壓強相等的點組成的面（等壓面）為水平面。 2、結(jié)論：對于同一種連續(xù)的靜止液體，水平面為等壓面。、結(jié)論：對于同一種連續(xù)的靜止液體，水平面為等壓面。 3、適用條件：質(zhì)量力只有重力、均質(zhì)且相互連通的平衡、適用條件：質(zhì)量力只有重力、均質(zhì)且相互連通的平衡液體。液體。2/ mkn7v2-4 靜水壓強的表示方法及意義靜水壓強的表示方法及意義v一、壓強的表示方法一、壓強的表示方法v1、絕對壓強：以設想沒有大氣存在的絕對真空、絕對壓

5、強：以設想沒有大氣存在的絕對真空狀態(tài)作為零點計量的壓強狀態(tài)作為零點計量的壓強v2、相對壓強：以當?shù)卮髿鈮簭娮鳛榱泓c計量的、相對壓強：以當?shù)卮髿鈮簭娮鳛榱泓c計量的壓強壓強p（可正可負）。（可正可負）。v二者關(guān)系：相差一個當?shù)卮髿鈮憾哧P(guān)系：相差一個當?shù)卮髿鈮簆a， =p+pa或或 v p = -paabspabspabsp如圖：若如圖：若為相對壓強，為相對壓強，0pababsbprhpprhpp008若若 為絕對壓強，為絕對壓強， 0p abbabsphpphpp00若開口（不封閉）若開口（不封閉） hpphpababsb以后無特殊說明，指相對壓強。以后無特殊說明，指相對壓強。3、真空及真空度：

6、當液體中某一點、真空及真空度：當液體中某一點的絕對壓強小于當?shù)卮髿鈮簭姇r，的絕對壓強小于當?shù)卮髿鈮簭姇r，則稱該點存在真空。則稱該點存在真空。真空度真空度 ppppabsak（該點絕對壓強小于當?shù)卮髿鈮簭姷臄?shù)值）（該點絕對壓強小于當?shù)卮髿鈮簭姷臄?shù)值）二、靜水壓強基本方程的意義二、靜水壓強基本方程的意義幾何意義幾何意義z位置水頭（液體內(nèi)任一點距基準面的高度）位置水頭（液體內(nèi)任一點距基準面的高度）p-壓強水頭（在該點處安裝垂直向上測壓管中液柱的高度壓強水頭（在該點處安裝垂直向上測壓管中液柱的高度) 9z + p-測壓管水頭（位置水頭與壓強水頭之和）測壓管水頭（位置水頭與壓強水頭之和）2、能量意義、能

7、量意義 z單位位能單位位能 p-單位壓能單位壓能z + p- 單位勢能單位勢能 2-5 壓強的單位及液柱式測壓計壓強的單位及液柱式測壓計、壓強的單位、壓強的單位1、用應力單位表示、用應力單位表示 2/mn或或pa 2、用大氣壓表示、用大氣壓表示1個工程大氣壓個工程大氣壓=98kpa=9800pa3、用液柱高度表示、用液柱高度表示1個工程大氣壓個工程大氣壓=9800pa=10m水柱水柱=735mm水銀柱水銀柱10二、液柱式測壓計二、液柱式測壓計 1、測壓管、測壓管aahp 2、水銀測壓計、水銀測壓計mmahzpzhpmma3、水銀差壓計、水銀差壓計mmmbbaahhzpzp)()()(bammb

8、azzhpp4、真空測壓計、真空測壓計自學自學112-7 作用在平面上的靜水總壓力作用在平面上的靜水總壓力一、靜水壓強分布圖一、靜水壓強分布圖 根據(jù)靜水壓強的兩個特性及計算公式繪制壓強隨水深變化的幾何根據(jù)靜水壓強的兩個特性及計算公式繪制壓強隨水深變化的幾何圖形，稱為靜水壓強分布圖。一般要求繪制相對壓強分布圖。圖形，稱為靜水壓強分布圖。一般要求繪制相對壓強分布圖。 1、公式、公式 hphpp02、原則：、原則：（1）按比例用線段長度表示某點靜水壓強的大小。）按比例用線段長度表示某點靜水壓強的大小。（2）用箭頭表示靜水壓強的方向（垂直指向被作用面）。）用箭頭表示靜水壓強的方向（垂直指向被作用面）。

9、 （3）直線方程，兩點可連線。）直線方程，兩點可連線。 3、舉例、舉例：12二、圖解法（適用于矩形平面二、圖解法（適用于矩形平面）1、大小、大小小長條面積小長條面積 hpbdhd（dh無限?。o限小） hbdhpddphbbhhdhbdpp0221p=壓強分布圖的面積壓強分布圖的面積平面寬平面寬2、方向：由平行力系合成原理，、方向：由平行力系合成原理，合力與各分力方向一致，垂直指合力與各分力方向一致，垂直指向被作用面。向被作用面。3、作用點（壓力中心）：通過壓強分布圖的形心作用在受壓面、作用點（壓力中心）：通過壓強分布圖的形心作用在受壓面的縱對稱軸上。利用圖解法求作用點位置常采用合力矩定理。的

10、縱對稱軸上。利用圖解法求作用點位置常采用合力矩定理。 合力矩定理：合力對某一軸（點）之矩等于各分力對該合力矩定理：合力對某一軸（點）之矩等于各分力對該軸（點）之矩的代數(shù)和。軸（點）之矩的代數(shù)和。13右圖示：右圖示： 2111elbhp3)(212122ebhhpbhhppp )(2121212211epeppx212123hhhhx三、解析法（適用于任意形狀的平面）三、解析法（適用于任意形狀的平面）首先復習材力知識首先復習材力知識靜矩靜矩= cyyd慣性矩慣性矩 22ccxyjdyj141、大小、大小hddp （d 很小，近似認為各點壓強相等）很小，近似認為各點壓強相等） dysincccph

11、yyddydppsinsinsin其靜水總壓力的大小等于形心點的其靜水總壓力的大小等于形心點的壓強乘以受壓面的面積。2、方向：垂直指向被作用面。、方向：垂直指向被作用面。3、作用點：用合力矩定理、作用點：用合力矩定理)(sinsinsinsin222yjjdydyydppycxd15cccdyjyy說明各項意義，一般情況下說明各項意義，一般情況下d在在c下方。下方。 實際工程中的受壓面多是軸對稱面，總壓力實際工程中的受壓面多是軸對稱面，總壓力p的作用點的作用點必位于對稱軸上，這就完全確定了必位于對稱軸上，這就完全確定了d的位置。的位置。162-8 作用在曲面上的靜水總壓力作用在曲面上的靜水總壓

12、力一、原則一、原則 zzxxdppdpp22zxppp二、靜水總壓力的水平分力二、靜水總壓力的水平分力xcxxxxxhhddpphdhddpdpxcoscos作用在曲面上的靜水總壓力的水平分作用在曲面上的靜水總壓力的水平分等于該曲面在鉛垂投影面投影等于該曲面在鉛垂投影面投影上的靜上的靜水總壓力， xp的作用線通過的作用線通過 x的壓力中心。的壓力中心。 17三、靜水總壓力的垂直分力三、靜水總壓力的垂直分力1、公式：、公式： zzhdhddpdpsinsinzzzzzzhdhddppzhd為為ef面所托液體體積面所托液體體積 zzhd曲面曲面ab所托的液體的體積，所托的液體的體積，稱為壓力體稱為壓力體，其體積用其體積用v表示表示 。vpz作用在曲面上靜水總壓力的垂直分力作用在曲面上靜水總壓力的垂直分力zp等于其壓力體的重量。等于其壓力體的重量。2、壓力體的繪制和、壓力體的繪制和 zp的方向 （1）壓力體是由曲面本身、過曲面邊緣的鉛直面、自由液面）壓力體是由曲面本身、過曲面邊緣的鉛直面、自由液面18（或自由液面的延長面）包圍而成的體積。（或自由液面的延長面）包圍而成的體積。 （2）壓力體不一定由實際水體構(gòu)成，故分為實壓力體和虛壓