靜止流體的力學(xué)性質(zhì)

1、靜止流體的力學(xué)性質(zhì)第1頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四7-1靜止液體壓力壓力的定義與靜止液體內(nèi)的壓力 （圖示）液體之壓力各方向成對(duì)（圖示）說明P =gh靜止液體壓力的性質(zhì)（圖示）連通管 例題一第2頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四壓力的定義與靜止液體內(nèi)的壓力壓力：物體在單位面積上所受的垂直力 壓力的單位：絕對(duì)單位為牛頓/公尺2、達(dá)因/公分2或磅達(dá)/呎2；若採用重力單位為公斤重/公尺2、公克重/公分2或磅/呎2。靜止流體內(nèi)任一點(diǎn)均受有各方向壓力成對(duì)的作用。其向下者，稱為下壓力；向上者，稱為上壓力；向左右水平方向者，稱為旁壓力。第3頁，共39頁，202

2、2年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）液體之壓力各方向成對(duì)第4頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）說明P = gh第5頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四靜止液體壓力的性質(zhì)靜止液體內(nèi)任意一點(diǎn)，其所受任何方向的壓力均相等， 即上壓力、下壓力及旁壓力均相等。靜止液體內(nèi)在同一水平面上各點(diǎn)所受壓力均相等，不 因容器之形狀及大小不同而改變。靜止液體內(nèi)上下兩點(diǎn)間的壓力差P，正比於二點(diǎn)間 的深度差h與液體密度之乘積。靜止液體內(nèi)的壓力，均與接觸面成垂直。第6頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）連通管 第7頁，共39頁，2022年

3、，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四例題一某消防車最大水壓為40牛頓 / 公分2，設(shè)臺(tái)北市某大樓每層樓高3公尺，則每層樓需要水壓多少牛頓/公分2？消防車能噴到幾層樓高？（設(shè)當(dāng)?shù)刂亓铀贋?000公分/秒2） 解：(1)由P =gh = 1 1000 3 102 = 300000（達(dá)因/公分2） = 3（牛頓/公分2） 每層樓需水壓3牛頓/公分2 (2) （層）第8頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四7-2帕斯卡原理帕斯卡原理與水壓機(jī)公式說明（圖示）帕斯卡原理（圖示）水壓機(jī)例題二第9頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四帕斯卡原理與水壓機(jī)公式說明帕斯卡原理：密閉

4、容器內(nèi)之液體，若某一部分受一 壓力時(shí)，這壓力必將傳遞到液體的每一部份，且其 強(qiáng)度不變。水壓機(jī)是利用帕斯卡原理製成的。設(shè)大活塞面積為A， 受力F，小活塞面積為a，施力為 f 則 第10頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）帕斯卡原理第11頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）水壓機(jī)第12頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四例題二如上圖的水壓機(jī)，設(shè)大小兩活塞的半徑分別為 20 公分 及2公分，今欲將1000公斤重的重物由大活塞舉起，則小活塞應(yīng)施力若干？解：設(shè)大活塞面積為A平方公分，小活塞面積為a平方 公分，則 A =202 =

5、 400（平方公分） a =22 = 4（平方公分） 由 第13頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四7-3亞基米得原理及其應(yīng)用亞基米得原理與沈體及浮體浮力亞基米得原理的實(shí)驗(yàn)（圖示）亞基米得原理例題三例題四第14頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四亞基米得原理與沈體及浮體浮力亞基米得原理：物體在流體中，因受浮力所減輕的重 量等於該物體所排開的流體的重量。沉體浮力=沉體在空氣中重量沉體在液體中重量 =沉體所排開同體積液體重量浮體浮力=浮體重量=浮體所排開液體重量（因空氣密度遠(yuǎn)比液體密度小，故空氣的浮力常被忽略）第15頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)

6、43分，星期四亞基米得原理的實(shí)驗(yàn)（圖示）第16頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四亞基米得原理由液體壓力說明之圖示第17頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四例題三有一物體在空氣中用彈簧秤稱之，重200公克重，若將其浸沒於密度為2公克/ 立方公分的液體中稱之重為150公克重，試求：(1)此物體之體積 (2)此物體之密度解：(1)物體浮力B = 200 150 = 50 （公克重） 又B =Vg 50 980 = 2 V 980 所以V = 25（立方公分） (2)由密度之定義 得物體密度 （公克/立方公分）第18頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)4

7、3分，星期四例題四有一浮出水面的冰塊，其浮出水面的體積為80立方公分，若冰的密度為0.92公克/立方公分，水的密度為1公克/立方公分，試求冰塊的總體積為多少？解：設(shè)冰塊的總體積為V立方公分， 則冰塊沒入水中的體積為（V80）立方公分 由亞基米得原理 0.92V =（V80）1 得V = 1000（立方公分）第19頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四7-4大氣壓力及其量度大氣壓力與壓力計(jì)（圖示）托里切利之大氣壓力實(shí)驗(yàn)（圖示）開管式壓力計(jì) （圖示）佛廷式氣壓計(jì) 大氣壓力單位例題五第20頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四大氣壓力與壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力：在緯度4

8、5o海平面處，溫度為0時(shí)， 高76Hg所產(chǎn)生的壓力，簡(jiǎn)稱1大氣壓。 開管式壓力計(jì)：若待測(cè)密閉容器氣體壓力P大於大氣 壓力P0，且水銀柱高度差h ，則 P = P0+gh第21頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）托里切利之大氣壓力實(shí)驗(yàn)第22頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）開管式壓力計(jì)第23頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）佛廷式氣壓計(jì)第24頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四大氣壓力單位1大氣壓=76 cmHg = 760 torr（托） =1033.6 gw/cm2 = 1.013 1

9、05 牛頓/米2 =1.013 105 帕斯卡氣象學(xué)上大氣壓力單位為巴（bar）及毫巴（millibar） 1巴 = 1.0 105牛頓/米2 = 1.0 103hPa 1毫巴 = 103巴1大氣壓等於1013毫巴第25頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四例題五湖水的深度為10.2公尺，設(shè)大氣壓力為75公分水銀柱，且湖底與湖面溫度相同，試求若在湖底體積為 2立方公分的氣泡升至水面時(shí)，其體積為若干?解：設(shè)氣泡在湖底之壓力為P1，體積為V1；氣泡在湖面之 壓力為P2，體積為V2，則P1=大氣壓力+水的壓力 = 75 13.6 + 10.2 102 1 =2040（公克重/平方公

10、分） V1= 2（平方公分） P2= 75 13.6=1020（公克重/平方公分） 因湖底與湖面溫度相同，由波以耳定律 P1V1= P2V2 2040 2 =1020V2 得V2 = 4（立方公分）第26頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四7-5液體的表面張力與毛細(xì)現(xiàn)象內(nèi)聚力、附著力與表面張力公式說明（圖示）表面張力現(xiàn)象（圖示）表面張力之測(cè)量（表）常見液體之表面張力例題六（圖示）毛細(xì)現(xiàn)象第27頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四內(nèi)聚力、附著力與表面張力公式說明內(nèi)聚力 ：同類分子之間的吸引力 附著力 ：不同類分子間之吸引力 表面張力的大小是指在液體界面單位

11、長(zhǎng)度上所受的 垂直拉力。表面張力的大小與液體種類有關(guān)，隨溫度之增加而 減小表面張力公式毛細(xì)現(xiàn)象是由內(nèi)聚力與附著力交互作用的結(jié)果 第28頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）表面張力現(xiàn)象第29頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）表面張力之測(cè)量第30頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（表）常見液體之表面張力第31頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四例題六如上圖測(cè)量表面張力之裝置，U形框水平邊長(zhǎng)為1公分，若液膜破裂的最小重量為4公克重，則液體之表面張力為多少公克重/公分？解：由公式第32頁，共39頁，20

12、22年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四（圖示）毛細(xì)現(xiàn)象水銀因內(nèi)聚力大於附著力水銀面成凸形。 水水銀第33頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四7-6白努利方程式及其應(yīng)用流體連續(xù)性方程式與白努利方程式（圖示）流體在狹窄部分流速較快（圖示）白努利方程式說明（補(bǔ)充）（圖示）流速快壓力?。ㄑa(bǔ)充）（圖示）飛機(jī)之上升第34頁，共39頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)43分，星期四流體連續(xù)性方程式與白努利方程式流體連續(xù)性方程式：流體流過兩個(gè)截面積為A1 與 A2， 流速分別為1與2，若流體之密度均相同， 則 A11A22白努利方程式： P表壓力，表流體密度，表流體流速，h表流體高度 第35頁，共39頁，2022年，5月20