《水力學(xué)（B）》 作業(yè)1參考答案

水力學(xué)（B）作業(yè)一答案： (第1、2章) 一、 單項(xiàng)選擇題 （每小題3分，共計(jì)12分） 1.靜止液體中同一點(diǎn)各方向的靜水壓強(qiáng) （ a ） a 、大小相等; b 、大小不等; c、僅水平方向數(shù)值相等; d、鉛直方向數(shù)值為最大 。 2.在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面 （ d ） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 3.液體只受重力作用，則靜止液體中的等壓面是 （ b ） a、任意曲面； b、水平面 c、斜平面； d、旋轉(zhuǎn)拋物面。 4.液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為88kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為 （ b ） a、10 kN/m2 b、-10kN/m2 c、12 kN/m2 d、-12 kN/m2 二、 填空題 （每小題3分，共計(jì)9分） 1.牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是 層流運(yùn)動(dòng) 和 牛頓流體 。 2.液體中某點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)值為20kN/m2，則該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)值為 118 kN/m2，真空度為 不存在 。 3.當(dāng)壓力體與受壓面位于同一側(cè)，則鉛垂方向作用力的方向是向 下 。 三、 判斷題 （每小題3分，共計(jì)9分） 1.理想液體是不考慮液體粘滯性的理想化的液體。 （√） 2.圖中矩形面板上的靜水總壓力作用點(diǎn)D與受壓面的形心點(diǎn) C重合。 （×） 3.靜止液體內(nèi)任何一點(diǎn)的測(cè)壓管水頭等于常數(shù)。 （×） 四、 問答題 （每小題5分，共計(jì)10分） 1.液體的基本特征是什么？ 答：液體的基本特征是易流動(dòng)、不易被壓縮、均勻等向的連續(xù)介質(zhì)。 2.什么是液體的粘滯性？它對(duì)液體運(yùn)動(dòng)有什么影響？ 答：對(duì)于流動(dòng)的液體，如果液體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么液體質(zhì)點(diǎn)之間也要產(chǎn)生摩擦力來反抗這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，我們把液體的這種特性稱為粘滯性；由于粘滯性的存在，液體在運(yùn)動(dòng)過程中要克服粘滯助力作功而消耗能量，所以粘滯性是液體在流動(dòng)過程中產(chǎn)生能量損失的根源。 五、 作圖題（每小題5分，共計(jì)10分） 1.試?yán)L制圖中AB面上的靜水壓強(qiáng)分布圖 2.試?yán)L制圖中曲面ABC上的水平方向靜水壓強(qiáng)分布圖及壓力體圖 pgh1 pg(h1+h2) pg(h1+h2+h3) pg(h1+h2) pg(R1+R2) 題 5 – 1 題 5 - 2 六、 計(jì)算題 （共4題，計(jì)50分） 1. 如圖所示，平板在水面上作水平運(yùn)動(dòng)，速度為v=10cm/s，平板與下部固定底板的距離為δ=1mm，平板帶動(dòng)水流運(yùn)動(dòng)速度呈直線分布，水溫為20C，試求：作用平板單位面積上的摩擦力。 （12分） 解:因?yàn)樗鬟\(yùn)動(dòng)速度呈直線分布，則流速梯度為常數(shù)，即：du/dy=0.1/0.001=100 查表1-1，溫度為20℃時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)為：μ=1.002×10-3N·s/m2 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，平板單位面積上的摩擦力為： τ=μ×（du/dy）=1.002×10-3×100=0.1002N 2. 圖示為復(fù)式比壓計(jì)，各點(diǎn)的高度如圖所示，已知油的密度為ρ油=800kg/m3，水銀的密度為水的密度13.6倍，求A，B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差。 （12分） 解:圖中等壓面為C-C，D-D，E-E。計(jì)算如下： PC=PA+ρ水g×0.5 PD=PC –ρ汞g×0.2 PE=PD +ρ油g×0.3 PB=PE –ρ水g×0.6–ρ汞g×0.4 PB= PA+ρ水g×0.5–ρ汞g×0.2+ρ油g×0.3 –ρ水g×0.6–ρ汞g×0.4 PA–PB=ρ水g×0.1+ρ汞g×0.6–ρ油g×0.3 =1×9.8×0.1+13.6×1×9.8×0.6–0.8×9.8×0.3 =78.596KN/m2 3. 如圖所示矩形擋水閘AB，已知水深h=3 m，板的寬b＝2.5m，求作用在矩形平板AB上的靜水總壓力大小以及作用點(diǎn)處的水深。 （12分） 解: 依題意作用在閘門AB上的靜水總壓力FP應(yīng)為： Fp=pcA=ρghcA=pg(h/2)×hb=1/2×pgh2b =1/2×1×9.8×32×2.5=110.25KN 靜水總壓力Fp的作用點(diǎn)為： 即總壓力的作用點(diǎn)位于水面下2米處。 4. 圖示為溢流壩上的弧型閘門。已知R=6m，弧門寬B=5m，α=60°，試求： （1）作用在弧型閘門上的靜水總壓力。 （10分） （2）靜水總壓力作用點(diǎn)hD的位置。（4分） 解：（1）計(jì)算水平分力： 計(jì)算垂直分力：垂直分力等于壓力體eabB的水重。 長(zhǎng)方形abce面積=ae×ec=4×(6 - 6×cos60o)=12m2 扇形eoB的面積=(60/360) ×π×R2=(1/6) ×3.14×62=18.84 m2 三角形coB的面積=(1/2) ×Bc×co=(1/2) ×6sin60o×6cos60o=7.79 m2 壓力體eabB的體積=（12+18.84 - 7.79）×5 =115.25m3 所以，垂直分力Fpz = pgv = 1×9.8×115.25=1129.5KN（反向向上） 閘門上的靜水總壓力 （2）Fp和水平線的夾角為β， ∴β=33.90o 因?yàn)榍媸菆A柱面的一部分，各點(diǎn)壓強(qiáng)都垂直于圓柱面，且同通過圓心O點(diǎn)，所以總壓力Fp的作用線必通過O點(diǎn)，F(xiàn)p的作用點(diǎn)距水平面的距離： hD=4+Rsinβ=4+6sin33.90o=7.35m