復(fù)習題2.pdf

復(fù)習題 2 2 1 容器容器 A 中的氣體表壓為中的氣體表壓為 60kPa 容器 容器 B 中的氣體真空度為中的氣體真空度為 4 1 2 10Pa 試分別 試分別 求出求出 A B 二容器中氣體的絕對壓力為若干帕 該處環(huán)境的大氣壓力等于標準大氣壓二容器中氣體的絕對壓力為若干帕 該處環(huán)境的大氣壓力等于標準大氣壓 力 力 解解 標準大氣壓力為標準大氣壓力為 101 325kPa 容器容器 A 的絕對壓力的絕對壓力 pkPa A 101 325 60161 325 容器容器 B 的絕對壓力的絕對壓力 B pkPa 101 325 1289 325 2 2 常溫的水在如習題常溫的水在如習題 2 2 附圖所示的管路中流動 在截面附圖所示的管路中流動 在截面 1 處的流速為處的流速為 0 5m s 管內(nèi)徑為管內(nèi)徑為 200mm 截面 截面 2 處的管內(nèi)徑為處的管內(nèi)徑為 100mm 由于水的壓力 截面 由于水的壓力 截面 1 處產(chǎn)生處產(chǎn)生 1m 高的水柱 試計算在截面高的水柱 試計算在截面 1 與與 2 之間所產(chǎn)生的水柱高度差之間所產(chǎn)生的水柱高度差 h 為多少 忽略從為多少 忽略從 1 到到 2 處的壓頭損失 處的壓頭損失 解解 1 0 5 um s dmdm 12 0 2 0 1 2 21 21 2 0 522 d uum s d 22 1122 22 pupu 2222 1221 20 5 1 875 22 ppuu 12 1 8751 875 10001875 pppPa 1875 0 191191 1000 9 81 p hmmm g 習題 2 2 圖 另一計算法另一計算法 22 1122 22 pupu gggg 習題1 15附圖 習題1 16附圖 P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y t r i a l v e r s i o n 2222 1221 20 5 0 191 22 9 81 ppuu hm gg 計算液柱高度時 用后一方法簡便 計算液柱高度時 用后一方法簡便 2 3 注射器活塞的面積為 1 2cm2 注射針頭截面積為 1 0mm2 當注射器水 平放置時 用 4 9N 的力推動活塞移動了 4 0cm 問藥液從注射器中流出所用的時 間為多少 解 設(shè)針管活塞處為點 1 針頭為點 2 根據(jù)伯努利方程可得 2 22 2 11 2 1 2 1 vv pp 水平管 由于 S1 S2 針管活塞處的流速為二階小量 可以忽略 所以兩點的壓強差為 S F p 2 2 2 1 v 1 3324 2 sm0 9 mkg100 1m102 1 N9 422 S F v 由 2211 vvSS 得 12 24 126 1 22 1 sm105 7 m102 1 sm0 9m10 S S v v 所以 s53 0 sm105 7 m100 4 12 2 1 1 v L t 2 4 已知微風 強風 大風 暴風 12 級颶風的風速分別為 3 4 5 4 10 8 13 8 17 2 20 7 24 5 28 4 32 7 36 9m s 1 空氣密度取 1 25kg m 3試 求它們的動壓 用 kg m 2表示 并分析相對應(yīng)的陸地地面可能的物體征象 解 由動壓公式 2 v 2 1 動壓 p 得 2 2 213 mkg723 0 sm102 sm4 3 mkg25 1 2 1 2 1 v 微風1 p 2 2 213 2 mkg82 1 sm102 sm4 5 mkg25 1 2 1 2 2 v 微風 p 微風的動壓為 0 723 1 82 kg m 2 陸地地面可能的物體征象 樹葉與微枝搖動不息 旌旗展開 同理可得 強風的動壓為 7 29 11 9 kg m 2 P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y t r i a l v e r s i o n 陸地地面可能的物體征象 大樹枝搖動 電線呼呼有聲 打傘困難 大風的動壓為 18 5 26 8 kg m 2 陸地地面可能的物體征象 樹枝折斷 逆風行進阻力甚大 暴風的動壓為 37 5 50 4 kg m 2 陸地地面可能的物體征象 堅固的房屋也有被毀壞的可能 伴隨著廣泛的破 壞 12 級颶風動壓為 66 8 86 8 kg m 2 陸地地面可能的物體征象 大樹可能被連根拔起 大件的物體可能被吹上天 空 破壞力極大 2 5 一穩(wěn)定的的氣流水平地流過飛機機翼 上表面氣流的速率是 80m s 1 下表面氣流的速率是 60 m s 1 若機翼的面積為 8 0m2 問速率差對機翼產(chǎn)生 的升力為多少 空氣的平均密度是 l 25kg m 3 解 根據(jù)伯努利方程 上下兩表面因速率差產(chǎn)生的壓強差為 sm60 sm80 mkg25 1 2 1 2 1 2 1 2 1 212132 下 2 上 2 下 2 上 vvvv p 33 mN1075 1 N100 70 41075 1 2 33 SpF 2 6 水管里的水在絕對壓強為 4 0 l05Pa 的作用下流入房屋 水管的內(nèi)直 徑為 2 0cm 管內(nèi)水的流速為 4 0m s 1 引入 5m 高處二層樓浴室的水管內(nèi)直徑 為 1 0cm 求浴室內(nèi)水的流速和壓強 解 設(shè)室外水管截面積為 S1 流速為 v1 浴室小水管的截面積為 S2 流速 為 v2 水可視為理想流體 由連續(xù)性方程可得小水管中流速 11 2 2 1 2 1 1 2 1 1 2 1 2 sm16sm0 4 m100 1 m100 2 vvvv d d d d S S 根據(jù)伯努利方程有 2 2 221 2 11 2 1 2 1 ghpghp vv 得小水管中的壓強 2 1 21 2 2 2 112 hhgpp vv P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y t r i a l v e r s i o n sm16 sm0 4 mkg100 1 2 1 Pa100 4 2121335 m5 sm8 9mkg100 1 233 Pa103 2 5 2 7 根據(jù)下圖 分析鼴鼠的洞穴具有通風功能 2 8 水在入口直徑為水在入口直徑為 20mm 出口直徑為 出口直徑為 15mm 60 的水平彎管中 以 的水平彎管中 以 10L s 的流的流量量流流 動 彎管動 彎管前端前端所所受受的壓的壓強強為為 18KPa 如 如不不計計阻阻力損失 力損失 也不考慮重也不考慮重力力作作用 用 求求 水流對彎管水流對彎管 1 2 的的作作用力 用力 解解 1 取控制取控制體 圖中體 圖中紅線部紅線部分分 2 選取坐選取坐標標系系 3 分分析受析受力力 重重力為力為垂垂直方直方向向 水平方 水平方向受向受力為力為 0 彎管對水流的彎管對水流的作作用力為用力為 R 投影投影方方向設(shè)向設(shè)為為 Rx Ry 端端面面受受壓力壓力 PA PB 方 方向向為內(nèi)法為內(nèi)法線線方方向向 4 列列動動量量方方程程 求解 求解 Rx Ry 鼴鼴鼴鼴鼠鼠鼠鼠的的的的洞洞洞洞穴穴穴穴 P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y t r i a l v e r s i o n 題 2 8 圖 x 軸向 軸向 整理 整理 y 軸向 軸向 整理 整理 其中 其中 vA vB PB 未知 未知 由連續(xù)性方程求速度 由連續(xù)性方程求速度 由能量方程求由能量方程求 PB 代入代入 Rx Ry 計算式 得計算式 得 Rx 538N Ry 598N 5 求合力求合力 cos cos ABxBAx vvQRPPF cos cos 44 22 ABBBAAx vvQdpdpR 0sin sin ByBy vQRPF sinsin 4 2 BBBy QvdpR sm A Q v sm A Q v B B A A 66 5 18 3 02 0 4 001 0 1 2 0 22 22 B BB A AA v pZ v pZ 48 804 1 22 x y yx R R tg NRRR P D F c r e a t e d w i t h p d f F a c t o r y t r i a l v e r s i o n 6 水流對彎管的作用力與彎管對水流的作用力 大小相等 方向相反水流對彎管的作用力與彎管對水流的作用力 大小相等 方向相反 2 9 礦山排風管將井下廢氣排入大氣 為了測量排風的流量 在排風管出口處裝 有一個收縮 擴張的管嘴 稱為文丘里管 其喉部處裝有一個細管 下端插入水 中 如圖所示 喉部流速大 壓強低 細管中出現(xiàn)一段水柱 已知空氣密度 1 25kg m 3 管徑 d 1 400mm d2 600mm 水柱 h 45mm 試計算體積流量 Q 解 截面 1 1 的管徑小