流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)(第五版)蔡增基課后習(xí)題答案(2)

1、1. 流體的容重及密度有何區(qū)別及聯(lián)系？解：/ = pgp是流體的本身屬性。7還與g有關(guān)。2. 12知水的密度p=1000kg/m3，求其容重。荇有這樣的水1l. 它的質(zhì)量和重力各足多少？ 解：7 p g=1000 x 9.807=9807n/m3 m=pv=1000x0.001=lkg g=mg=l x9.807=9.807n3.什么是流體的粘滯性？它對(duì)流體流動(dòng)有什么作用？動(dòng)力粘滯系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)u有何區(qū)別及聯(lián)系?答：流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間或流層間因?yàn)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)叫粘滯 性，它使流動(dòng)的能景減少。#表征單位速度梯度作用下的切 應(yīng)力，反映粘滯性的動(dòng)力性質(zhì)。u是中.位速度梯度作用下的 切應(yīng)力對(duì)單位體積質(zhì)

2、顯作川產(chǎn)生的阻力加速度。u = ip4.水的界重/=9.17kn/ m3=0.599x 10_3pa.s求它的運(yùn)動(dòng)粘 滯系數(shù)u 解：v= /t g/z=6.046x 10-5m2/s5.空氣容重y=11.5n/m3，u=0.157cm2/s,求它的動(dòng)力粘滯系 數(shù)m。解："=pi) = = 11.5 x0.157 xlom /9.807 = 1.841 xlo*5pa.s 6.當(dāng)空氣從0°c增加到20°c時(shí)，u增加15%,容重減少10%，問(wèn)此時(shí)v增加多少?解：/z =pu=(1-10%)(1 + 15%)2 = 1.0352玄ss所以/i增加了 3.5%7.水平方向

3、運(yùn)動(dòng)的木板，其速度為lm/s，平板浮在油而上，5 = 10/ ,油的/i =0.09807pa.so求作川于平板單位|flf積上 的阻力。解：r= = 0.09807x1/0.01 = 9.807jv/t28.溫度為20°c的空氣，在直徑為2.5cm管中流動(dòng)，距管 壁上limn處的空氣速度為3cnvso求作川于單位度管壁 上的粘滯切應(yīng)力為多少？解：f= il4 = 0.0183xio-3 x 2.5 xio-2 xlx3xl0-2/io'3 = 4.3xlo52v/w dy9.底曲積為40cmx50cm,高為1cm的木塊質(zhì)量為5kg,沿著涂有潤(rùn)滑汕的斜ifli等速向下運(yùn)動(dòng)。已

4、知v=lin/s,5=1_，求潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘滯系數(shù)。解:mgsinmx(0.鍵得 a =0.105pa.s并中改=in rd/ i =- sin0dr .3al sin 0 =sinv34ja = | rdt = jdr= in/39.5/z- m11. 什么是流體的壓縮性及熱脹性？它們對(duì)流體的容重和密度有何影響？答：（略）12. 水在常溫下，山5at壓強(qiáng)增加到10at時(shí)，密度改變多少? 解：先杳表得5at作用下的 p = o.538xio_9/«2/1 dpp dpdp- 10a/- sat=0.026%13. 體積為5w的水，再溫度不變的情況下，當(dāng)壓強(qiáng)從lat 增加到5at時(shí)，體

5、積減少1l,求水的壓縮系數(shù)及彈性模量。解：-(-0.001)5.lxl0，"dp 5x(5-l)x9.807xl04z= = 1.9x109a/w2p14. 閣示為一采暖系統(tǒng)閣。山于水秘uk水箱溫升卨引起的體積膨脹，為了防止 管道及曖氣片破裂，特在系統(tǒng)頂部 裝置一膨脹水箱，使水的體積有 山膨脹的余地。竹系統(tǒng)內(nèi)水的總體 積為v=83，加熱前后溫差t=50°c,水的膨脹系數(shù)«-0.0005.求膨脹水； j 箱的最小容積。l解：a=2帶入數(shù)裾解得=0.215. 在大氣壓強(qiáng)的作用下，空氣溢度為180°c時(shí)的容重和 密度記多少1.013x10= 287x(237+

6、180)p = 0787y-pg- 7.64/l/n316. 什么是流體的力學(xué)模型？常用的流體力7:模型有哪巧答：(略)流體靜力學(xué)c汐點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)，圖1.試求圖(a), ( b), ( c)中，a，b,(c)4中a是絕對(duì)叢強(qiáng)，大氣1k強(qiáng)p產(chǎn)h解：(3 )pgh = 1000 x 9.807 x 7 = 63650pa = 6z.65ipa(b)p = pq + pgh-atm = 100000 +1000x9.807 x3-101325 = 28096戶=28.1 加(c)pa = -pg/i = -1000x9.807x3= -29421戶=-29.042加 戶，=0pc = ps/2 = 1

7、000 x9.807 x2 = 19614/w = 19.6142. 在封閉管端完全真空的情況下，水銀11:z2 = 50»求盛水容器液ifll絕對(duì)壓強(qiáng)a和水面高 解：p、= pgh = 13600 x 9.807 x 0.05 = 6669pa = 6.67/pappg6669=0.68w = 6 笆0/脯 1000x9.8073. 開(kāi)敞容器盛有的兩種液體，問(wèn)1，2兩測(cè)壓管屮的液體的液而哪個(gè)高些？哪個(gè)和容器液而同高?p 19.63廠 9.807解：1號(hào)管液ifif與容器液曲*同高，如果為同種液體，兩根管液而應(yīng)一樣高，由于/2）zl.由7力=常數(shù)人2號(hào)管液面低。4. 某地大氣壓強(qiáng)為_(kāi)

8、麗，求（1 ）絕對(duì)壓強(qiáng)為 m湖時(shí)的相對(duì)壓強(qiáng)及其水柱卨度。（2）相對(duì)壓強(qiáng)為 時(shí)的絕對(duì)扭強(qiáng)。（3 ）絕對(duì)壓強(qiáng)為68.5av/w2時(shí)的真空壓強(qiáng)。解：(1 ) p = p' -pa =117.7-98.07 = 19.63(2) p = ya+ 八=9.807x7 + 98.07 =166.72加(3) py 二 p。一 p. : 98.07 - 68.5 = 29.57 加5. 在封閉水箱中，水深h:um的a點(diǎn)上安 裝一壓力表，其屮表距a點(diǎn)z=0.5m壓 力表讀數(shù)為懂求水ifii相對(duì)壓強(qiáng)及 其真空度。解：0 + 7=/+7-戶。+ 9.807 x 1.5 = 4.9 + 9.807 x 0.

9、5戶。=-4.9加真度為4.9?6. 封閉容器水fti絕對(duì)壓強(qiáng)pd種a當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng) =98.07av/-w2時(shí)試求（1）水深么=0.8/”時(shí)，a點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)。（2）若a點(diǎn)距基準(zhǔn)面的髙度z=5w,求a點(diǎn)的測(cè)張髓度及測(cè)竹水頭，并 閣示容器內(nèi)液體冷點(diǎn)的壩ij壓管水失 線。（3 ）壓力表m和酒精 （/ = 7.944極/v ）測(cè)壓計(jì)h的讀數(shù)為 何埴？解：（1p' =戶0 + 於=107.7+ 9.807x0.8 = 115.55 加戶=戶一戶，=115.55 - 98.07 =17.48加（2）八點(diǎn)_壓管高心十:=1徹（即容器打開(kāi)后的水面高度）測(cè)壓管水頭h=-+z=1.78 + 5

10、= 6.78w7（3） /=戶0-凡=107.7-9807 =9.63 加'_4今=黑=121m7. 測(cè)壓管中水銀柱差ahloo讚在水深a = 2.5w處安裝一測(cè)壓表m，試求m的讀數(shù)。解：=7 汝2+於=133.375x0.1 + 9.807x2.5 = 37.86扣8.己知水深h=1.2m,水銀柱高度hp = 240/ ,大氣壓強(qiáng)a = 730/ ,迮接橡皮軟管中全部是空氣，求封閉水箱水面的絕對(duì)ui強(qiáng)及譏真空度。 解：10z«zf-> o -> 16 mmhg .lmhzoh h = zz.yimmhg /+88.32 + 240 = 730 /= 401.68

11、/;wzpv = pa -卜 730 - 401 68 =9. ll知圖中z=lm, h=2m,求a點(diǎn) 的相對(duì)壓強(qiáng)以及測(cè)壓管屮液時(shí)氣體 壓強(qiáng)的真空度。解：p-yz + y/t = 0p=y (z- a) = 9.807(1 - 2) = -9.807 pt-h - lmh2o10.測(cè)定管路壓強(qiáng)的u形測(cè)壓管屮，已知汕柱ihj h = 1.22w, y；ll：. =9m7w3,水銀柱 =lay mm， 求真空表讀數(shù)和管內(nèi)空氣瓜強(qiáng)tvq解:o + /a+7a/>=opq = -9.807 x 1.22-133.375x0.203 = -38加pt = 7汝a力=133.375 x 0.203

12、= y1 kpa11.管路上安裝一 u形 測(cè)壓管，測(cè)得a = 30, h. = 60 已知（1） y為汕（=8.3mav/歷3） .y丨為水銀；（2） y力汕，為水；（3） 為氣體，為水，求a點(diǎn)的壓強(qiáng)水柱高度。哪個(gè)最大？哪個(gè)最?。磕男┫嗟?解：p” hj1 =7汝7:.papx p2=pza + ' = 3 + 7uth 7)7 p = p2、p13.一封閉容器盛有a水銀）7l（水）的兩種不m的液體。試問(wèn)m水平線上的1, 2, 3, 4, 5各點(diǎn)的壓強(qiáng)哪點(diǎn)最大？哪點(diǎn)最??？哪些點(diǎn)相等?解：a + m = 4 + 7i 力 /2>/i= a pzipi pi-72a = ps-72a

13、 pxp5有戶3 =戶4戶 1 =a>/7514.封閉水箱冷測(cè)壓管的液iftl高程為: vj = looaw，v2 =訟cm、v3 = 60o 問(wèn)73為多少？ 解：al (h):0a ”<v4 -：乃戶3_w=0 解 v3 = 13.7erw15.兩高度差z=20cm，的水管， 當(dāng)n為空氣及油(=9繡3)時(shí)， 砌加加，試分別求兩管的壓差。 解：(1)為油(z+) = -yx= pa -= y （ z+ hyxh- imllcpa（2） a為空氣戶廠y （之+>=戶2?16.已知水箱真空表m的讀數(shù)為0.98av/w，水箱與油箱的液而差=1.5w， 水 銀 柱 差/&2

14、= 0.2w,=7.85旅w3，求么 為多少 米？解：7i*a +7= 7(a+2 + - = 5.61/w注：真空表m在方程屮為一m17. 封閉水箱屮的水面高程與筒1，管3, 4屮的水面同高，筒1可以升降，借以調(diào)節(jié)箱中水面壓強(qiáng)。如將（1）筒i下 降一定髙度：（2）簡(jiǎn)1上升一定高度。試分別說(shuō)明芥液ifll*高 程哪些最高?哪些最低?哪些同高?解：設(shè)水箱中水位在升降中不變，如果1管上升么0+ 么=0+ h、 hz（3管上升同樣高度）.a = a.*.4管不變?nèi)绻?管下降4（3管下降同樣高度） >2=a 人4管不變18. 題在245后面19. 在水泵的吸入管中安裝水銀壓差計(jì)，測(cè)得力= 120

15、脯，問(wèn)水經(jīng)過(guò)水泵后壓強(qiáng)増加多少？，若為風(fēng)管，則水泵換為風(fēng)機(jī)，伍強(qiáng)增加多少o解：(1)管中是水辦-y) h = sicpa(2)管屮是空氣戶1+7汝力=戶2p:_= y jjgh -6kpa = 1630wz/a6?20.圖為傾斜水管上測(cè)定壓差的裝 置，測(cè)得7=20。聊.力=120譜/當(dāng)(1)7l =9.02續(xù)叨3為油時(shí)；(2) *為空氣時(shí)， 分別a, b兩點(diǎn)的壓差。解：(1) pa'fh:，pb 一 pa:淡，121. a, b兩管的軸心在同一水平線上，用 水銀壓差計(jì)測(cè)定壓差。測(cè)得a = 13，當(dāng)a， b兩管通過(guò)(1)為水時(shí)：(2)為煤氣時(shí)， 試分別求壓差。解：(1)日戶pa-ps:、

16、.fht-y、m = 16067（2） papby戶廠汝2，=17.34 枷722. 父式測(cè)壓計(jì)中各液而的高程為：v）= 3.0m，v2 = 0.6/a v3 = 1.5m，v4 = l.ow，v5 = 3.5w，o解：/>5 + 7（ v5-v4）-7（ v3 - v4）+ r（v3-v3）-r（ -72）=0/?5 = atjkpa23. 一直立煤氣管，在底部測(cè)蚯管屮測(cè)得水柱差a=10nun. 在h=20w高處的測(cè)壓管屮測(cè)得水柱差么=115廁，管外空氣 容重=12.64/,求管屮靜止煤氣的容重。解：方法（1）沒(méi)外管大氣壓強(qiáng)為7、.利用絕對(duì)伍強(qiáng)管內(nèi)：/上=八上”扔>2z?t=z?

17、-r + 72r1=a+7管外：pappa.”ah/ = 5.29jv/w3方法（2）代入數(shù)樅解得：7 = 5.29/.?24.匕知傾斜微壓計(jì)的傾角a = 20*，測(cè)w/= 100ww,微壓計(jì)屮液 體為灑精，7«=7.94/z?,求測(cè)定空氣管段的壓差。解： /zsin0 = 7094 x 0.1 x sin20* = 271/w25.為了粘確測(cè)記矜重為7的液體a. b兩點(diǎn)的微小汛差，特設(shè)計(jì)閣示微壓計(jì)。測(cè)定時(shí)的各液曲*差如閣示。試求7與7的關(guān)系以及同一高程上a，b兩點(diǎn)的圧差。26.有一水壓機(jī)，小活塞曲積4 =10rw2.活塞囪積a2 = loooerw2.19（1）小活塞上施力98.

18、1n,問(wèn)大活塞上受力多少？ （2）若小活塞上再增加19. 6n,問(wèn)人活塞上再增加力多少?解:（1）+?-1 = 3 = .=10,79>fav（2 ）1 + 7 ! = /» 2，.2=戶2 .竓-巧=1.96>fcv（此題注怠力與爪強(qiáng)的區(qū)別）27.有一矩形底孔閘門(mén)，高 h二3m，覺(jué)6=2w，上游水深，卜游水 深毛=5w。試川閣解法以及解析法求作 用于閘門(mén)上的水靜ffi力以及作用點(diǎn)。解：閣解法:p- y ( a -hb = 59么v作用點(diǎn)z):即長(zhǎng)方形的形心4閘門(mén)中心解析法:作用點(diǎn):人=吉似3 = 4.5仍4 " 4.52jn = p- + = 4.5 += 4

19、 m44.5x63jc4.55/a =人 + 7= 3.5 + t77 = 3tra yta3.5x6 7按1的水平面=4_m對(duì) d 點(diǎn)取矩：?.r= (4|-4) + x 1 x = m6 = 4- = 4.5m (閘門(mén)中心處)3 628.寬為1米，長(zhǎng)為ab的矩形閘門(mén)，傾角為45。，左側(cè)水d1dxi尸2深4=3/，右側(cè)水深= h試用圖解法求作用于閘門(mén)上的水靜壓力及其作川點(diǎn)。h =-1+作用點(diǎn)：在大三角形屮心，即»在小三角形屮心，即從a點(diǎn)計(jì)算 sin 45333對(duì)d點(diǎn)取矯；斤r=<(zvy_2vi)+x:.yd = 2>/2 -vi = 1.45m（從a點(diǎn)計(jì)算）29.傾角

20、a = w的矩形m f j ab上部油深力=，下部水深 h，lm、“ =7.84狄/極3,求作川與剛門(mén)上毎米寬度的水靜壓力及 其作用點(diǎn)。解：p:（+）xl解 : y'd = 2.35w30.密封方形柱體容器屮盛水，底部側(cè)iftljf-0.5x06.的矩形孔，水ifll的絕對(duì)fk強(qiáng)a =117.7v/w-,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)凡= 907抓/。求作用于閘門(mén)上的靜 水壓力及其作用點(diǎn)。7解：打開(kāi)密封，水面上升117；oto7 = 2wp-p= yhea= / (2+ 0.8 + 0.3)x0.5x0.6 = 912-fav作川點(diǎn)：人= x 0.5 x 0.63 = 9 xl0_sw412 12即在形

21、心下方o.ollu處31.壩的圓形淑水孔裝一直徑心的平板閘門(mén)，屮心水 狹h = 閘門(mén)所在斜而a=6(r閘門(mén)a端設(shè)有鉸鏈，b端繩索 可將閘門(mén)拉開(kāi)，當(dāng)閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)可繞a向上轉(zhuǎn)動(dòng),在不計(jì)摩 擦力及鋼索門(mén)重力吋，求開(kāi)閘所需之力(圓：6432. ab為一矩形閘門(mén)，a為閘門(mén)的轉(zhuǎn)軸，閘門(mén)寬閘a重<7=19.62>w, =1/. h2 = im.問(wèn)b端所施的鉛直力t為何值時(shí)，才能將閘門(mén)打開(kāi)?sill 45e sin45e解:.zt3 x2x(人=12= 12 siii 45p=丸a= y x2x2x對(duì)a點(diǎn)取矩：戶sm 45 r=10134v33.某處設(shè)置安全閘門(mén)如圖所示，閘門(mén)寬6 = 0.6%蜘=1

22、心鉸鏈c裝置于距底么=0.切，閘門(mén)nj繞c點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。求閘門(mén)白動(dòng)打開(kāi)的水深力為多少米?h = y.33m :.h>l.33m34 .封閉容器水|(1|的絕對(duì)壓強(qiáng)a = 137.37砌a容器的左側(cè)開(kāi) 2x2仍的方形孔，禮以品板ab，當(dāng)人氣=98.07狄/吋，求作用于此板的水靜壓力及作用點(diǎn)。解：打開(kāi)界器，水位上升高度yd -=o.4824'12yd = = 0.05（在形心下方 0. 05m 處）35.有一直立的金屬t面矩形閘 門(mén)，背水1(11川三根相同的工字梁 做支撐，閘門(mén)與水深 =3同卨。求芥橫梁均勻受力時(shí) 的位置。解：如閣，小三角形的而積=1 總?cè)切蔚那ela a=- r3.3/

23、同理4 = 7，么=3作用點(diǎn)：= ya =臺(tái)7 = 1155/” 求4 yd = = 1.633設(shè)dd，x、對(duì)4求矩 2戶x0.48= 7>x(0.48 + ) x= 0.48 = yd + 0.48 = 2.11/求汐3，yd = jx3=27 仂-jz> = 2.11-2 = 0.11 ，p-j£i= 2-1.155 = 0.845沒(méi)z?2z?3=.r，對(duì)2?取矩 7x0.845 =戶 x0.11+ 戶 x(0.11 + .r) x = 0.625 ym = 十 0.625 = 2.73/w36.圓滾門(mén)，k；度/=10亦ft如=4w,上游水深#=4歷下游水深 = 2a

24、求作用于_滾門(mén)上的水平和鉛直分壓力。解:z/)= 590-fav由題知，m滾門(mén)為虛壓力體，=rf=920w,方m如圖所示37.某圓柱體得直徑y(tǒng) = 2歷，長(zhǎng)/= 5歷，放置于60的斜如上，求作川于閥柱體上的水平和鉛直分壓力及方向。圓+三角形)， = /r= 120袱，方向如閣所示38. 一球形容器盛水，容器山兩個(gè)半球iflf川螺栓連接而成， 水深萬(wàn)=2仍，2>=4歷，求作用于螺栓上的拉力。解：虛壓力體：pz = /r= 658-fov 每個(gè)螺栓：戶=329抓，方向如圖所示39. 閣(1)為圓筒，(2)為球。分別繪出壓力體閣并標(biāo)出受 力方向。(1)詠力體(2)壓力體40. 圖示用一圓錐形體

25、坫塞直徑的底部孔洞，求作用于錐體的水靜壓力。解:（ y個(gè)一rj-） = 1.2w （t）41.一弧形閘門(mén)ab，寬kb.圓 心角（p=45*,半徑r=lm9閘門(mén)轉(zhuǎn)軸恰與水平面齊平，求作用于閘門(mén)的靜水力及其作川點(diǎn)。解：/：=7= 7-=4/ （作川點(diǎn)在l處） 23虛壓力體p: =7= 2.28/=45.2ztv方向 = a = 0.5742.為了測(cè)定運(yùn)動(dòng)物體的加速度， 在運(yùn)動(dòng)物體上裝一直徑為的u形 管，測(cè)得管中液而差h0.05a，兩解：z=xs將.爭(zhēng)z=-,代入a- 1.635w/s143. 一封閉界器內(nèi)盛水，水而壓強(qiáng)/。，求容器tl山下落時(shí)水靜 灰強(qiáng)分布規(guī)律。解：以a山下落的容器為參照系（非慣性系）介力=0 冷=o 尸 =po 44.一泗水車(chē)以等加速度a=o.98w/f在平地行駛，水靜止時(shí)，b點(diǎn)位置為+ =1.5/，水深hl，,求運(yùn)動(dòng)后該點(diǎn)的水靜壓強(qiáng)。解：戶人-z s將.r = -1.5，z= -19 代入得戶=1.15_