Гидравлика
Шрифт:
Центры давления каждого из участков находятся ниже центра тяжести смоченной площади по наклонной стенке, точнее по оси симметрии, на расстоянии I/lц.u.
11. Общая методика определения сил на криволинейные поверхности
1. В общем случае, это давление:
Pz = gWg,
где Wg – обьем рассматриваемой призмы.
В частном случае, направления линий действия силы на криволинейную поверхность тела, давления зависят от направляющих косинусов следующего
Сила давления на цилиндрическую поверхность с горизонтальной образующей полностью определена. В рассматриваемом случае ось OY направлена параллельно горизонтальной образующей.
2. Теперь рассмотрим цилиндрическую поверхность с вертикальной образующей и направим ось OZ параллельно этой образующей, что значит z = 0.
Поэтому по аналогии, как и в предыдущем случае,
где h'ц.т. – глубина центра тяжести проекции под пьезометрическую плоскость;
h' ц.т. – то же самое, только для y.
Аналогично, направление определяется направляющими косинусами
Если рассмотреть цилиндрическую поверхность, точнее, объемный сектор, с радиусом и высотой h, с вертикальной образующей, то
x = hy,
h'ц.т. = 0,5h.
3. Осталось обобщить полученные формулы для прикладного применения произвольной криволинейной поверхности:
12. Закон Архимеда. Условия плавучести погруженных тел
Следует выяснить условия равновесия погруженного в жидкость тела и следствия, вытекающие из этих условий.
Сила, действующая на погруженное тело – равнодействующая вертикальных составляющих Pz1, Pz2,т. е.:
Pz1 = Pz1 – Pz2 = gWТ. (1)
где Pz1, Pz2 – силы направленные вниз и вверх.
Это выражение характеризует силу, которую принято называть архимедовой силой.
Архимедовой силой является сила, равная весу погруженного тела (или его части): эта сила приложена в центр тяжести, направлена вверх и количественно равна весу жидкости, вытесненной погруженным телом или его частью. Мы сформулировали закон Архимеда.
Теперь разберемся с основными условиями плавучести тела.
1. Объем
2. Если тело погружено полностью, то объем тела W совпадает с WТ, если нет, то W < WТ, то есть Pz = gW.
3. Тело будет плавать только в том случае, если вес тела
GТ = Pz = gW, (2)
т. е. равен архимедовой силе.
4. Плавание:
1) подводное, то есть тело погружено полностью, если P = Gт, что означает (при однородности тела):
gW = тgWТ, откуда
где ,Т – плотность жидкости и тела соответственно;
W– объемное водоизмещение;
WТ – объем самого погруженного тела;
2) надводное, когда тело погружено частично; при этом глубину погружения низшей точки смоченной поверхности тела называют осадкой плавающего тела.
Ватерлинией называют линию пересечения погруженного тела по периметру со свободной поверхностью жидкости.
Площадью ватерлинии называется площадь погруженной части тела, ограниченной ватерлинией.
Линию, которая проходит через центры тяжести тела и давления, называют осью плавания, которая при равновесии тела вертикальна.
13. Метацентр и метацентрический радиус
Способность тела восстанавливать свое первоначальное равновесное состояние после прекращения внешнего воздействия называют остойчивостью.
По характеру действия различают статистическую и динамическую остойчивость.
Поскольку мы находимся в рамках гидростатики, то и разберемся со статистической остойчивостью.
Если образовавшийся после внешнего воздействия крен необратим, то остойчивость неустойчива.
В случае сохранения после прекращения внешнего воздействия, равновесие восстанавливается, то остойчивость устойчива.
Условием статистической остойчивости является плавание.
Если плавание подводное, то центр тяжести должен быть расположен ниже центра водоизмещения на оси плавания. Тогда тело будет плавать. Если надводное, то остойчивость зависит от того, на какой угол повернулось тело вокруг продольной оси.
При < 15o, после прекращения внешнего воздействия равновесие тела восстанавливается; если >= 15o, то крен необратим.
Точку пересечения архимедовой силы с осью плавания называют метацентром: при этом проходит также через центр давления.
Метацентрическим радиусом называют радиус окружности, частью которой является дуга, по которой центр давления перемещается в метацентр.
Приняты обозначения: метацентр – M, метацентрический радиус – м.
При < 15о
Записки брюнетки
Проза:
современная проза
рейтинг книги
Обитель зла
Детективы:
крутой детектив
рейтинг книги
Человек со звезды (сборник)
Звездный лабиринт
Фантастика:
научная фантастика
рейтинг книги
Черная роза
Любовные романы:
исторические любовные романы
рейтинг книги
Астровитянка
1. Астровитянка
Фантастика:
научная фантастика
рейтинг книги
Ставрос. Падение Константинополя
Проза:
историческая проза
рейтинг книги
ХРАНИТЕЛЬНИЦА
Фантастика:
фэнтези
юмористическая фантастика
рейтинг книги
Воронцов. Перезагрузка
1. Воронцов. Перезагрузка
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
фантастика: прочее
рейтинг книги
Неучтенный элемент. Том 5
5. Антимаг. Вне системы
Фантастика:
фэнтези
рейтинг книги
De Aenigmate / О Тайне
Научно-образовательная:
история
политика
рейтинг книги
Наследство
1. Ключи власти
Фантастика:
фэнтези
рейтинг книги
Герда
Детские:
детская проза
рейтинг книги
История одного гоблина. Два в одном
2. История одного гоблина
Фантастика:
фэнтези
юмористическое фэнтези
рейтинг книги
Шум и ярость
Проза:
классическая проза
рейтинг книги