Đang tải... (xem toàn văn)
1 Một bể nước có diện tích đáy là S = 10 (m2), chiều cao của nước trong bể là h = 10 (m), mặt thoáng tiếp xúc với khí trời (hình vẽ). Xác định áp lực tác dụng lên mặt trong của đáy bể. Cho biết áp suất khí trời là pa = 1 (at), khối lượng riêng của nước là ρ = 1000 (kgm3), gia tốc trọng trường g = 9,81 (ms2). Giải Áp lực tác dụng lên mặt trong của đáy bể là : P = 1,96.106 (N) = 1,96 (MPa) 2 Xác định áp suất dư tại điểm A trong ống có 2 loại chất lỏng nước và thuỷ ngân (hình vẽ), h = 50 (cm). Biết trọng lượng riêng của nước là 9810 (Nm2), trọng lượng riêng của thuỷ ngân gấp 1,5 lần của nước. Áp suất khí trời là 1 (at).
Nguyễn Tiến Hiếu BÀI TẬP LỚN MÔN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG 1/ Một bể nước có diện tích đáy là S = 10 (m 2 ) , chiều cao của nước trong bể là h = 10 (m), mặt thoáng tiếp xúc với khí trời (hình vẽ). Xác định áp lực tác dụng lên mặt trong của đáy bể. Cho biết áp suất khí trời là p a = 1 (at), khối lượng riêng của nước là ρ = 1000 (kg/m 3 ), gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s 2 ). Giải Áp lực tác dụng lên mặt trong của đáy bể là : )(196100010).10.81,9.100010.98,0().() ( 5 00 NShPhPP =+=+=+= γωγ ⇒ P = 1,96.10 6 (N) = 1,96 (MPa) 2/ Xác định áp suất dư tại điểm A trong ống có 2 loại chất lỏng nước và thuỷ ngân (hình vẽ), h = 50 (cm). Biết trọng lượng riêng của nước là 1 Nguyễn Tiến Hiếu 9810 (N/m 2 ), trọng lượng riêng của thuỷ ngân gấp 1,5 lần của nước. Áp suất khí trời là 1 (at). Giải Áp dụng công thức tính áp suất một điểm trong chất lỏng: hpp HgCB 2. γ += hpp OHAB . 2 γ += hhpp OHHgCA .2. 2 γγ −+=⇒ )(1,1)/(1078109810.5,09810.5,110.98,0.1 25 atmNp A ==−+=⇒ ⇒ áp suất dư tại A là: 1,1 - 1 = 0,1 (at) 3/ Xác định áp suất dư tại điểm A trong ống chứa nước (hình vẽ), h = 60 (cm). Biết trọng lượng riêng của nước là 9810 (N/m 2 ). Áp suất khí trời là p a = 1 (at). 2 Nguyễn Tiến Hiếu Giải Áp dụng công thức tính áp suất một điểm trong chất lỏng: hpp OHBA . 2 γ += )(06,1)/(1038869810.6,010.98,0.1 25 atmNp A ==+=⇒ ⇒ áp suất dư tại A là: 1,06 - 1 = 0,06(at) 4/ Xác định áp suất tại điểm A trong ống chứa nước (hình vẽ), h = 60 (cm). Biết trọng lượng riêng của nước là 9810 (N/m 2 ). Áp suất khí trời là p a = 1 (at). Giải Áp dụng công thức tính áp suất một điểm trong chất lỏng: 3 Nguyễn Tiến Hiếu hpp OHBA . 2 γ += )(06,1)/(1038869810.6,010.98,0.1 25 atmNp A ==+=⇒ 5/ Xác định chiều cao cột chất lỏng h dâng lên so với mặt thoáng của bể chứa nước (hình vẽ). Biết áp suất mặt thoáng trong bể p 0 = 1,5 (at), khối lượng riêng của nước là 1000 (kg/m 3 ), áp suất khí trời p a = 1 (at). Giải Áp dụng công thức tính áp suất một điểm trong chất lỏng: hpp OHBo . 2 γ += mà )/(981081,9.1000. 2 mNg nn === ργ 4 Nguyễn Tiến Hiếu )(5 9810 10.98,0).15,1( 5 2 m pp h OH Bo = − = − =⇒ γ )(5 mh =⇒ 6/ Xác định chiều cao cột chất lỏng h hạ xuống so với mặt thoáng của bể chứa dầu (hình vẽ). Biết áp suất mặt thoáng trong bể p 0 = 0,5 (at), khối lượng riêng của dầu là 800 (kg/m 3 ), áp suất khí trời p a = 1 (at). Giải Áp dụng công thức tính áp suất một điểm trong chất lỏng: hpp oB . γ += mà )/(784881,9.800. 2 mNg === ργ )(25,6 7848 10.98,0).5,01( 5 m pp h oB = − = − =⇒ γ )(25,6 mh =⇒ 7/ Một khối gỗ có kích thước: a = b = 30 (cm); h = 50 (cm) thả tự do trên mặt nước. Xác định thể tích gỗ nổi trên mặt nước. Biết khổi lượng riêng của gỗ là 800 (kg/m 3 ), của nước là 1000 (kg/m 3 ), g = 9,81 (m/s 2 ). 5 Nguyễn Tiến Hiếu Giải Thể tích của toàn miếng gỗ là: V(gỗ) = 0,3.0,3.0,5 = 0,045 (m 3 ) Mặt khác trọng lượng của gỗ bằng lực đẩy Acsimet Ta có : γ n .V(chìm) = γ g .V(gỗ) ⇒ V(chìm) = 800.9,81.0,045/ 1000.9,81 = 0,036 (m 3 ) Vậy thể tích gỗ nổi là: 0,045-0,036 = 0,009 (m 3 ) 8/ Một thanh gỗ đồng chất dài L = 2 (m), diện tích ngang là S, có khối lượng riêng là 600 (kg/m 3 ) được gắn vào bản lề O đặt cách mặt nước một khoảng a = 0,4 (m). Tìm góc nghiêng ɑ khi thả thanh gỗ vào nước. Biết khối lượng riêng của nước là 1000 (kg/m 3 ). Giải Gọi chiều dài phần thanh gỗ ngập trong nước là L 1 , chiều dài cả thanh gỗ là L thì chiều dài phần thanh gỗ trên mặt nước là L 2 = L - L 1 Phương trình cân bằng của vật là: F = P g ⇔ LL gn 1 ρρ = 6 Nguyễn Tiến Hiếu )(2,1 1000 2.600 . 1 m L L n g ===⇒ ρ ρ . mà L 2 = L – L 1 ⇒ L 2 = 2 – 1,2 = 0,8 (m) Góc nghiêng ɑ khi thả thanh gỗ vào nước là : cos 0 2 60 2 1 8,0 4,0 =⇒=== αα a L 9/ Cánh cửa OA có thể quay quanh bản lề O có kích thước h = 3 (m); b = 80 (cm) ngăn nước. Xác định lực P sao cho cánh cửa vẫn thẳng đứng như hình vẽ. Biết trọng lượng riêng của nước là 9810 (N/m 2 ). Giải Áp lực nước tác dụng lên cánh cửa OA là : )(353168,0.3.5,1.9810 2 1 Nbh h hP ncn ==== γωγ Điểm đặt áp lực cách A một khoảng là : 7 Nguyễn Tiến Hiếu AD bhh hb h h J h c c c c c 12 . . 3 1 +=+= ω ⇒ AD )(2 8,0.3.5,1.12 3.8,0 5,1 3 m=+= Có 0).(.0 1 =−−⇒= ∑ ADOAPOAPM O ⇒ )(11772 3 )23.(35316 ).( 1 N OA ADOAP P = − = − = 10/ Xác định áp lực của chất lỏng tác dụng lên một bên đường ống tròn ABC có chiều dài 100 (m), bán kính R = 10 (cm). Môi trường bên trong và bên ngoài đường ống là như nhau (hình vẽ). Biết khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 (kg/m 3 ), g = 9,81 (m/s 2 ). Giải Tổng áp lực tác dụng là : 22 zx PPP += Thành phần áp lực ngang là : lRRhP nxcxnx .2 γωγ == mà )/(981081,9.1000. 2 mNg nn === ργ 8 Nguyễn Tiến Hiếu ⇒ )(19620100.1,0.2.9810 2 NP x == Thành phần áp lực đứng là : l R P nnz . 2 . .W. 2 π γγ == mà )/(981081,9.1000. 2 mNg nn === ργ ⇒ )(5,15409100. 2 1,0. .9810 2 NP z == π ⇒ )(94788,24)(88,249475,1540919620 2222 kNNPPP zx ==+=+= 11/ Xác định áp lực của chất lỏng tác dụng lên một bên của thành hầm mỏ AB có chiều dài 50 (m), bán kính R = 3 (m). Môi trường bên trong và bên ngoài hầm là như nhau (hình vẽ). Biết khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 (kg/m 3 ), g = 9,81 (m/s 2 ). Giải Tổng áp lực tác dụng là : 22 zx PPP += 9 Nguyễn Tiến Hiếu Thành phần áp lực ngang là : lR R hP nxcxnx 2 γωγ == mà )/(981081,9.1000. 2 mNg nn === ργ ⇒ )(25,220750.3. 2 3 .9810 kNP x == Thành phần áp lực đứng là : l R P nnz . 4 . .W. 2 π γγ == mà )/(981081,9.1000. 2 mNg nn === ργ ⇒ )(14,346750. 4 3. .9810 2 kNP z == π ⇒ )(411014,346725,2207 2222 kNPPP zx =+=+= 12/ Xác định áp lực của chất lỏng tác dụng lên chân thành bể hình trụ AB có chiều dài 10 (m), bán kính R = 1 (m), chiều cao chất lỏng là h = 2R. Môi trường bên trong và bên ngoài bể là như nhau (hình vẽ). Biết khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 (kg/m 3 ), g = 9,81 (m/s 2 ). 10 [...]... 119,15 2 = 189,34(kN ) 13/ Xác định áp lực của chất lỏng tác dụng lên chân thành bể hình trụ AB có chiều dài 10 (m), bán kính R = 1 (m), chiều cao chất lỏng là h = 2R Môi 11 Nguyễn Tiến Hiếu trường bên trong và bên ngoài bể là như nhau (hình vẽ) Biết khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 (kg/m3), g = 9,81 (m/s2) Giải Tổng áp lực tác dụng là : P = Px2 + Pz2 Thành phần áp lực ngang là : Px = γ n hcx ω x =... (N.s/m2) Giải 16 Nguyễn Tiến Hiếu du = v’ = 516 – 26800y (m/s) dy Ứng suất tiếp tại thành tàu thuỷ là : τ =µ du = 0,00115.516 = 0,5934( N / m 2 ) dy ⇒ τ = 0,5934( N / m 2 ) 19/ Một đường ống tròn dài 30 (m), đường kính 6 (cm) dẫn dầu có độ nhớt động lực μ = 0,05 (N.s/m2) Vận tốc phân bố theo quy luật: v = 20y - 3y2 (cm/s) (0 ≤ y ≤ d / 2) Xác định lực nhớt trên một đơn vị diện tích cách thành ống 2 (cm)? Giải. .. S = 1 (m2) Lực ma sát tác động lên một đơn vị diện tích cách thành ống 2 (cm) là : du F = µ S dy = 0,05.(20 – 6.2).10-2 = 4.10-3 (N) ⇒ F = 4.10-3 (N) 20/ Xác định lực ma sát của dòng nước bao quanh bản mỏng có kích thước 17 Nguyễn Tiến Hiếu l = 3 (m) và h = 2 (m), nếu vận tốc dòng nước gần mặt đáy kênh phân bố theo quy luật v = 200y - 2500y2 (cm/s) (0 ≤ y ≤ 0,04(cm)) , với hệ số nhớt động lực của nước... 4 4 25 Nguyễn Tiến Hiếu 29/ Xác định lực tác dụng của dòng chất lỏng từ vòi phun có đường kính d = 4 (cm) lên nửa van cầu lõm C (hình vẽ) Bỏ qua lực khối của dòng chất lỏng và tổn thất, g = 9,81 (m/s2); khối lượng riêng của nước ρ = 1000 (kg/m3) Giải Chọn mặt cắt 1-1 ở vị trí vòi nước, mặt cắt 2-2 ở vị trí mặt thoáng ⇒ Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt 1-1 và 2-2 : 2 p1 u12 p2 u 2 z1 + + = z2 +... Xác định lực ma sát tác động lên thành ống Giải du = v’ = 10 – 2y (cm/s) dy S = π d.l = π 0,1.3.10 3 = 942,48 (m2) Lực ma sát tác động lên thành ống là : du F = µ S dy = 0,04.942,48(0,1- 0,02.0) = 3,77 (N) ⇒ F = 3,77 (N) 18/ Xác định ứng suất tiếp tại thành tàu thuỷ đang chuyển động, nếu sự phân bố vận tốc của nước theo phương pháp tuyến với thành tàu là: v = 516y - 13400y2 (m/s), độ nhớt động lực ở 150C...Nguyễn Tiến Hiếu Giải Tổng áp lực tác dụng là : P = Px2 + Pz2 Thành phần áp lực ngang là : Px = γ n hcx ω x = γ n ( R + R ).R.l 2 mà γ n = ρ n g = 1000.9,81 = 9810( N / m 2 ) 1 ⇒ Px = 9810.(1 + ).1.10 = 147,15(kN ) 2 Thành phần áp lực đứng là : Pz = γ n W = γ n (2.R.R.l − π R 2 l ) 4 mà γ n = ρ n g = 1000.9,81 = 9810( N / m... như nhau (hình vẽ) Biết khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 (kg/m3), g = 9,81 (m/s2) Giải Tổng áp lực tác dụng là : P = Px2 + Pz2 Thành phần áp lực ngang là : Px = γ n hcx1 ω x1 − γ n hcx 2 ω x 2 = γ n ( R.2 R.l − R R.l ) 2 mà γ n = ρ n g = 1000.9,81 = 9810( N / m 2 ) ⇒ Px = 9810.(0,1.2.0,1.100 − Thành phần áp lực đứng là : 13 0,12.100 ) = 14715( N ) 2 Nguyễn Tiến Hiếu Pz = γ n W = γ n ( π R 2 l... của nước là: μ = 0,04 (N.s/m2) Giải du = v’ =200-5000y (cm/s)= 2-50y (m/s) dy Lực ma sát của dòng nước bao quanh bản mỏng là : du F = 2 µ S dy ⇒ = 2.0,04.3.2.(2 - 50.0)= 0,96 (N) F = 0,96 (N) 21/ Xác định gia tốc ɛ của phân tố chất lỏng tại điểm A có toạ độ A(1; 1; 1), nếu chuyển động đó là dừng Cho biết các thành phần vận tốc của chúng là: ux = x2; uy = y2; uz = z2 (m/s) Giải 2 Gia tốc tại điểm A(1,1,1)... lỏng không nén được và chuyển động dừng, nếu các thành phần vận tốc là: ux = -5x; uy = 3y Tại gốc toạ độ thì vận tốc u = 0 Giải ux = -5x; uy = 3y Phương trình vi phân liên tục của chất lỏng không nén được : ∂u x ∂u y ∂u z + + =0 ∂x ∂y ∂z Sử dụng phương trình liên tục ta có : ∂u x = −5 ; ∂x Do đó : - 5 + 3 + ∂u y ∂y =3 ∂u z ∂u = 0 ⇒ z = 2 ⇒ u z = 2z + C ∂z ∂z Tại gốc toạ độ có z = 0 và u = 0 nên 0 =... + 7704,756 2 = 16610( N ) = 16,6(kN ) 15/ Xác định tổng áp lực của chất lỏng tác dụng lên thành chắn OA có chiều cao 12 (m), rộng 6 (m), chiều cao chất lỏng bên thượng lưu là h = 10 (m), hạ lưu là h/2 Môi trường bên trong và 2 bên thành chắn là như nhau (hình vẽ) Biết khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 (kg/m3), g = 9,81 (m/s2) Giải Áp lực của chất lỏng từ phía thượng lưu tác dụng lên thành chắn . Hiếu BÀI TẬP LỚN MÔN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG 1/ Một bể nước có diện tích đáy là S = 10 (m 2 ) , chiều cao của nước trong bể là h = 10 (m), mặt thoáng tiếp xúc với khí trời (hình vẽ). Xác định áp lực. (kg/m 3 ) được gắn vào bản lề O đặt cách mặt nước một khoảng a = 0,4 (m). Tìm góc nghiêng ɑ khi thả thanh gỗ vào nước. Biết khối lượng riêng của nước là 1000 (kg/m 3 ). Giải Gọi chiều dài. lượng riêng của nước là 9810 (N/m 2 ). Giải Áp lực nước tác dụng lên cánh cửa OA là : )(353168,0.3.5,1.9810 2 1 Nbh h hP ncn ==== γωγ Điểm đặt áp lực cách A một khoảng là : 7 Nguyễn Tiến