静水压强实验完成版

§1-1卜水压强实验(ExperimentofStasticHydraulicsPresstire一、实验目的要求、1、掌握用测压管测量流体静压强的技能；2、验证不可压缩流体静力学基本方程;3、 通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。4、 巩固绝对压强、相对压强、真空度概念。二、实验装置、图1.1图1.1静水压强实验装置图1、测压管；2、带标尺测压管；3、连通管;4、真空测压管;5、U型测压管；6、通气阀；7、加压打气球；8、截止阀；9、油柱；10、水柱；11、减压放水阀。

说明：1、 所有测压管液面标高均以标尺（测应管零读数为基准；2、 仪器铭牌所注FB、、C、、D系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准点，则FB、VC、、D亦为ZB、ZC、ZD；3、 本仪器所有阀门旋柄顺管轴线为开。三、实验原理、1、在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程为:Z+丫=const或： p=p0+『•h （1.1）式中：z——被测点在基准面以上的位置高度；p——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同;p0——水箱中液面的表面压强；液体容重;被测点的液体深度。另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面原理可得油的比重有下列关系:（1.2）（1.2）图1.2图1.3图1.2据此可用仪器直接测得

四、实验方法与步骤、1、搞清仪器组构及其用法，包括:1） 阀门开关；2） 加压方V——关闭所有阀门（包括截止阀然后用打气球充气；3） 减压方V——开启筒底阀11放水；4） 检查仪器是否密-一加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。2、记录仪器编号及各常数（记入坦）。五、实验数据记录及分析1、量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示）1）打开通气阀）（此时〃0=0），记录水箱液面标盏0和测管2液面标高7H（此时匕==H）；记录：V广VH=9.40cm气=9.8X10-3N/cm3VB= 2.10cmVC=-2.90cmVD= -5.90cmP=P相对压强：P=P—P=0P=P+yh=P+y(V-V)Bawaw0BP=P+yh=P+y(V-V)Caw a w 0 CP=P+yh=P=P+yh=P+y(V-V)Bawaw0BP=P+yh=P+y(V-V)Caw a w 0 CP=P+yh=P+y(V-V)Daw a w 0 D2）关闭通气阀）及截止阀8,加压使形就0>0，测记V0及Vh记录：条件：〃。>0 单位：（cm）标高次数123V 0 9.209.609.4012.9031.4022.30P0>0即加压时，次数1：

P=P+yh=P+y(V-V)AawawH0P=P+yh=P+y(V-V)BawawHBP=P+yh=P+y(V-V)Caw a wH CP=P+yh=P+y(V-V)Daw a wH D次数P=P+yh=P+y(V-V)AawawH0P=P+yh=P+y(V-V)BawawHBP=P+yh=P+y(V-V)Caw a wH CP=P+yh=P+y(V-V)Daw a wH D次数2：~ 一__Px=Pa~P=21.80(如•邛)~Pb=P-P=29.30(cm•y)~P=P一P=34.30(cm•y)CCa w~Pd=Pd-P=37.30(cm•y)Pa=P-P=21.80(cm•y)~Pb=P-P=29.30(cm•y)~P=P-P=34.30(cm•y)~Pd=Pd-P=37.30(cm•y)选择一基准面验证（以次数3为例）同一静止液体内的任意二点（2）的（z+—）为常数。z+—）为常数。yz+—c=V+P=31.4(cm•y)P~z+—d=V+P=31.4(cm•y)3）打开放水阀1,使形漩0<0（要求其中一次'<0，即Vh<V3）打开放水阀1,使形漩0<0（要求其中一次'<0，即Vh<VB），测记V0及VHP<0即减压时，0次数1：P=P+yh=P+y(V-V)AawawH0P=P+yh=P+y(V-V)BawawHBP=P+yh=P+y(V-V)Caw a w H CP=P+yh=P+y(V-V)Daw a w H D相对压强：Pa=P-P=—3.10(cm•y)~相对压强：Pb=P-P=4.20(cm•y)~相对压强：Pc=Pc~P=9.20(cm•y)相对压强：Pd=Pd-P=12.20(cm•y)次数2次数2： (对应)~ 一一PA=PA-P=—8.60(cm・y)~P=P—P=-1.30(cm・y)~P=P-P=3.70(cm•『)CCa w~P=P-P=6.70(cm•y)次数3：~P^=PA-P=-5.90(cm•y)~P=P—P=1.40(cm•y)~P=P—P=6.40(cm•y)~P=P—P=9.40(cm•y)选择一基准面验证（以次数3为例）同一静止液体内的任意二点（2）的（z+p）为常数。yP- ~ …， 、z+—c=V+P=3.50（cm•y）P~z+—d=V+P=3.50（cm•y）即验证：zc=zd=常数2、测定油比重°。1）开启通气磷，测记V0记录：V=9.40cmO2）关闭通气磷，打气加压P°>0），微调放气螺母依型管中水面与油水交界面齐平（1图），测记"。及VH（此过程反复进行三次）记录：单位：（cm）标高次数标高次数1V O 9.4018.00239.389.4217.8018.20平均值：V=（9.40+9.38+9.42）+3=9.40（cm）0V=（18.00+17.80+18.20）+3=18.00（cm）_ Hh = = =一一一一—一一1的均值：h=V—V=18.00—9.40=8.60（cm）1H03）打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水降压（〃0<0），使U型管中的水面与油面齐平（图3），测记V0及Vh（此过程亦反复进行三次）

记录：单位：（cm记录：单位：（cm）标高次数1V 0 7.509.40237.507.409.609.40V=(9.40+9.60+9.40)+3牝9.47(cm)H平均值：%V=(9.40+9.60+9.40)+3牝9.47(cm)Hh = == _______h2的均值：h=V-V=9.47—7.50=1.97(cm)s=L=Jh^-x10-2=0.0081(N/cm3)经查阅可知油的容重：s=0.0080（N/cm3）r= 标x100吒=1.2500六、实验分析与思考题、1、实验分析:1）若再备一根直尺，如何采用最简便的方法测定最简单的方法是用直尺分别测量水箱内通大气情况管，5油水界面至水面和油水界面至油面的hhyh=yhy垂直高度小和0，由式ww、0求得0。2）如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响设被测液体为水如测压管太细测D压管液面因毛细现象而升高会造成测量误差毛细高度由下式计算:4。4。cos0h= dy式中，b为表面张力系数;为液体容重;』为测压管内径/为毛细升高。常温U=20°C）的水，b=7.28dyn/mm,，=0.98dyn/mm3。水与玻璃的浸润角很小，可认为cos°=1.0。于是有7 29.7h= 由（h、d单位均xmm）一般来说，当玻璃测压管的内径大于mm时，毛细影响可忽略不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度也较静水小；当采用有机玻璃管作测压管时，浸润大，其/"较普通玻璃管小。如果用一根测压管测量液体相对压差则毛细现象无任何影响因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。3）过C点作一水平面，相对箫2、5及水箱中液体而言，这个水平面是否等压面？哪一部分液体是同一等压面？不全是等压面，他仅相对管2及水箱中的而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面①重力液体;②静止;③连通;④连通介质为同一均质液体⑤同一水平面。上述问题中，管5与水箱之间不符合条件④因此，相对管5和水箱中的液体而言该水平面不是等压面。2、实验思考题1） 同一静止液体内的测管水头线是一根什么线？答：测压管水头指Z+P，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直Y高度。测压管水头线指测压管液面的连线。从实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。2） 当p/0时，试根据记录数据，确定真空度大小及所在区域。答：以当p0<0时，第2次B点量测数据（表1.1）为例，此时十=-0.6cm<0，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（1）过测压