11a Rõhk seisvas vedelikus

1. Hüdrostaatika11. Rõhk seisvas vedelikus12. Pascali seadus13. Ühendatud anumad14. Archimedese seadus15. Rõhujõud kaldpinnale16. Rõhujõud kõverpinnale17. Suhteline tasakaal18. Püstuvus

11a Ülevaade

Vedelike füüsikalised omadusedRõhu mõõtmineHüdrostaatika põhivõrrandRõhuepüürid

11a ÕpiväljundidTeadmised

○ mis on hüdrostaatiline rõhk

○ mis on hüdrostaatika põhivõrrand

○ mis on ülerõhk, vaakum○ mis on põhilised

vedelike füüsikalised omadused

Oskused○ arvutada ülerõhku,

vaakumit○ epüüri järgi määrata

rõhku punktis, vedeliku tihedust

11a Kirjanduse loetelu

[1] Hüdraulika ja pumbad. Aleksander Maastik jt. [2] Hüdromehaanika. K. Laigna[3] Hüdraulika. L.Tepaks[4] Hüdraulika. J. Rabinovitš

[5] Гидравлика. Р.Р. Чугаев[6] Гидравлика. А.И. Богомолов, К.А. Михайлов[7] Гидравлика. Е. З. Рабинович[8] Гидравлика. И.З. Френкель

[9] Engineering fluid mechanics. W.P. Graebel[10] Understanding Hydraulics. L.Hamill

[1] lk 17-27, lk 31 - par.2.10,

[2] lk 21-28, 36-38[3] lk 14-22, lk 30-33[4] lk 21-25, 29 ja 52-54

[5] стр. 32-43[6] стр. 22-29, 40-44

[7] стр 21-23, 28-29, 48-50[8] стр. 32-39, 42

[9] p. 8-16, 41-45

[10] p.1-8

TerminidRõhk - jõu intensiivsus pindala ühikule (Pa). Surve - vedelikusamba kõrgus (m).

Massijõud - sõltuvad massist (raskusjõud, inertsijõud, tsentrifugaaljõud)Pinnajõud - sõltuvad pindalast (rõhujõud, hõõrdejõud)

Atmosfäärrõhk - merepinnal valitsev rõhk, ca 100 kPa.Absoluutrõhk - kogurõhk süsteemisÜlerõhk - rõhk süsteemis, mis on üle atmosfäärrõhu. Vaakum - alarõhk, puudujääk atmosfäärrõhuni.

Piesomeeter - peentoru vedeliku rõhu mõõtmiseks (lahtine). Manomeeter - riist vedeliku rõhu mõõtmiseks (kinnine). Rõhuepüür - joonis, mis näitab rõhu jaotust pinnale.

Vedelike füüsikalised omadused

Kindel ruumala, kuju puudub;Jahtumisel tahkestub, kuumenemisel aurustub; Raske kokku suruda; Pidev võõristeta ja tühikuteta keskkond;

Vedelike füüsikalised näitajad

Tihedus (kg/m3) - ruumala ühiku mass. Erikaal (N/m3) - ruumala ühiku kaal. Viskoossus - omadus takistada oma osakeste liikumist üksteise suhtes: dünaamiline (Pa.s), kinemaatiline (m2/s)Kokkusurutavus - ruumala muutus rõhu muutumisel: mahtkokkusurutavustegur (Pa), mahtelastsusmoodul (Pa-1)Soojuspaisumine: ruumpaisumistegur (K-1)

Vedelike füüsikalised näitajadtemp, C tihedus, kg/m3 kinemaatiline

viskoossus, 106 m2/sdünaamiline

viskoossus, 103 Pa.s

Magevesi 4 1000 1,567 1,567

Magevesi 20 998,2 1,007 1,005

Magevesi 30 995,64 0,804 0,801

Magevesi 60 983,21 0,477 0,469

Merevesi 15 1025

Petrooleum 15 790-820 2,4...3,0 2,17

Nafta 15 700-900 8,1...9,3 7...8

Masuut 15 890-919 50...1000 45...900

Elavhõbe 0 13600 0,11 1,54

Bensiin 15 0,93 0,650

Näide - viskoossus

Näide - tihedus

Näide - tihedus

Küsimused

Mis on vedeliku viskoossus?Millest sõltub tihedus?Kuidas saab muuta kokkusurutavust?

Rõhk on jõu intensiivsus pindala ühiku kohta. Rõhu ühikud - paskalid.

1 Pa = 1 N / 1 m2

Rõhu mõõtmine

Manomeeter

Toruga ühendatud kinnine mõõteriist

Membraanmanomeeter

Rõhkude vahe sees ja väljaspool.

Kolbmanomeeter

Rõhkude vahe kolvi all ja peal

Vedrumanomeeter

Rõhkude vahe paremalt ja vasakult

Piesomeeter

Lahtine mõõteriist

Geotehniline piesomeeter

Pinnasevee horisondi määramiseks

Hüdrostaatiline rõhk vedelikus muutub lineaarselt. Sügavuse suurenemisel rõhk kasvab.

Vedelik on tasakaalus, kui kõikide jõudude summa võrdub nulliga. Jõud võivad olla pinna- või massijõud. Pinnajõud sõltuvad sellest, mis pinnale mõjub rõhk; massijõud sõltuvad massist.

Rõhu arvutamine

SI Süsteem

Rõhu mõõtmine - ühikud

Hüdraulikas arvuta ainult meetrites, kilogrammides, sekundites ja njuutonites.

Kui kasutad ühikuid nagu bar, liiter, mm, cm, kN, siis võib tekkida viga.

Kõik ühikud peavad olema samas süsteemis.

Ülerõhu arvutamisel ei ole vaja arvestada atmosfäärrõhku.

Vaakumit saab arvutada, kus atmosfäärrõhust (p0) lahutada absoluutrõhku.

Absoluutrõhk on kogu süsteemis valitsev rõhk.

Ülerõhk ja vaakum

Ülerõhk ja vaakum

Näide - manomeetri kasutamine

Piima tootmine. Lüpsiseadmed

Küsimused

Mille poolest manomeeter erineb piesomeetrist?Kuidas saab mõõta rõhku lahtises anumas?Kinnises anumas?

Hüdrostaatika põhivõrrand

Hüdrostaatika põhivõrrand on p = ρghp - hüdrostaatiline rõhk, Paρ - vedeliku tihedus, kg/m3

g - raskuskiirendus, 9,81 m/s2

h - punkti sügavus, m

Näide

Sügavus 6 m, vee tihedus 1000 kg/m3. Kui suur on rõhk põhja juures?

Lahenduskäik:1. Olukord on hüdrostaatiline, rakendame hüdrostaatika põhivõrrandit2. p = ρgh3. p = 1000 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 6 m = 60 000 Pa

Küsimused

Millest sõltub rõhk seisvas vedelikus?Mis tingimusel kehtib hüdrostaatika põhivõrrand?

Rõhuepüürid

Rõhuepüür näitab rõhu jaotust pinnale (seinale).Jooned (või nooled) on alati risti selle pinnaga, millele mõjub rõhk. Joone pikkus on võrdeline rõhu väärtusega selles punktis.

Rõhuepüüri pindala

Rõhuepüüri järgi saab määrata mitte ainult rõhu väärtust, vaid ka rõhujõudu. Rõhujõud on võrdeline epüüri (või selle osa) pindalaga.

Rõhuepüür: kinnine anum

Antud epüür. Tuleb leida rõhku punktis T.

1. Leida vajalik sügavus, nt 5,5m

Näide - epüüri kasutamine

T

2. Määrata punkt seinal, mis vastab sellele sügavusele

Näide - epüüri kasutamine

5,5 mT

3. Võtta joont, mis on risti seinaga antud punktis

4. Mõõta joone pikkust

Näide - epüüri kasutamine

5,5 mT

5. Vaadata skaala järgi rõhu väärtust

55 kPa

Näide - epüüri kasutamine

T

Küsimused

Mis on hüdrostaatika põhiülesanne?Kuidas defineeritakse rõhk vedelikus?Millistel tingimustel on vedelik tasakaalus?Millest sõltub hüdrostaatiline rõhk?Kuidas iseloomustada pinnajõudu ja massijõudu vedelikus?Kuidas määratakse absoluutne rõhk, ülerõhk, vaakum vedelikus?Millisele rõhule vastab üks tehniline, füüsikaline atmosfäär?Milleks kasutatakse manomeetrit, piesomeetrit?

Kontrolli oma teadmisi

12 m

50 kPa

Kui suur on rõhk, vedeliku tihedus?

Kontrolli oma teadmisi

6 m

50 kPa

Kui suur on rõhk, vedeliku tihedus?