Определим как рассчитывается сила гидростатического давления на плоскую стенку, которая наклонена под углом , при одностороннем воздействии жидкости . Одну координатную ось направим вдоль стенки, а другую по линии пересечения стенки со свободной поверхностью. Для удобства развернем проекцию стенки в плоскость чертежа. Выделим на ней фигуру площадью . Между любой координатой у и глубиной погружения h существует следующая связь: .
Рисунок - К определению силы давления на плоскую стенку.
На каждый бесконечно малый элемент площади действует элементарная сила , но давление в центре тяжести равно .
Тогда элементарная сила .
Суммарная сила давления на всю площадь со может быть получена интегрированием по площади :
,
где - статический момент площади относительно оси ОХ.
Известно, что статический момент площади равен произведению координаты центра тяжести на площадь фигуры:
,
откуда можно записать, что суммарная сила гидростатического давления равна:
или ,
где - давление в центре тяжести.
Таким образом, сила гидростатического давления на плоскую поверхность равна произведению гидростатического давления в центре тяжести этой поверхности на ее площадь.
Центром давления называется точка приложения полной силы гидростатического давления, действующей на данную поверхность.
Для определения положения центра давления воспользуемся известной теоремой статики: момент равнодействующей силы равен сумме моментов сил ее составляющих.
Т.е. .
Из этого выражения можно найти искомую координату центра давления (точки D):
,
где - момент инерции площади относительно оси ОХ.
Но момент инерции относительно любой оси может быть выражен через момент инерции относительно центральной оси (оси, проходящей через центр тяжести фигуры).
,
где а - расстояние между осями (в нашем случае )
Тогда или .
Используя уравнение связи между глубиной h и координатой y, получим уравнение для определения глубины погружения центра давления:
.
Это выражение показывает, что центр давления лежит всегда ниже центра тяжести (кроме давления на горизонтальную плоскость, когда они совпадают).
Поможем написать любую работу на аналогичную тему
Реферат
Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на плоские стенки.
От 250 руб
Контрольная работа
Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на плоские стенки.
От 250 руб
Курсовая работа
Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на плоские стенки.
От 700 руб