Pobierz prezentację
1
Parcie hydrostatyczne (napór hydrostatyczny)
Hydraulika Prawo Pascala Parcie hydrostatyczne (napór hydrostatyczny) Wypór hydrostatyczny Pływanie ciał
2
Prawo Pascala Zmiana ciśnienia w jakimkolwiek punkcie zamkniętej objętości płynu powoduje taką samą zmianę ciśnienia w każdym punkcie tej objętości płynu. To nie oznacza, że w każdym punkcie objętości cieczy panuje takie samo ciśnienie. Ciśnienie w określonym punkcie X zależy od ciśnienia wywołanego na wlocie do zbiornika i od ciśnienia hydrostatycznego tworzonego przez warstwę cieczy nad tym punktem X. px = pW + g(zw-zx) Tylko w wypadku małych zbiorników i bardzo dużych wartości nadciśnienia można pomijać ciśnienie hydrostatyczne cieczy w zbiorniku!
3
PRASA HYDRAULICZNA – ZASADA DZIAŁANIA
Prawo Pascala PRASA HYDRAULICZNA – ZASADA DZIAŁANIA
4
PRASA HYDRAULICZNA – ZASADA DZIAŁANIA
Prawo Pascala PRASA HYDRAULICZNA – ZASADA DZIAŁANIA S – pole powierzchni tłoka
5
Parcie hydrostatyczne
Powstawanie sił parcia hydrostatycznego
6
Parcie hydrostatyczne Siły parcia hydrostatycznego:
Parcie hydrostatyczne to siła nacisku, jaką wywiera ciecz na daną powierzchnię. Siła ta jest prostopadła (normalna) do danej powierzchni. Jak każda siła, parcie hydrostatyczne jest wielkością wektorową (ma kierunek i zwrot).
7
Parcie hydrostatyczne
Z reguły rozpatrujemy naczynia (zbiorniki) otoczone powietrzem atmosferycznym atmosfera atmosfera
8
Parcie hydrostatyczne
Rozkład ciśnienia w pionie Ciśnienie absolutne w cieczy na dowolnej głębokości h, gdy nad powierzchnią cieczy panuje ciśnienie atmosferyczne pat : Część hydrostatyczna: Ciśnienie absolutne na dnie naczynia:
9
Parcie hydrostatyczne
Obliczanie siły parcia hydrostatycznego na dno naczynia A – pole powierzchni dna Siła od strony cieczy: atmosfera Siła od spodu dna (od zewnątrz): atmosfera Parcie hydrostatyczne wypadkowe (netto) :
10
Rozkład ciśnienia hydrostatycznego (i jednostkowych sił parcia)
Parcie hydrostatyczne Rozkład ciśnienia hydrostatycznego (i jednostkowych sił parcia) oraz położenie wypadkowych sił parcia hydrostatycznego na dnie i na ściance naczynia
11
Parcie hydrostatyczne
Obliczanie siły parcia hydrostatycznego na dowolnie nachyloną powierzchnię płaską Parcie hydrostatyczne: zc – głębokość, na której znajduje się środek ciężkości rozpatrywanej powierzchni phc – ciśnienie na głębokości zc A – pole rozpatrywanej powierzchni Kąt α nie ma znaczenia! (Wzór zachowuje ważność także dla powierzchni poziomych i pionowych)
12
Parcie hydrostatyczne
Przykład obliczeniowy Na rysunku jest przedstawiony w dwóch rzutach otwarty zbiornik z wodą. Wymiary liniowe są podane w milimetrach. Obliczyć parcie hydrostatyczne na pokrywę włazu znajdującego się u dołu zbiornika. Rozwiązanie: Zagłębienie środka ciężkości pokrywy: Ciśnienie hydrostatyczne na poziomie środka ciężkości pokrywy: Parcie na pokrywę:
13
Wyznaczanie siły wyporu
Wypór hydrostatyczny Wyznaczanie siły wyporu Parcia boczne znoszą się. Parcie od góry: Parcie od dołu: Siła wyporu: h·A - objętość ciała, a tym samym objętość wypartej wody Vww ρ·g·Vww - ciężar wypartej wody Gww
14
Warunek pływania na powierzchni albo w zanurzeniu
Pływanie ciał Warunek pływania na powierzchni albo w zanurzeniu Ciało pływa częściowo wynurzone Ciało pływa zanurzone na dowolnym poziomie Ciało spoczywa na dnie
15
Równowaga ciała zanurzonego
Pływanie ciał Równowaga ciała zanurzonego G – ciężar Wm – siła wyporu Warunkiem równowagi trwałej jest to, by punkt przyłożenia wektora wyporu (Sw) leżał powyżej środka ciężkości (Sc). trwała obojętna chwiejna
16
(wtedy para sił W i G przywraca poprawną pozycję statku)
Pływanie ciał Równowaga ciała pływającego na powierzchni cieczy Sc – środek ciężkości G – ciężar Sw – punkt przyłożenia siły wyporu w przechyle W – siła wyporu M – metacentrum m - odległość metacentryczna Warunek równowagi trwałej: m > 0 (wtedy para sił W i G przywraca poprawną pozycję statku) Ciało pływające (np. kadłub statku) w chwilowym przechyle
17
Dziękuję za uwagę Materiały źródłowe:
[1] Mitosek M.: Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska, OWPW, Warszawa 2014
