- •Отчет по лабораторной работе по дисциплине «Гидравлика»
- •Основные физические характеристики:
- •Модели жидкости.
- •Силы, действующие на жидкость.
- •Лабораторная работа № 1 Определение динамической вязкости жидкости
- •Лабораторная работа № 2 Определение температурного коэффициента объёмного расширения жидкости
- •Лабораторная работа № 3 Определение плотности жидкости
- •Лабораторная работа № 4 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерно-строительный институт
институт
Автомобильные дороги и городские сооружения
кафедра
Отчет по лабораторной работе по дисциплине «Гидравлика»
Изучение физических свойств жидкости
Преподаватель __________ Б.И. Кропоткин
подпись, дата инициалы, фамилия
Студент ИЭ 10-11 411012821 __________ В.А. Артемьева
Е.М. Савочкина
Ю.Д. Ковалева
М.М. Каверзина
номер группы номер зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия
Красноярск 2012
С одержание:
Введение ………………...……………………………………………… 3
1.1. Основные физические характеристики ………………………….. 3
1.2. Модели жидкости …………………………………………………. 6
1.3. Силы, действующие на жидкость ………………………………... 7
Лабораторная работа №1. Определение динамической вязкости жидкости…………………………………..…………………………….. 8
Лабораторная работа №2. Определение температурного коэффициента объёмного расширения жидкости ………………….............................. 10
Лабораторная работа №3. Определение плотности жидкости …..….. 11
Лабораторная работа №4. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости …………………………………………………… 12
Список использованных источников …………………………………. 15
Гидравлика является самостоятельным разделом механики, изучает законы равновесия и движения сплошных сред, обладающих свойством текучести, а также механическое взаимодействие этих сред с твердыми телами. К таким средам (физическим телам) относятся все жидкости, то есть капельные жидкости и газы.
Основные физические характеристики:
Плотность р (кг/м3) - это количество вещества, содержащегося в единице объёма.
р = m/V
Плотность газов существенно зависит от температуры и давления, а у капельной жидкости она практически не меняется при колебании внешних условий.
Удельный вес γ (Н/м3) - это сила, с которой количество вещества р притягивается к Земле, то есть сила тяжести.
γ = pg
где g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с2).
Сжимаемость – способность жидкости изменять свой объём под действием приложенной к ней силы. Сжимаемость тела под давлением р характеризуется коэффициентом объёмного сжатия β (м2/Н), а величина, обратная коэффициенту β - это модуль упругости Е (Па):
β = ; Е =
Расширение - изменение объёма тела при изменении его температуры Т, определяется температурным коэффициентом объемного расширения βт (1/К):
βт =
Перечисленные параметры являются общими для всех жидких и твёрдых тел. Но есть специфические свойства, присущие только жидкостям /1 - 4/.
При этом следует иметь в виду, что к жидкостям в широком смысле этого слова относятся и капельные жидкости, и газы, так как они в основном подчиняются одним и тем же физическим законам (за редкими исключениями).
Например, плотность капельной жидкости практически не меняется при колебании температуры и давления, а у газов она существенно зависит от внешних условий.
Текучесть - это способность жидкости неограниченно деформироваться
под действием приложенной силы, так как капельная жидкость и газ в состоянии покоя не воспринимают касательных напряжений.
Вязкостью называется способность жидкой среды при движении сопротивляться сдвигу.
В потоке жидкости, движущемся по направлению горизонтальной оси х, в поперечном сечении (например, по оси у) скорости распределены неравномерно, т.е. наблюдается относительное смещение смежных слоев. Следовательно, происходят деформации сдвига и возникают касательные напряжения (τ). Это явление описал Ньютон, он же сформулировал закон вязкостного трения жидкости:
τ = µ (1)
где коэффициент пропорциональности µ - это характеристика жидкости, называемая динамической вязкостью, Па с.
Из выражения видно, что динамическая вязкость численно равна единичной силе трения τ при градиенте скорости между отдельными слоями потока равном единице. Знак в формуле (1) говорит о том, что два соседних слоя жидкости взаимодействуют друг с другом: один слой, движущийся с большей скоростью, ускоряет другой - знак плюс, а этот другой тормозит первый - знак минус.
Кроме обычных (ньютоновских) жидкостей, для которых характерно уравнение (1), существуют еще аномальные (неньютоновские) жидкости. Для таких жидкостей закон внутреннего трения выражается в виде
τ = µ
где - касательные напряжения в покоящейся жидкости, после преодоления, которых жидкость приходит в движение.
Вязкость зависит от температуры: в капельных жидкостях повышение температуры приводит к уменьшению вязкости, а в газах - наоборот.
Кинематическая вязкость (м2/с) связана с динамической соотношением
(2)
Свободная поверхность капельной жидкости силами молекулярного взаимодействия стягивается до минимума; последние характеризуются коэффициентом поверхностного натяжения Ɠ (Н/м).
Поверхностное натяжение измеряется силой, приходящейся на единицу длины (периметра), а общая сила поверхностного натяжения вычисляется по формуле
Fп = Ɠl,
где Ɠ - единичная сила или коэффициент поверхностного натяжения, Н/м2; l - длина или периметр действия силы, м.
В месте соприкосновения с твердым телом свободная поверхность искривляется: если тело не смачивается жидкостью, то появляется выпуклый мениск, если смачивается - вогнутый. В движущемся потоке жидкости непосредственно у смоченной поверхности русла скорость равна нулю, так как пограничный слой жидкости прилипает к ней и в движении не участвует.