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  • 02静水压强量测实验报告

    时间:2020-11-15 12:34:20 来源:蒲公英阅读网 本文已影响 蒲公英阅读网手机站

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     静水压强量测实验报告

     一、实验原理

     1. 根据流体平衡规律,在重力场中静止液体的压强分布可表示为:

      Cgpz  , 即在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。

     2. 测压管的一端接大气,这样就把测管水头揭示出来了。再利用液体的平衡规律,可知连通的静止液体区域中任何一点的压强,包括测点处的压强。这就是测压管量测静水压的原理。

     3. 压强水头gp和位置水头 z 之间的互相转换,决定了液柱高和压差的对应关系:h g p    .在压差相同的情况下,不同的液体对应不同的液柱高。用这个原理可以测定液体的重度。

     二、实验装置

     1. 在一全透明密封有机玻璃箱内注水,并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连,调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀 K 1 ,另从孔口 K 2 接出管子与测压排中的三个 U 形比压计中的测管 1,3,5 相通,U 形比压计 1-2 与水箱不连通,内装液体为未知液体,未知可能大于水的密度也可能小于水的密度,U 形比压计 3-4、5-6 在测点 A 和 B(底部)与水箱接通。从开关 K 3 接出的管子插入另一容器中的染色水中。

     打开 K 1 时,水箱内液体的表面压强为大气压,当 K 1 关闭时,可通过升降调压筒调节水箱内液体的表面压强,使它高于或低于大气压。

     实验设备简图:

     三、实验目的和要求

     1. 通过实验加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测管水头的概念。

     2. 通过实验加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测管水头的概念。

     3. 验证静止液体中,不同点对于同一基准面的测压管水头为常数,即 Cgpz  。

     4. 实测静水压强,掌握静水压强的测量方法。

     5. 观察真空现象,加深对真空压强、真空度的理解。

     6 6. . 测定未知液体的重度。

     四 、实验步骤 7. 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。

     8. 熟悉仪器,测记有关常数。

     9. 将调压筒放置适当高度,打开排气阀 K 1 ,使水箱内的液面与大气相通,此时液面压强p 0 =p a

     .待水面稳定后,观察各测管中的液面位置,以验证等压面原理。

     10. 关闭排气阀 K 1 ,将调压筒升高至最高位置。此时水箱内液面压强 p 0 >p a

     ,观察各测点压差计的压差变化,并测记各测管的液面标高,完成第一次实验。将调压筒稍稍降低,再做两次实验,并测记各测管的液面标高,确保前三组实验的圆桶内部压力大于外界大气压。

     11. 继续将调压筒降低至三个不同的位置,确保在后三组实验中,水箱内液面压强 p 0 <p a

     .观察各测点压差计的压差变化,并测量记录各测管的液面标高,确保后三组实验的圆桶内部压力大于外界大气压。

     五 、实验数据与处理

     仪器编号:

     5

     有关常数:A 点高程 A =

      9.7

     cm,B 点高程 B =

     0

      cm,水 = 1.0×10 -3

     kg/cm 3

     测管液面高程读数记录

     工况 测次 1

     (cm) 2

     (cm) 3

     (cm) 4

     (cm) 5

     (cm) 6

     (cm) 0(Kpa)

     1

     4.65

     15.31

     23.05 39.95

     22.95 39.70

     1.9 p p a0  2

     6.40

     13.30

     22.90

     34.09 22.85

     33.90 1.3

     3

     9.00

     10.71

     22.80

     25.65 22.60

     25.50 0.5

      1

     11.35

     8.45

     22.65

     17.90 22.50

     18.31 -0.5 p p a0  2

     13.30

     6.53

     22.50

     12.50 22.40

     12.48 -1.1

     3

     15.02

     4.81 22.40

      7.20 22.30

     7.16 -1.5

     实验结果:

     静水压强量测结果

     工况 测次 ) (5 6 0    g p水(N/cm 2 ) ) (A Ag p    6 水 (N/cm 2 ) ) (B Bg p    6 水 (N/cm 2 ) 1 25 6水 未知        (kg/cm 3 )

     1 0.16 0.29 0.39 0.0016 p p a0  2 0.11 0.24 0.33 0.0016

     3 0.03 0.15 0.25 0.0017

     1 -0.04 0.08 0.18 0.0014 p p a0  2 -0.10 0.03 0.12 0.0015

     3 -0.15 -0.02 0.07 0.0015

     六 、分析思考题

     1. 重力作用下的静止液体压强分布的基本规律是什么?从实验结果举例说明。

     2. 如何利用测压管量测静止液体中任意一点的压强(包括液面压强)? 3. 相对压强与绝对压强、相对压强与真空是什么关系? 4. 表面压强0p的改变,基准面 O-O 线位置的改变,对 A、B 两点的位置水头与压强水头有什么影响? 解:以水中的点为研究对象,水面压力对其受到的压力没有影响,因为改点各个方向均受到了传递过来的水面压力、相互抵消了。同理,以水底的点为研究对象,水对点造成的压力要加上水面压力。压强单位 Pa,水头也用于度量压强大小,单位 m。

     5. 如何选取等压面?U 形比压计 1-2(装油)与 U 形比压计 3-4(装水)中位于同一水平面上的液体测点压强是否相同? 6. U形比压计 3-4 和 U形比压计 5-6 在量测静水压时的作用是否相同?能否省略其中的一个? 解:U 形比压计 3-4 和 U 形比压计 5-6 在量测静水压时的作用不相同。不能省略其中的一个。

     7. 如果水箱和调压筒液面也有标尺显示,能否将 U 形比压计 3-4 和 U 形比压计 5-6 都省略? 解:不能省略。

     8. 试分析产生量测误差的原因,并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差。

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