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1、1-1 静水压强实验 （Experiment of Stastic Hydraulics Pressure）一、实验目的要求、1、掌握用测压管测量流体静压强的技能；2、验证不可压缩流体静力学基本方程；3、通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。4、巩固绝对压强、相对压强、真空度概念。二、实验装置、 图1.1 静水压强实验装置图1、测压管；2、带标尺测压管；3、连通管；4、真空测压管；5、U型测压管；6、通气阀；7、加压打气球； 8、截止阀；9、油柱；10、水柱；11、减压放水阀。说明：1、 所有测压管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；2、 仪器铭牌所
2、注、系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准点，则、亦为、；3、 本仪器所有阀门旋柄顺管轴线为开。三、实验原理、1、在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程为：+ = 或： （1.1）式中： 被测点在基准面以上的位置高度； 被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； 水箱中液面的表面压强； 液体容重； 被测点的液体深度。 另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面原理可得油的比重有下列关系： = = （1.2） 据此可用仪器直接测得四、实验方法与步骤、1、搞清仪器组构及其用法，包括：1）阀门开关；2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气；3）减
3、压方法 开启筒底阀11放水；4）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。2、 记录仪器编号及各常数（记入表1.1）。 五、实验数据记录及分析1、量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示）。1）打开通气阀6（此时0=0），记录水箱液面标高和测管2液面标高（此时=）； 记录： = 9.810-3 = 2.10 = -2.90 = -5.90 相对压强： 相对压强： 相对压强： 相对压强：2） 关闭通气阀6及截止阀8，加压使形成00，测记及； 记录： 条件：00 单位：（cm） 标高次数1239.209.609.4012.9031.4022.
4、3000即加压时，次数1： 相对压强： 相对压强： 相对压强： 相对压强：次数2： 次数3： 选择一基准面验证:（以次数3为例） 同一静止液体内的任意二点（C、D）的（ ）为常数。 即验证： =常数3） 打开放水阀11，使形成00（要求其中一次 ，即），测记及。 记录： 条件：00 单位：（cm）标高次数1239.409.409.406.300.803.5000 即减 压时，次数1： 相对压强： 相对压强： 相对压强： 相对压强：次数2： （对应 ） 次数3： 选择一基准面验证:（以次数3为例） 同一静止液体内的任意二点（C、D）的（ ）为常数。 即验证： =常数2、测定油比重。1） 开启通气
5、阀6，测记； 记录： 2） 关闭通气阀6，打气加压（00），微调放气螺母使U型管中水面与油水交界面齐平（图1.2），测记及（此过程反复进行三次）； 记录： 单位：（cm）标高次数1239.409.389.4218.0017.8018.20平均值： 的均值：3）打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（00），使U型管中的水面与油面齐平（图1.3），测记及（此过程亦反复进行三次）。记录： 单位：（cm）标高次数1237.507.507.409.409.609.40平均值： 的均值： 经查阅可知油的容重： 六、实验分析与思考题、1、实验分析：1）若再备一根直尺，如何采用最简便
6、的方法测定0 ？最简单的方法是，用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度和，由式求得。2）如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响 ？设被测液体为水，如测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，会造成测量误差，毛细高度由下式计算： 式中，为表面张力系数；为液体容重；为测压管内径；为毛细升高。常温（=20）的水，=7.28，=0.983。水与玻璃的浸润角很小，可认为cos=1.0。于是有 （、单位均为）一般来说，当玻璃测压管的内径大于10时，毛细影响可忽略不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度也较静水小；当采用有机玻璃管作测压管时，浸润角较大，其较普通玻璃
7、管小。如果用一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 3）过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是否等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，他仅相对管1、2及水箱中的而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：重力液体；静止；连通；连通介质为同一均质液体；同一水平面。上述问题中，管5与水箱之间不符合条件，因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。2、实验思考题：1）同一静止液体内的测管水头线是一根什么线？答：测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测
8、压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。从实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。2）当B0时，试根据记录数据，确定真空度大小及所在区域。答：以当时，第2次B点量测数据（表1.1）为例，此时，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。（2）同理，过箱顶小杯的液面作一水平面，测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。（3）在测压管5中，自水面向下深度为的一段水注亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等，均为。
