水力学第四版课后习题答案
水力学第四版课后习题答案
【篇一:《水力学》吴持恭课后习题答案】
.20℃的水2.5m,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温
度变化前后质量守恒,即?1v1??2v2又20℃时,水的密
度?1?998.23kg/m38
0℃时,水的密度?2?971.83kg/m3 ?
v2?
3
?1v1?2
?2.5679m
3
则增加的体积为?v?v2?v1?0.0679m3
1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度?增加15%,重度?减少10%,问此时动力粘度?增加多少(百分数)? [解] ? ?????(1?0.15)?原(1?0.1)?原
?1.035?原?原?1.035?原
?
???原
?原
?
1.035?原??原
?原
?0.035
此时动力粘度?增加了3.5%
1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为
u?0.002?g(hy?0.5y2)/?,式中?、?分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求h?0.5m时渠底(y=0)处的切应力。 [解] ?
dudy
?0.002?g(h?y)/?
????
dudy
?0.002?g(h?y)
当h=0.5m,y=0时
??0.002?1000?9.807(0.5?0)
?9.807pa
[解] 木块重量沿斜坡分力f与切力t平衡时,等速下滑
mgsin??t??a
mgsin?au
dudy
???
5?9.8?sin22.620.4?0.45?
10.001
?
??0.1047pa?s
dudy
1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律???沿y方向的分布图。 [解]
,定性绘出切应力
1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm,长度20mm,涂料的粘度?=0.02pa.s。若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。(1.o1n)
[解] ?a??dl?3.14?0.8?10
?fr??
uh
a?0.02?
?3
?20?10
?3
?5.024?10
?5
?5
m
2
500.05?10
?3
?5.024?10?1.01n
1-7.两平行平板相距0.5mm,其间充满流体,下板固定,上板在2pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动,求该流体的动力粘度。
[解] 根据牛顿内摩擦定律,得
???/
dudy
???2/
0.250.5?10
?3
?4?10
?3
pa?s
1-8.一圆锥体绕其中心轴作等角速度??16rad
s
旋转。锥体与固定壁面间的距离?=1mm,用
??0.1pa?s的润滑油充满间隙。锥体半径r=0.3m,高h=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。
[解] 取微元体如图所示
微元面积:da?2?r?dl?2?r?
dudy
dhcos?
切应力:?????
?r?0?
阻力:dt??da 阻力矩:dm?dt?r
m?
?dm
?
?rdt
?
?r?
da
1-9.一封闭容器盛有水或油,在地球上静止时,其单位质量力为若干?当封闭容器从空中自由下落时,其单位质量力又为若干?
[解] 在地球上静止时:
fx?fy?0;fz??g
自由下落时:
fx?fy?0;fz??g?g?0
第二章流体静力学
2-1.一密闭盛水容器如图所示,u形测压计液面高于容器内液面
h=1.5m,求容器液面的相对压强。
[解] ?p0?pa??gh
?pe?p0?pa??gh?1000?9.807?1.5?14.7kpa
2-2.密闭水箱,压力表测得压强为4900pa。压力表中心比a点高0.5m,a点在液面下1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。
[解] pa?p表?0.5?g
p0?pa?1.5?g?p
表??g?4900?1000?9.8??4900pa ??p0?pa??4900?98000?93100 pa p0
2-3.多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为m。试求水面的绝对压强pabs。
[解] p0??水g(3.0?1.4)??汞g(2.5?1.4)??水g(2.5?1.2)?pa??汞g(2.3?1.2)
p0?1.6?水g?1.1?汞g?1.3?水g?pa?1.1?汞g
p0?pa?2.2?汞g?2.9?水
g?98000?2.2?13.6?10?9.8?2.9?10?9.8?362.8kpa
3
3
2-4.水管a、b两点高差h1=0.2m,u形压差计中水银液面高差
h2=0.2m。试求a、b两点的压强差。(22.736n
2
/m)
[解] ?
?
pa??水g(h1?h2)?pb??水银gh2
pa?pb??水银gh2??水
g(h1?h2)?13.6?10?9.8?0.2?10?9.8?(0.2?0.2)?22736pa
3
3
2-5.水车的水箱长3m,高1.8m,盛水深1.2m,以等加速度向前平驶,为使水不溢出,加速度a的允许值是多少?
[解] 坐标原点取在液面中心,则自由液面方程为:z0??
ag
l2
x
当x?? ?a??
??1.5m时,z0?1.8?1.2?0.6m,此时水不溢出 ??
9.8?0.6?1.5
?3.92m/s
2
gz0x
2-6.矩形平板闸门ab一侧挡水。已知长l=2m,宽b=1m,形心点水深hc=2m,倾角?=45?,闸门上缘a处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力。
[解] 作用在闸门上的总压力:
p?pca??ghc?a?1000?9.8?2?2?1?39200n
【篇二:水力学课后答案】
是由老师自己做出来的,其中的每一题的画图都省略了,希望同学们自己在做题过程中补充上完整的图形。
在答案电子话过程中可能会有一些错误,希望同学们可多提宝贵意见。
第二章作业答案
2-9p1?p0??g(1.5?1.0)?pa?53.9kpa
p1abs?p1?pa?151.9kpa p2?p0??g(1.5?0.5)?pa?58.8kpa
p2abs?p2?pa?156.8kpa
z1?
p1p
?z2?2?6.5m ?g?g
2-11 略
2-12
p0??g(2.5?0.9)??hgg(2.0?0.9)??g(2.0?0.7)??hgg(1.8?0.7)?0
p0?265kpa
2-14 受压面为矩形平面p??gch??76.38k n
b?a3
jc??1m4
12
yd?yc?
jc28? yc?910 9
??2?所以,作用点至a点的距离 y?yd
根据合力矩守恒
t?2cos60o?p?yt?84.9kn
2-18p??ghc?
a
??g(h?sin60o)?ab
2
?146.5kn
t?g?sin60o?(gcos60o?p)?f
t?45.9kn
闸门的静水压强分布图为梯形,根据梯形的压力中心距底部距离的计算公式
e?
a2h1?h2() 3h1?h2
h2?hh1?h?asin?
e?1.13m
2-21 仅考虑左侧水:
px1??ghc1?x1?44.1kn (?) pz1??gv1?34.6kn (?)
仅考虑右侧水
px2??gh (?) ?x2?11.03k nc2
pz2??gv2?17.32kn (?)
综合两侧水
px?px1?px2?33.08kn (?)
pz?pz1?pz2?17.32kn (?)总压力
p??37.34kn
tan??
pz
px
2-23 分析上半球
px?0
t?
pz
?
?gv
nn ?g2?[?r2(h?r)??r3]n3
第三章作业答案
3-3
r
q??ud???umax[(1?)2)]d?
0r0
?
r
1
?umax??umax???r4/r02
20?0.212l/s
v?
q
?0.075m/s
0.03
?
3-6 根据连续性方程
q1?q2?q3
v3?4m/s
3-7
根据连续性方程
q1?q2?q3
?2
?4 ?3
?2?1482.3m2?3?370.58m
3-11
建立能量方程
2
p1?1v12p2?2v2
z1???z2??
?油g2g?油g2g
2
z1?z2
2p1?p2v2?v12(?hg??油)
??hp?2.25m?油g2g?油
q???51.1l/s
3-15
在图上d1和d2断面建立能量方程
2
p1?1v12p2?2v2
z1???z2??
?g2g?g2g
z1?z2p2?0
联立连续性方程 v1?1?v?2 2 v2?4.9m/s 在图自由液面和d2断面建立能量方程
2
v2
h??1.23m
2g
3-18 建立能量方程
2
p1?1v12p2?2v2
z1???z2??
?g2g?g2g
z1?1.8mp1?p2?0
连续性方程
z2?1.68m
1.8?v1?(1.8?0.3?0.12)?v2v2?1.3?v1
v1?1.23m/sq?v1?1?5.98m/s
3-20
3
建立的坐标系比较特别,x轴沿着q1方向,y轴与x轴垂直根据
能量方程可知
v?v1?v2?68.1m/s
建立动量方程,沿x轴方向:
?q1v1??q2v2??qvcos60o?0
q1?q2?qcos60o
连续性方程
q1?q2?q
【篇三:水力学课后计算题及答案解析】
>第一章绪论
1-1.20℃的水2.5m,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即?1v1??2v2又20℃时,水的密
度?1?998.23kg/m380℃时,水的密度?2?971.83kg/m3 ?v2?
3
?1v1
?2.5679m3 ?2
则增加的体积为?v?v2?v1?0.0679m3
1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度?增加15%,重度?减少10%,问此时动力粘度?增加多少(百分数)? [解] ? ?????(1?0.15)?原(1?0.1)?原
?1.035?原?原?1.035?原
???原1.035?原??原
???0.035
?原?原
此时动力粘度?增加了3.5%
1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为
u?0.002?g(hy?0.5y)/?,式中?、
2
?分别为水的密度和动力粘度,h为水深。试求h?0.5m时渠底
(y=0)处的切应力。
[解] ?
du
?0.002?g(h?y)/? dy
du
?0.002?g(h?y) dy
????
当h=0.5m,y=0时
??0.002?1000?9.807(0.5?0)
?9.807pa
2
速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm,斜坡角22.62 (见
图示),求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力f与切力t平衡时,等速下滑
mgsin??t??a
du
dy
??
mgsin?5?9.8?sin22.62
?
a0.4?0.45??0.001
??0.1047pa?s
1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律???性绘出切应力沿y方向的分布图。 [解]
du
,定dy
1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm,长度20mm,涂料的粘度?=0.02pa.s。若导
线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。(1.o1n)
[解] ?a??dl?3.14?0.8?10?3?20?10?3?5.024?10?5m2
?fr??
u50
a?0.02??5.024?10?5?1.01n ?3h0.05?10
1-7.两平行平板相距0.5mm,其间充满流体,下板固定,上板在
2pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动,求该流体的动力粘度。[解] 根据牛顿内摩擦定律,得
???/
du dy
0.25?3
?4?10pa?s ?3
0.5?10
???2/
1-8.一圆锥体绕其中心轴作等角速度??16rad
旋转。锥体与固定壁面间的距离?=1mm,
用??0.1pa?s的润滑油充满间隙。锥体半径r=0.3m,高h=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。(39.6n〃m)
[解] 取微元体如图所示
微元面积:da?2?r?dl?2?r?切应力:???
dh
cos?
du?r?0
??
dy?
阻力:dt??da 阻力矩:dm?dt?r
m??dm??rdt??r?
da
第二章流体静力学
2-1.一密闭盛水容器如图所示,u形测压计液面高于容器内液面
h=1.5m,求容器液面的相对压强。
[解] ?p0?pa??gh
?pe?p0?pa??gh?1000?9.807?1.5?14.7kpa
2-2.密闭水箱,压力表测得压强为4900pa。压力表中心比a点高0.5m,a点在液面下1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。
[解] pa?p表?0.5?g
p0?pa?1.5?g?p
表??g?4900?1000?9.8??4900pa ??p0?pa??4900?98000?93100 p0pa
2-3.多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为m。试求水面的绝对压强pabs。
[解] p0??水g(3.0?1.4)??汞g(2.5?1.4)??水g(2.5?1.2)?pa??汞g(2.3?1.2)
p0?1.6?水g?1.1?汞g?1.3?水g?pa?1.1?汞g