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

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