水力学 静水压强演示实验
水力学 静水压强演示实验
Δp = ρgΔh .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。
实验设备
如图所示，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K1，另从孔口K2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，内装液体为油， ρ 油 < ρ 水 ，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K3接出的管子插入 另一容器中的染色水中。
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。
z 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。
z
压强水头 p ρg
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：
实验数据记录
仪器编号：
有关常数：A点高程 ∇ A =
cm，B点高程 ∇B =
cm， ρ 水 = 1.0×10-3 kg/cm3
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)
1
p0 > pa2#源自1p0 < pa
2
#
静压-2
实验结果
静水压强量测结果
a点高程10103kgcm测管液面高程读数记录工况静压2实验结果静水压强量测结果工况表面压强的改变基准面oo线位置的改变对ab两点的位置水头与压强水头有什么影响
静水压强量测实验
静水压强量测实验一、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、 仪器铭牌所注B ∇、C ∇、D ∇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B ∇、C ∇、D ∇亦为B z 、C z 、D z ； 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：z + γp=const 或： h p p ⋅+=γ0 （1.1） 式中： z —— 被测点在基准面以上的位置高度；p —— 被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； 0p —— 水箱中液面的表面压强；γ —— 液体容重；h —— 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0s 有下列关系：0s = ϖγγ0 = 211h h h + （1.2）据此可用仪器直接测得0s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）。
3、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p 0=0），记录水箱液面标高0∇和测管2液面标高H ∇（此时0∇=H ∇）； 2）关闭通气阀6及截止阀8，加压使形成p 0＞0，测记0∇及H ∇；3）打开放水阀11，使形成p 0＜0（要求其中一次γBp ＜0，即H ∇＜B ∇），测记0∇及H ∇。
水力学实验报告(静水压强量测实验)
2
������0 = ������������ + ������（∇7 − ∇6） (Pa)
203220 252220 76473 33027
3
������������ = ������[(∇1 − ∇2) + ������0������] (Pa)
199920 248920 73173 29727
答：1、4、5 号管液面不等压，1 号管与外界相通，������0 = ������������，为外界大气压，而 4、 6 号管与箱体连通，������4 = ������6 = ������0，为箱内部气压，二者不同。 1 号管与 3 号管均与外界大气相通，������1 = ������3 = ������������。
差，如读数误差，尺倾斜误差等。
七、 回答实验指导书中有关问题
1、 第 1、2、3 号管和 4、6 号管，可否取等压面？为什么？
答：1、2、3 号管可以取等压面，因为他们连接的介质相同，且都连通箱体液体。
4、6 管上端空气连通，底部液体并不连通，因而不可取等压面
2、 第 1、4、6 号管和 1、3 号管中的液面，是不是等压面？为什么？
学院：水利水电学院
专业：水利水电工程
2014 年 6 月 2 日
实验名称
静水压强量测实验
指导教师
赵昕
年级
2012
学号
2012301580228
成绩
姓名
王頔
一、 实验的目的 1. 量测静水中任一点的压强。 2. 测定另一种液体的重率。 3. 要求掌握 U 形管和连通管的测压原理以及运用等压面概念分析问题的能力。
6
������′
(N/m3)
静水压强实验
水静压强实验一、实验目的1、加深理解静力学基本方程式及等压面的概念；2、理解封闭容器内静止液体表面压力及其液体内部某空间点的压力；3、观察压力传递现象。
二、实验仪器外形图三、实验原理对密封容器的液体表面加压时，设其压力为P ，即P0> P a。
从U 形管可以看到有压差产生，U 形管与密封容器上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升，由此可知液面下降的表面压力即是密闭容器内液体表面压力P0，即P0= P a+ρgh，h是U 形管液面上升的高度。
当密闭容器内压力P0下降时，U 形管内的液面呈现相反的现象，即P0<P a，这时密闭容器内液面压力P0=P a -ρgh 。
H 为液面下降高度。
四、实验步骤1、向水箱内注水至2/3 处，拧紧加压器并打开排气阀门，关闭与烧杯相连的导管上的阀门，打开与U 形管相连的阀门；2、用加压器缓慢加压，关闭排气阀门及与U 形管相连的阀门，读取Z1（靠近水箱一侧液柱的高度）、Z2（同一个U 形管另一侧的液柱高度），同时观察A、B 管内液柱变化情况并重复三次；3、打开与烧杯相连的导管上的阀门，不再有气泡冒出后，关闭该阀门；4、关闭排气阀门，打开水箱下端排水阀门，放出少量水，读取Z1、Z2,同时观察A、B 管内液柱变化情况，并重复三次。
五、数据处理六、演示步骤如果对密闭容器的液体表面加压时，其容器内部的压力向各个方向传递，在右侧的测压管中，可以看到由于A、B 两点在容器内的淹没深度h 不同，在压力向各点传递时，先到A 点后到B 点。
在测压管中反应出的是 A 管的液柱先上升而B 管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A、B 两点在同一水平面上。
1、关闭排气阀，用加压器缓慢加压，U 形管出现压差Δh，在加压的同时，观察右侧A、B 管的液柱上升情况；2、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，打开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成容器内压力下降。
静水压强实验 (1)
1● 所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；● 仪器铭牌所注B ∇、C ∇、D ∇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，则B ∇、C ∇、D ∇亦为B z 、C z 、D z ；● 本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开，垂直管轴线为关。
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const pz =+γ或 h p p γ+=0 式中 z —被测点在基准面以上的位置高度；p —被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；0p —水箱中液面的表面压强；γ—液体重度；h —被测点的液体深度。
2．对装有水和油的U 型测压管（下图），油柱高度为H ，油的相对重度0S 可应用等压面原理推导如下：2油的相对重度测定原理图当U 型管中水面与油水界面齐平时，有101h p w γ= H p 001γ=另当U 型管中水面和油面齐平时，则有202h p w γ-=H H p w 002γγ=+由以上四式联解可得 21100h h h S w +==γγ 据此可通过测压管2直接测得油的相对重度0S 。
四、实验方法与步骤1．搞清仪器组成及其用法，包括：3● 各阀门的开和关，阀门旋柄顺管轴线为开，垂直管轴线为关； ● 加压方法：关闭所有阀门（不包括截止阀7），然后用打气球充气； ● 减压方法：关闭通气阀6，开启筒底阀11放水；● 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．记录实验装置台号No ．及各常数。
3．量测各点静压强（各点压强用厘米水柱高表示）。
● 打开通气阀6(此时00=p )，记录水箱液面标高0∇（即测管3）和测管2液面标高H ∇(此时H ∇=∇0)； ● 关闭通气阀6及截止阀8，加压使之形成0p ＞0，测记0∇及H ∇(测量3次)；● 打开通气阀6及截止阀8，待液面稳定后，关闭通气阀6，加压，至测压管2不再上升，测量4＃测压管插入小水杯中的深度（即测压管2与水箱液面高差）。
静水压强实验
试验一：静水压强实验
一、实验目的
1、验证静水力学基本方程；
2、测定静止液体内某点的静水压强；
3、验证压强的特性。
二、实验原理
1、静水压强的实验仪器为静压仪。
若以p 表示静水压强，p 0表示表面压强，z 表示压强测算点的位置（测算点至基准面的高度），则在重力作用下的静水压强基本公式为：0p p h γ=+。
2、水静力学基本方程1
2
12p p z z γγ
+
=+
=常数，表明测压管1、2的水位在同一水平面上。
3、由等压面知：连通的同种液体的水平面时等压面，00
112
2a a a p p h p p h p p h
γγγ=+⎧⎪
=+⎨⎪=+⎩。
三、仪器装置和实验步骤 1、静压仪，水箱上装有加压气囊。
2、实验步骤：
(1)打开气阀，观察水面现象，量出0h 、1h 、2h ，计算0p 、1p 、2p ；
(2)关闭气阀，用气囊向水箱中充气，液面静止后量出0h 、1h 、2h ，计算0p 、1p 、2p ；
(3)打开进水阀K ，将水箱中水放入小烧杯中倒满，而后关闭K ，液面静止后量出0h 、1h 、2h ，计算
0p 、1p 、2p 。
四、实验数据
分别求出各次测量时1、2点压强及0p ，并验证1
2
12p p z z γ
γ
+
=+。
实验时注意，读取测压管数据时，视线必须和液面在同一个水平面内，并在水位稳定时进行，以免发生误差。
图1 静压仪
单位：mm。
实验1 静水压强实验
实验一静水压强实验 1.1实验目的和要求掌握用测压管测量静水压强的方法，通过对水静力学现象的实验分析，加深理解水1.静力学方程的物理意义和几何意义，提高解决实际问题的能力。
??p?Zp Z，、观察在重力作用下液体任意点的位置水头和测压管水头压强水头2. 验证不可压缩流体静力学的基本方程；pp?p??ppp时静水中某一点的压强，分析各测压管水头变测量当和、3.a0a0a0化规律，加深对绝对压强、相对压强、表面压强、真空压强和真空度的理解； 4.学习测量液体比重的方法； 1.2静水压强实验的原理在重力作用下，处于静止状态下不可压缩的均质液体，其基本方程为pp21C??Z? Z??（1-1）21???p Z为单位重量液体的为单位重量液体相对于基准面的位置高度或称位置水头；式中，??p?Z p称为测压管为静止液体中任意点的压强；压能或称压强水头；为水的重度；水头。
）的物理意义是：静止液体中任一点的单位位能和单位压能之和为一常数，而方程（1-1?pZ?表示单位重量液体具有的总势能，因此也可以说，在静止液体内部各点的单位重量液体的势能均相等。
几何意义是：静止液体中任一点的位置高度和该点压强的液柱高度之和为一常数。
静水压强方程也可以写成?h?p?p（1-2）0p h为由液面到液体中任一点的深度。
上式说明，为作用在液体表面的压强；式中，在静0?p ph与液体容重，等于表面压强加上该点在液面下的深度止液体中，任一点的静水压强0的乘积之和。
表面压强遵守巴斯家原理，等值地传递到液体内部所有各点上，所以当表面压p ph与该点在液面下的深度）可知，静止液体中某一点的静水压强一定时，由式（1-2强0成正比。
p，则式（1-2如果作用在液面上的是大气压强）可写为a?hp?p?（1-3）a p与液体重上式说明当作用在液面上的压强为大气压强时，其静水压强等于大气压强a?h乘积之和。
这样所表示的一点压强叫做绝对压强度（当液面上压强不等于大气压和水深p表示）。
1、静水压强实验
实验一 静水压强实验一、实验目的1、通过实验加深对流体静力学基本方程h p p γ+=0的理解。
2、验证静止流体中不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即=+γpz 常数3、实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。
4、巩固绝对压强、相对压强、真空度的概念，加深理解位置水头、压力水头以及测压管水头之间的关系。
5、已知一种液体重度测定另一种液体的重度。
二、实验原理γA图1 静水压强实验原理图静水压强实验原理如图1所示，相对静止的液体只受重力的作用，处于平衡状态。
以p 表示液体静压强，γ表示液体重度，以z 表示压强测算点位置高度（即位置水头），流体静力学方程为=+γpz 常数上式说明1、在重力场中静止液体的压强p 与深度h 成线性分布，即0A 0B 0B 0A p p h h p p h h --=--2、同一水平面（水深相同）上的压强相等，即为等压面。
因此，水箱液面和测点3、4处的压强（绝对压强）分别为00h p p a γ+=()A 0a p g =+D -D ()B 0a p g =+D -DA A a p p h g =+()a A A p z g =+D -B a B p p h g =+()a B B p z g =+D - 与以上各式相对应的相对压力（相对压强）分别为a p p p -='000h γ= ()0A g =D -D ()0B g =D -Da p p p -='333h γ= ()A A z g =D -BB a p p p ¢=-B h g = ()B B z g =D -式中 a p —— 大气压力，Paγ—— 液体的重度，3m N0h —— 液面压力水头，m 0∆ —— 液面位置水头，mA D 、B D —— A 、B 处测压管水头，mA z 、B z —— A 、B 处位置水头，m A h 、B h —— A 、B 处压力水头，m3、静水中各点测压管水头均相等，即A B D =D或 A B A B p p z z g gⅱ+=+ 或 A A B B z h z h +=+ 即测压管A 、B 的液位在同一平面上。
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1. 升降调压筒时，应轻拉轻放。 2. 在读取测管读数时，一定要等液面稳定后再读，并注意使视线与液面最低点处于同一水
平面上。 3. 读数时，注意测管标号和记录表中要对应。
静压-3
实验数据记录
仪器编号：
有关常数：A点高程 ∇ A =
cm，B点高程 ∇B =
cm， ρ 水 = 1.0×10-3 kg/cm3
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)
1
p0 > pa
2
#
1
p0 < pa
2
#
静压-2
实验结果
静水压强量测结果
工况
测次
p0 = ρ 水 g(∇ 6 − ∇ 5 ) (N/cm2)
p A = ρ 水 g(∇ 6 − ∇ A ) (N/cm2)
1
p0 > pa
2
#
1
p0 < pa
2
#
分析思考问题
p B = ρ 水 g(∇ 6 − ∇ B ) (N/cm2)
ρ油
=
ρ水
∇6 ∇2
−∇5 − ∇1
(kg/cm3)
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 p0 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
打开K1时，水箱内液体的表面压强为大气压，当K1关闭时，可通过升降调压筒调节水箱
静压-1
内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。
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． 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 z + p = C . ρg
什么影响？ 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？ 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？ 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。
的压差变化，并测记各测管的液面标高，完成第一次实验。 5． 将调压筒继续提高，再做两次实验，并测记各测管的液面标高。 6． 打开排气阀K1，待液面稳定后再关闭K1（此时不要移动调压筒）。 7． 将调压筒降至某一高度。此时水箱内液面压强p0<pa .观察各测点压差计的压差变化，并
测记各测管的液面标高。 8． 将调压筒继续降低，再做两次实验，并测记各测压管的液面标高。 9． 打开真空管上的开关K3，可见到容器中的染色水被吸上一个真空高度。
3． 实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。 4． 观察真空现象，加深对真空压强、真空度的理解。 5． 测定油的重度。
实验步骤
1． 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。 2． 熟悉仪器，测记有关常数。 3． 将调压筒放置适当高度，打开排气阀K1，使水箱内的液面与大气相通，此时液面压强
p0=pa .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。 4． 关闭排气阀K1，将调压筒升至某一高度。此时水箱内液面压强p0>pa .观察各测点压差计
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。
z
压强水头 p ρg
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：
Δp = ρgΔh .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。
实验设备
如图所示，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K1，另从孔口K2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，内装液体为油， ρ 油 < ρ 水 ，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K3接出的管子插入 另一容器中的染色水中。
清华大学水利水电工程系水力学实验室
水力学 流体力学
课程教学实验指示书
静水压强量测实验
原理简介
z 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： z+ p =C， ρg
即在连通的同种静止液体中各点对于就把测管水头揭示出来了。再利用液体的平衡规律，可知连