清华水力学实验：02静水总压力
水力学实验报告
水力学实验扳告院:级:名:号:第三组同学:姓名: 学号:姓名: 学号:姓名: 学号:201 5、12、251平面静水总压力实验1x 1实验目得1、 掌握解析法及压力图法，测定矩形平而上得静水总压力.2、 验证平而静水压力理论。
1x 2实验原理作用在任意形状平面上得静水总压力P 等于该平而形心处得压强处与平而而积A 得乘积：方向垂宜指向受压而0对于上、下边与水而平行得矩形平面上得静水总压力及其作用点得位置，可 采用压力图法：静水总压力P 得大小等于压强分布图得面积与以宽度h 所构成得压 强分布体得体积。
若压强分布图为三角形分布、如图3—2,则 式中"一为三角形压强分布图得形心距底部得距离。
若压强分布图为梯形分布，如图3 -3,则式中：0-为梯形压强分布图得形心距梯形底边得距离.本实验设备原理如图3-4.由力矩平衡原理。
图M fff 水压强分布图（三角图1-2静水压强分布图｛梯英中：求出平面静水总压力1x 3实验设备在自循环水箱上部安装一敞开得矩形容器，容器通过进水开关Kh放水开关& 与水箱连接。
容器上部放置一与扇形体相连得平衡杆，如图3-5所示。
1、4实验步骤U 熟悉仪器，测记有关常数。
2、用底脚螺丝调平，使水准泡居中。
3、调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。
4、 打开进水阀门IC,待水流上升到一定高度后关闭.5、 在天平盘上放置适量舷码。
若平衡杆仍无法达到水平状态，可通过进水开 关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。
6、 测记舷码质量及水位得刻度数。
7、重复步骤4",水位读数在loom m 以下做3次,以上做3次. 8、打开放水阀门K2•将水排净，并将舷码放入盒中，实验结朿。
1、5实验数据记录及处理3、实验结果C m1、 有关常数记录：天平臂距离“ cm,扇形体垂直距离(扇形半径)£=_cm. 扇形体宽h= _____ C m,矩形端面高5=2、1x 6注意事项1、在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢。
静水压强与静水总压力ppt课件
B
油
h A
h
ρ
b
PA'
gb
m
gh
ρm
Pa
PA' m gh gb Pa
PA mgh gb
△h
x
B s
举例
pA Ag(x h) = pB B g(s x) mgh
A
pA Ag(s x) n gh = pB Bg(x h) 9 返回
2.4静水总压力的计算
p p0 gh
依力矩定理：
FP
e
FP左
h1 3
FP右
h2 3
可解得：e=1.56m
答:该闸门上所受的静水总压力大小为117.6kN，方向向右，作
用点距门底1.56m处。
前2进4
解法二：首先将两侧的压强
F三角
分布图叠加，直接求总压力
h1
e F矩形
h2
FP
b
(h2
h1) ( gh1
2
gh2 )
b
117.6kN
A
pc pc
h
B
pc
方向特性
大小特性
表明任一点的静水压强仅是空间坐标的函数，压
强p是一个标量，即p = p ( x, y, z )
返回4
2.2静水压强基本公式
作用在为微分柱体上的作用力有：
柱体顶面总压力 pb ( p dp)dA
柱体底面总压力
pa pdA
柱体自重
dG gdAdz
zZ
0
Fx 0 pdA ( p dp)dA gdAdz 0
返2回1
画出下列AB或ABC面上的静水压强分布图
pa A 相 图对压p 强 分p0布 gh
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)
水力学 静水压强演示实验
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
水力学 静水压强演示实验
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)∇ (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
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。
水力学实验报告
水力学实验报告学院：班级：姓名：学号：第三组同学：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：平面静水总压力实验实验目的1.掌握解析法及压力图法，测定矩形平面上的静水总压力。
2.验证平面静水压力理论。
实验原理作用在任意形状平面上的静水总压力P 等于该平面形心处的压强p c 与平面面积A 的乘积：A p P c =，方向垂直指向受压面。
对于上、下边与水面平行的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置，可采用压力图法：静水总压力P 的大小等于压强分布图的面积Ω和以宽度b 所构成的压强分布体的体积。
b P Ω=若压强分布图为三角形分布、如图3-2，则He b gH P 31212==ρ式中：e －为三角形压强分布图的形心距底部的距离。
若压强分布图为梯形分布，如图3-3，则2121212321H H H H a e ab H H g P ＋＋）＋（⋅==ρ式中：e －为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离。
图1-1 静水压强分布图（三角形） 图1-2 静水压强分布图（梯形）本实验设备原理如图3-4，由力矩平衡原理。
图1-3 静水总压力实验设备图10L P L G ⋅=⋅其中：e L L -=1求出平面静水总压力1L GL P =实验设备在自循环水箱上部安装一敞开的矩形容器，容器通过进水开关K l ，放水开关K 2与水箱连接。
容器上部放置一与扇形体相连的平衡杆，如图3-5所示。
3-5 ??????图 1-4 静水总压力仪 实验步骤1.熟悉仪器，测记有关常数。
2.用底脚螺丝调平，使水准泡居中。
3.调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。
4.打开进水阀门K 1，待水流上升到一定高度后关闭。
5.在天平盘上放置适量砝码。
若平衡杆仍无法达到水平状态，可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。
6.测记砝码质量及水位的刻度数。
7.重复步骤4～6，水位读数在100mm 以下做3次，以上做3次。
8.打开放水阀门K 2，将水排净，并将砝码放入盒中，实验结束。
1.静水压力实验doc
1.静水压力实验一、实验目的1．测定静水中任一点的压力和真空值；2．测定有色液体的重率。
二、应用的仪器设备静水压力实验器E及测压管组。
三、仪器设备简图如右图四、实验原理1．容器内静水中任一点K处的静水压力；（1）式中——K点处静水压力（牛顿/米2）；——容器E流体表面压力（牛顿/米2）；——容器E中液体的重率（牛顿/米3）；——U形管内有色液体的重率（牛顿/米3）；、、——上端开口通气的测压管读数（米）；、、——上端通向容器空气室的测压管读数（米）；2．容器内静水中任一点K处的真空值；（2）有色液体的重率：五、实验步骤1．测静水压力（或剩余压力），这时容器E液体表面压力>大气压力；1）打开容器上端和下端的旋塞观看各测压连通管内液面是否齐平，在同一个水平面上如不齐平测检查各管内是否阻塞，并加以疏通。
2）关紧容器上端的旋塞，抬高大玻璃管F至一定的高度待水面稳定后读出各处测压管内液面的水位。
3）在大玻璃管被抬高状态下，降至三个不同的高度，测量三组数据。
2．测真空值（或负压），这时容器E液体表面压力<大气压力；1）打开容器上端旋塞使压力恢复正常，使大玻璃管F处在最高位置。
此时各测压连通管液面应齐平。
关闭旋塞，并下降玻璃管F至一定距离，待液面稳定后，读记各测压管内液面的水位。
2）重复步骤1），共实测三次。
六、讨论问题1．在6个玻璃管中的液面，哪些是压力相等面？2．在连续的同一重力液体中任取两点，其=常数，试用实验数据阐明这个规律。
3．实测K点的压力及真空值时，为什么事前都将旋塞处于打开状态，然后再关闭？。
水力学实验报告
水力学实验报告学院：班级：姓名：学号：第三组同学：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：2015.12.251 平面静水总压力实验1.1实验目的1.掌握解析法及压力图法，测定矩形平面上的静水总压力。
2.验证平面静水压力理论。
1.2实验原理作用在任意形状平面上的静水总压力P 等于该平面形心处的压强p c 与平面面积A 的乘积：A p P c =，方向垂直指向受压面。
对于上、下边与水面平行的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置，可采用压力图法：静水总压力P 的大小等于压强分布图的面积Ω和以宽度b 所构成的压强分布体的体积。
b P Ω=若压强分布图为三角形分布、如图3-2，则He b gH P 31212==ρ式中：e －为三角形压强分布图的形心距底部的距离。
若压强分布图为梯形分布，如图3-3，则2121212321H H H H a e ab H H g P ＋＋）＋（⋅==ρ式中：e －为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离。
图1-1 静水压强分布图（三角形） 图1-2 静水压强分布图（梯形）本实验设备原理如图3-4，由力矩平衡原理。
图1-3 静水总压力实验设备图10L P L G ⋅=⋅其中：e L L -=1求出平面静水总压力1L GL P =1.3实验设备在自循环水箱上部安装一敞开的矩形容器，容器通过进水开关K l ，放水开关K 2与水箱连接。
容器上部放置一与扇形体相连的平衡杆，如图3-5所示。
??3-5 ??????图 1-4 静水总压力仪 1.4实验步骤1.熟悉仪器，测记有关常数。
2.用底脚螺丝调平，使水准泡居中。
3.调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。
4.打开进水阀门K 1，待水流上升到一定高度后关闭。
5.在天平盘上放置适量砝码。
若平衡杆仍无法达到水平状态，可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。
6.测记砝码质量及水位的刻度数。
7.重复步骤4～6，水位读数在100mm 以下做3次，以上做3次。
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1. 测读砝码时，仔细观察砝码所注克数。 2. 加水或放水，要仔细观察杠杆所处的状态。 3. 砝码要每套专用，不要混用。
静力-4
−∫∫
G pn
d
A
=
−nG∫∫
p
d
A
.
A
A
作用力垂直于作用面，指向自己判断。
z 静压强分布是不均匀的，沿铅垂方向呈线性分布，
其平均值为作用面（平面图形）形心处的压强。
总压力大小等于作用面形心C处的压强pC乘上作
用面的面积A，即 ∫∫ p d A = pC A .
A
z 如果平面上作用着均匀分布力，其合力的作用点
合力作用点距底的距离为： e= H .
3
实验设备
实验设备及各部分名称见图。一个扇形体连接在杠杆上，再以支点连接的方式放置在容 器顶部，杠杆上还装有平衡锤和天平盘，用于调节杠杆的平衡和测量。容器中放水后，扇形 体浸没在水中，由于支点位于扇形体圆弧面的中心线上，除了矩形端面上的静水压力之外， 其它各侧面上的静水压力对支点的力矩都为零。利用天平测出力矩，可推算矩形面上的静水 总压力。
z 如压强为梯形分布，则总压力大小为： P = 1 ρg(h + H )ab ， 2
合力作用点距底的距离为： e = a ⋅ 2h + H .
3 h+H
其中 h，H 分别为梯形压强分布图上下底的压强水
静力-1
头，a，b 是作用面的长度和宽度。如压强为三角 形分布，则 h=0，总压力大小为：
P = 1 ρgHab ， 2
实验目的和要求
1． 测定矩形平面上的静水总压力。 2． 验证静水压力理论的正确性。
静力-2
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，记录有关常数。 3． 用底脚螺丝调平，使水准泡居中。 4． 调平衡锤使杠杆处于水平状态，此时扇形体的矩形端面处于铅垂位置。 5． 打开进水阀门K1，放水进入水箱，待水流上升到一定的高度，关闭K1 . 6． 加砝码到水平盘上，使杠杆恢复到水平状态。如不行，则再加水或放水直至平衡为止。 7． 测记砝码重量 G，记录水位的刻度数。 8． 根据公式，计算受力面积和静水总压力作用点至底部距离及作用点至支点的垂直距离L1 . 9． 根据力矩平衡公式，求出静水总压力 P . 10．重复步骤 4-8，水位读数在 100mm 以下（三角形压强分布）做四次，以上（梯形压强分
⎧0 h = ⎨⎩H − a0
H < a0 H ≥ a0
0
0
0
砝码质量（g） m
静力-3
实验结果
压强分 布形式
作用点距 测 底部距离 e 次 H − h ⋅ 2h + H
3 h+H
(cm)
1 三角形分布 2
#
1 梯形分布 2
#
分析思考问题
实验结果表格
作用力距支 点垂直距离
L1=L-e (cm)
实测 力矩 M0=mgL0 ( N⋅ cm )
布）做四次，共做八次。
实验数据记录
仪器编号：
有关常数：天平臂距离L0= 扇形体宽 b =
cm，扇形体垂直距离（扇形半径）L=
cm，
cm，矩形端面高 a0=
cm， ρ = 1.0×10-3 kg/cm3
测量记录表格
压强分布 形式
三角形分布
梯形分布
测次
1 2
#
1 2
#
水位读数（cm） H
水位读数（cm）
实测静水
总压力
P实测
=
M0 L1
(N)
理论静水 总压力 P理论
1 ρg(H 2 − h2 )b 2
相对值 P实测 P理论
(N)
1. 试问作用在液面下平面图形上绝对压强的压力中心和相对压强的压力中心哪个在液面 下更深的地方？为什么？
2. 分析产生量测误差的原因。指出在实验仪器的设计、制作和使用中哪些问题是最关键的。
将是作用面的形心，而静压强分布是不均匀的，
浸没在液面下越深处压强越大，所以总压力作用
点 D 位于作用面形心以下。
二. 矩形平面上的静水总压力
z 这是一种更加简便的情况，只要画出压强分布图就可以求出总压力的大小和作用点。单
位厚度作用面上总压力的大小等于压强分布图的面积，总压力的作用线过压强分布图的
形心。
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
平面上的静水总压力量测实验
原理简介
在已知静止液体中的压强分布之后，通过求解物体表面 A 上的矢量积分
G
−∫∫ pn d A
即可
A
பைடு நூலகம்
得到总压力。完整的总压力求解包括其大小、方向、作用点。
一. 静止液体作用在平面上的总压力
z 这是一种比较简单的情况，是平行力系的合成，即
合力作用点距底的距离为： e= a .
3
z 又若作用面是铅垂放置的，则 a=H-h . 总压力大小为： P = 1 ρg(H 2 − h2 )b ， 2
合力作用点距底的距离为： e = H − h ⋅ 2h + H .
3 h+H
压强为三角形分布时，h=0，总压力大小为： P = 1 ρgH 2b ， 2