2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体静力学的描述(共14张PPT).pptx
流体静力学的描述被测液体液面线将在基准线以下被测液体液面线将在基准线以下h位置处位置处 例例 液体比重计液体比重计 液体比重计如图，比重计插入蒸馏水液体比重计如图，比重计插入蒸馏水(4)中，液面基准线中，液面基准线(SG=1),),排水体积为排水体积为0。SG为为被被测测液液体体的的比比重重，k为为常常数数。当当SG1时时刻刻度度线线在在基基准准线线的的下下方方，当当SG1时刻度线在基准线的上方。时刻度线在基准线的上方。取决于重心取决于重心G 与浮心与浮心C 相对位置相对位置 潜体与浮体的稳定性潜体与浮体的稳定性1、潜体的稳定性、潜体的稳定性(浮心不变浮心不变)潜体：水下舰艇、水雷、气艇、气球等。潜体：水下舰艇、水雷、气艇、气球等。浮体：水面舰船、船坞、浮吊、浮标等。浮体：水面舰船、船坞、浮吊、浮标等。平衡条件：平衡条件：(1)浮力重力；浮力重力；(2)浮轴重力线浮轴重力线(1)G 在在C下方：稳定平衡下方：稳定平衡(2)G 在在C上方：不稳定平衡上方：不稳定平衡(3)G 与与C重合：随遇平衡重合：随遇平衡C1.7.2 1.7.2 潜体与浮体的稳定性潜体与浮体的稳定性(2-2)(2-2)GM=CM CG(2)G 在在C下方：稳定平衡下方：稳定平衡(3)G 在在C上方：不稳定平衡上方：不稳定平衡(1)G 与与C重合：随遇平衡重合：随遇平衡2、浮体的稳定性、浮体的稳定性(浮心改变浮心改变)两根浮轴的交点称为两根浮轴的交点称为稳心稳心M，CM为稳心半径为稳心半径为水线面积对形心轴为水线面积对形心轴 的惯性矩的惯性矩,为排水体积。为排水体积。(2)G M0,G在在M下方下方,稳定平衡稳定平衡(3)GM0,G在在M上方上方,不稳定平衡不稳定平衡(1)GM0 随遇平衡随遇平衡已知已知:正六面体木块长正六面体木块长宽宽高高=lbb=0.60.30.3 m 3,重量重量W=318N 求求:(1)(1)横向能否处于稳定平衡状态横向能否处于稳定平衡状态;解：解：(1)木块淹没深度木块淹没深度h 例例 浮体的稳定性浮体的稳定性(2-1)(2-1)(2)什么条件才能使其处于稳定平衡状态。什么条件才能使其处于稳定平衡状态。W=g0=g l b h 水水线线所所围围面面积积为为矩矩形形,横横向向惯惯性性矩矩I=l b3/12,排排水水体体积积0=lbh。稳心半径稳心半径C M为为 例例 浮体的稳定性浮体的稳定性(2-2)(2-2)稳心高度稳心高度GM 为为 GM=CM CG=0.0417 0.06=0.018 0 木块处于不稳定平衡状态。木块处于不稳定平衡状态。(2)要使木块处于稳定平衡状态要使木块处于稳定平衡状态,h1=0.237 m,h 2=0.063 m 处于稳定平衡状态的条件处于稳定平衡状态的条件 W19810 l b h1=98100.60.30.237=418.5 NW29810 l b h2=98100.60.30.063=111.2 N 大气中的压强分布大气中的压强分布1、在对流层、在对流层(011km)欧拉平衡方程欧拉平衡方程即即中中不为常数，满足状态方程不为常数，满足状态方程C1.8 1.8 大气中的压强大气中的压强(4-2)(4-2)标准国际大气模型标准国际大气模型规定规定(海平面上海平面上z0)设设 z=0，p=p0，,可得可得T0=288.15 K p0=101.3 kPa(ab)0=1.225 kg/m3 0=1.78910-5 Pas 大气中的压强大气中的压强(4-3)(4-3)对流层中对流层中p=101.3(12.25710-5 z)5.2565 式中式中 。在在 z1=11000 m 处，处，T1=216.5 K，p1=22.6 kPa。2、在同温层、在同温层(1120km)设设T=T 2216.5K,由由 由边界条件由边界条件z=z1=11000 m,p=p1=22.6 kPa C1.8 1.8 大气中的压强大气中的压强(4-4)(4-4)可得可得大气压强分布如图示。大气压强分布如图示。如在如在z=20.1 km处处 p=5.5 kPa z 的单位为的单位为m。p=22.6 e(11000-z)/6336 代入数据可得代入数据可得已知已知:上海市上海市z0=0，T0=288 K（15），p0=101.3 k Pa(ab)0=1.225 kg/m3，拉萨市，拉萨市 z=3658 m，T=279K（6）。求求:(1)(1)按温度按温度-高度线性关系计算拉萨市平均气压高度线性关系计算拉萨市平均气压p；解：解：(1)由温度由温度-高度关系高度关系T=T0-z 例例 大气压强与密度变化大气压强与密度变化(2-1)(2-1)(2)按完全气体计算两地大气的密度比按完全气体计算两地大气的密度比/0。例例 大气压强与密度变化大气压强与密度变化(2-2)(2-2)(2)按完全气体状态方程按完全气体状态方程说明拉萨的大气压强约为上海的说明拉萨的大气压强约为上海的64.3%。说明拉萨的大气压强约为上海的说明拉萨的大气压强约为上海的66%。对流层压强与高度关系对流层压强与高度关系C1.9 1.9 小结小结压强分布压强分布总压力总压力固壁受力分析固壁受力分析流体静力学流体静力学相对平衡相对平衡浮体稳定性浮体稳定性平衡的条件平衡的条件任任 务务相对平衡相对平衡液压系统原理液压系统原理压力仪器设计压力仪器设计浮体稳定性分析浮体稳定性分析应应 用用流体的平衡流体的平衡储罐储罐,水坝水坝,闸门等闸门等水压机水压机,油压系统等油压系统等比重计比重计,测高仪测高仪,分离器等分离器等舰船舰船,浮吊浮吊,气艇等气艇等 C1.9 C1.9 小结小结表表FD1FD1C1.5.2 1.5.2 平壁总压力作用点平壁总压力作用点
