水力学 静水总压力量测实验
静水力学实验
静水力学实验仪器说明与教学指导一、实验装置1. 仪器装置简图图一流体静力学实验装置图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, 则∇B、∇C、∇D亦为Z B、Z C、Z D；(3)本仪器中所有阀门旋柄均以顺管轴线为开。
2.功能1(1)用于训练测压管测量流体静压强的基本技能；(2)验证不可压缩流体静力学基本方程；(3)可供分析研究马利奥特容器的变液位下恒定流实验及其他十余项定性、定量实验。
3.技术特性(1)为台式装置实验仪，由透明有机玻璃精制的静压水箱、加气增压和放水减压装置以及用透明有机玻璃管特制的单管式测压管、U型测压管、倒虹吸真空度测压管和连通管等组成；(2)设有一带刻度标尺的测压管，可供各项定量实验的测量, 示值精度0.1cm，(3)设有为强化负压实验直观效果而设计的真空度演示装置；(4)不需外接电源；(5)实验仪专用实验台：长×宽=150cm×55cm。
二、安装使用说明1.安装仪器拆箱以后，按图检查各个部件是否完好。
先熟悉各部件，再按装置图所示，将有机玻璃管、打气球等各部件安装好，并在放水减压阀下面放一800ml烧杯。
2.注水、注油打开加水橡皮塞往水箱内注水，水质要好，最好为蒸馏水，使水箱内液面界于A、B两点之间。
在5#U型管中加满蒸馏水，再加入待测容重的油约20cm高左右。
待测容重的油可选用缝纫机油等。
在箱顶的方盒中，加适量红色蒸馏水，一般液面低于盒子顶口1~2cm。
3.密封检查加压后检查水箱是否渗水及测管1、2、5液面高程是否恒定，若测管液面下降，表明漏气，可用肥皂水检查泄漏处，并作密封处理。
4.清洗本实验仪久置后，水中污垢粘附于内表，需清洗。
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。
水力计算学习单元静水压强与静水压力计算
学习单元二 静水压强与静水压力计算【教学基本要求】1．正确理解静水压强的两个重要特性和等压面的性质。
2．掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计算。
3．掌握静水压强的单位和三种表示方法：绝对压强、相对压强和真空度；理解位置水头、压强水头和测管水头的物理意义和几何意义。
4．掌握静水压强的测量方法和计算。
5．会画静水压强分布图，并熟练应用图解法和解析法计算作用在平面上的静水总压力。
6．会正确绘制压力体剖面图，掌握曲面上静水总压力的计算。
【学习重点】1．静水压强的两个特性及有关基本概念。
2．重力作用下静水压强基本公式和物理意义。
3．静水压强的表示和计算。
4．静水压强分布图和平面上的静水总压力的计算。
5．压力体的构成和绘制以及曲面上静水总压力的计算。
【内容提要和学习指导】本章研究处于静止和相对平衡状态下液体的力学规律。
2.1 静水压强及其特性静止液体作用在每单位受压面积上的压力称为静水压强，单位为（N/ m 2），也称为帕斯卡（P a ）。
某点的静水压强p 可表示为：（2—1） 静水压强有两个重要特性：（1）静水压强的方向垂直并且指向受压面；（2）静止液体内任一点沿各方向上静水压强的大小都相等，或者说每一点的静水压强仅是该点坐标的函数，与受压面的方向无关，可表示为p = p (x ，y ，z )。
这两个特性是计算任意点静水压强、绘制静水压强分布图和计算平面与曲面上静水总压力的理论基础。
2.2 等压面液体中由压强相等的各点所构成的面（可以是平面或曲面）称为等压面，静止液体的自由表面就是等压面。
对静止液体进行受力分析，导出液体平衡微分方程和压强全微方程，根据等压面定义，可得到等压面方程式：X d x+Y d y+Z d z = 0 （2—2） AP p A ∆∆=→∆0lim式中：X 、Y 、Z 是作用在液体上的单位质量力在x 、y 、z 坐标轴上的分量，并且（2—3） 其中：U 是力势函数。
水力学实验报告
水力学实验报告实验组别： A1 实验组员：实验日期： 5月5日;5月7日;5月10日土木系2019年5月1 流体静力学综合型实验一、实验目的和要求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观察分析，加深流体静力学基本概念理解，提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验原理1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程pz C gρ+= 或 gh p p ρ+=0 式中：z —— 被测点相对基准面的位置高度；p —— 被测点的静水压强（用相对压强表示, 以下同）； p 0 —— 水箱中液面的表面压强；ρ —— 液体密度； h —— 被测点的液体深度。
三、实验内容与方法1. 定性分析实验(1) 测压管和连通管判定。
(2) 测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。
(3) 观察测压管水头线。
(4)判别等压面。
(5) 观察真空现象。
(6) 观察负压下管6中液位变化 2. 定量分析实验 (1) 测点静压强测量。
根据基本操作方法，分别在p 0 = 0、p 0 > 0、p 0 < 0与p B < 0条件下测量水箱液面标高∇0和测压管2液面标高∇H ，分别确定测点A 、B 、C 、D 的压强p A 、p B 、p C 、p D 。
实验数据处理与分析参考四。
四、 数据处理及成果要求1. 记录有关信息及实验常数实验设备名称： 静力学实验仪 实验台号：__No.1___ 实 验 者：____________A1组7人_______实验日期：_5月7号_各测点高程为：∇B = 2.1 ⨯10-2m 、∇C = -2.9 ⨯10-2m 、∇D = -5.9 ⨯10-2m 基准面选在 2号管标尺零点上 z C = -2.9 ⨯10-2m 、z D = -5.9 ⨯10-2m 2. 实验数据记录及计算结果（参表1，表2） 3. 成果要求(1) 回答定性分析实验中的有关问题。
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。
水力学实验
实验一 静水压强演示实验一、目的要求1、量测静水中任一点的压强；2、观察封闭容器内静止液体表面压力。
3、掌握U 形管和测压管的测压原理及运用等压面概念分析问题的能力。
二、实验设备实验设备见实验室水静压强仪。
三、实验步骤及原理1、打开排气阀，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强0p 等于大气压强a p 。
那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。
2、关闭排气阀，用加压器缓慢加压，密封箱中空气的压强缓慢增大。
U 形管和测压管出现压差△h 。
待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差h p p a γ=-01。
3、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，找开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成密闭容器的体积增大而压强减小。
此时a p p <0，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度：32120∇-∇=∇-∇=-γp p a =h 24、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A 的绝对压强A p '。
设A 点在密封箱水面以下的深度为A h 0，1号管和2号管水面以下的深度为A h 1和h 2A ，则：A p 'A a h h p p 02100)(γγ+∇-∇+='A a A a h p h p 21γγ+=+=四、注意事项检查密封箱是否漏气。
五、量测与计算静水压强仪编号 01 ； 实测数据与计算（表1、表2）。
表1 观测数据表2 计算设A点在水箱水面下的深度h0A为10 厘米。
实验二流线演示实验一、演示目的1、通过演示进一步了解流线的基本特征。
2、观察液体流经不同固体边界时的流动现象。
二、演示原理流场中液体质点的运动状态，可以用迹线或流线来描述，在恒定流中，流线和迹线互相重合。
在流线仪中，用显示液通过分格栅组成流场，整个流场内的“流线谱”可形象地描绘液流的流动趋势，当这些有色线经过各种形状的固体边界时，可以清晰地反映出流线的特征及性质。
水力学实验报告答案
重庆交通大学实验一流体静力学实验水力学实验重庆交通大学2013/6/8重庆交通大学水力学实验报告实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。
因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。
5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。
清华水力学实验：02静水总压力
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
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。
水力学实验指导书(1)
本科教学实验指导书水力学实验易文敏编写李克锋四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室前言水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。
在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。
使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。
要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。
为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。
实验一 静水压强一、实验目的：1. 实测容器中的静水压强;2. 测定X 液体的容重；3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。
二、实验设备：如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U 型管，其中5管和6管组成的U 型管装X 液体，其余U 型管装水。
1管、3管和5管与大气连通，2管、4管和6管与水箱顶部连通。
3管和4管组成的U 型管的底部与水箱的A 点连通，1管和2管组成的U 型管的底部与水箱的B 点连通。
水箱底部与调压筒连通。
三、实验原理：利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。
1. 根据静水压强基本公式：p=p 0+ρg h 可得p A =ρg 水(▽3-▽A ) p B =ρg 水(▽1-▽B )2. 由于2、4、6管与水箱顶部连通，所以2、4、6管液面压强与水箱液面压强相同，于是可得：p 0=ρg 水(▽1-▽2)= ρg 水（▽3-▽4）=ρg X （▽5-▽6）ρg X =6543∇-∇∇-∇ρg 水 或ρg X =6521∇-∇∇-∇ρg 水3. 若水箱内气体压强p 0≠p a ,则p 1≠p 2、p 3≠p 4、p 5≠p 6。
《水力学实验》
河海大学文天学院水力学实验报告系专业班姓名同组者姓名§1 静水压强实验§2 平面静水总压力实验§3 能量方程实验§4 动量方程实验§5 毕托管实验§6 文德里实验§7 雷诺实验§8 沿程阻力系数实验§9局部阻力系数实验§10电拟实验§11堰流实验§1 静水压强实验一、 实验目的二、 实验要求三、 计算公式四、 实验及计算值1、实验工作平台编号：2、有关常数A 点高程A ∇ cm 。
B点高程B ∇ cm 。
3、量测记录表格项目测压管液面高程读数1∇(cm) 2∇(cm)3∇(cm)4∇ (cm)5∇ (cm)6∇(cm)p p >12 3 0p p <12 34、计算表格项目测压管液面高程差12∇-∇(cm)34∇-∇ (cm)56∇-∇ (cm)A ∇-∇5 (cm)B ∇-∇3(cm)p p >1 2 3 0p p < 12 3项目,A B 点静水压强值油密度)(560∇-∇=g p ρ)(N/cm 2AA gh p ρ=')N/cm (2 AA p p p '+=0)N/cm (2BB gh p ρ=')N/cm (2BB p p p '+=0)N/cm (2gp oil )(120∇-∇=ρ)g/cm (3p p >12 3 0p p <12 3五、成果分析及小结§2 平面静水总压力实验一、实验目的二、实验要求三、计算公式四、实验及计算值1、实验工作平台编号：2、有关常数（1）天平臂距离L= cm。
（2）扇形体垂直距离L= cm。
（3）扇形体宽度b= cm。
（4）扇形体平面高度 cm。
3、量测记录表格压强分布形式测次水位读数H（cm）砝码质量m（g）三角形分布1 2 3梯形分布1 2 34、计算表格压强分布形式测次作用点距底部距离作用点距支点垂直距离实测力矩实测静水压力理论静水压力相对值e eLL-=10mgLM=实P理P理实PPy= cm cm cm-N N N三角形分布1 2 3梯形分布1 2 3五、成果分析及小结§3 能量方程实验一、 实验目的二、 实验要求三、 实验及计算值1、实验工作平台编号：2、量测记录表格项目测压管液面高程读数（cm ）1∇2∇3∇4∇5∇6∇7∇8∇9∇10∇1 2项目 毕托管液面高程读数（cm ）1∇2∇3∇4∇5∇6∇7∇8∇9∇10∇1 2项目急变流断面液面高程读数（cm ）渐急变流断面液面高程读数（cm ）ABC11∇12∇13∇14∇15∇16∇17∇18∇ 19∇12四、绘制测压管水头线及总水头线五、成果分析及小结§4 动量方程实验一、实验目的二、实验要求三、计算公式四、实验及计算值1、实验工作平台编号：2、有关常数1）喷嘴直径d= cm。
水力学实验之平面静水总压力分析
平面静水总压力实验俞小彤 1119010309 11级大禹港航一、实验简介：目的：掌握解析法与压力图法，测定矩形平面上的静水总压力；验证平面静水理论。
原理：作用于任意形状平面上的静水总压力P 等于该平面形心点的压强与平面面积A 的乘积,即A p P c ⋅=。
矩形平面上的静水总压力等于压强分布图的体积,即b P ⋅Ω=。
对于三角形分布:H e gH P 31,212==ρ,对于梯形分布：21212123,)(21H H H H a e ab H H g P ++⋅=+=ρ 由力矩平衡：10PL GL =,其中e L L -=1。
二、数据分析：图一：理论与实测静水压力图图二：理论与实测压力的相对值二、实验成果分析：拿到了全班同学的平面静水总压力数据进行分析，分别求出理论静水点压力与实测静水总压力，以及他们的相对值y（实测压力值/理论压力值），作图一：理论与实测静水压力图，图二：理论与实测压力的相对值。
从图一共有三条线，分别是包络线1,2与理论斜率k=1，可以直观地看出，数据点均在包络线1,2内部，且在直线k=1两侧分布，包络线1,2的斜率分别是k1= 1.0518,k2=0.9535，均与k=1差别不大，可以认为在5%以内；由图二直观的看出，相对值在1处上下波动，大部分点落在0.9与1.1之间，少数的落到0.9以下。
与1相差不大，可认为在误差范围内，有个数据在0.7左右，可以认为是粗心导致的读数不准确，除去这个数据点，对余下的相对值求平均值得0.954424，之所以会比1小，可能是以下的仪器与操作误差引起。
三、误差分析：一般分为系统误差，随机误差，由实验步骤，实验仪器与实验数据可得以下的误差来源：1，实验仪器误差：（1）支点位置，因为扇形体的圆柱形曲面上各点处的静水总压力均通过其圆心，故支点必须在圆心上。
否则，圆柱形曲面上的静水总压力就会对杠杆受力发生作用，产生测量误差；（2）杠杆的力臂误差，电子杆的误差，水位测量误差以及杠杆水平度的误差都会对最终的结果的精度产生影响。
静水总压力解-PPT
P bAP VP
垂直指向受压面
➢ c.静水总压力作用点—压力中心
➢矩形平面受到的静水总压力通过压强分布图的
形心，且落在对称轴上，见图
➢ 梯形压力分布 e L 2h H
图的形心距底
3 hH
b
h
➢ 三角形压力分
布图的形心距底
e L 3
P
Ap
L
e
H
（2） 任意平面上的静水总压力的计算 适用条件：受压面为任意平面。
p p' pa 94.8 98 3.2kPa
相对压强为负值，说明C 点存在真空。则
pv pa p' 98 94.8 3.2kPa
4. 压强的单位及表示方法
•一个工程大气压为 98kN/m2（Kpa）， •相当于 10 m(H2O) 或 736 mm(Hg)
• 在静水压强分布公式 z p C 中，各项都为长度单
以当地大气压为
零点，记为 p
两者的关系为:
p p p a
水利工程中，自由面上的气体压强等于 大气压强，则液体内任一点的相对压强为
p ( pa h) pa h
（3）真空压强
相对相 对压强为负 值时，其绝 对值称为真 空压强
压强
大气压强 pa
pv pa p p
O
A
A点相 对压强
合力与水平线的夹角
tg 1( pz ) tg 1( 774.6) 16.91
px
2548
压力中心D
h D 4 10 sin16.91 6.91m
静水总压力为2663KN；合力作用线与水平 方向的夹角为16.91°，合力与闸门的交点到 水面的距离6.91米。
本章小结
1．概念 （1）静水压强的两个特性； （2）静水压强方程式的几何意义和物理意义； （3） p、p、p的V 定义及其相互关系；
水力学实验(最终评为优秀)
《水力学实验》静水压强实验报告指导老师：何建京参加者：静水压强试验仪型号：H0-02实验仪器编号：试验台：水力学实验室13桌水电院08级水工一班一．实验概述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验证平面静水总压力理论。
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pc与平面面积A的乘积：P=PcA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。
P=Ωb若压强分布图为三角形分布，如图，则P=1/2ρgH2be=1/3H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,则P=1/2ρg(H1+H2)abe=a/3·(2H1+H2)/ (H1+H2)式中:e-为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离3. 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K1,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4次,以上4次.,将水排净,并将砝码放入盒中.实验结束.8打开放水阀门K24. 注意事项1 在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢.2 测度数据时,一定要等平衡杆稳定后再读.二．实验装置及实验数据1.有关常数：（1）天平臂距离L0=27.5cm（2）扇形体垂直距离L=20cm （3）扇形体宽度b=7.5cm 2.量测记录表格三．实验成果分析：对于平面静水总压力，用一般的方法很难测出。
现在使用杠杆原理来间接求出作用在物体表面上的压力。
这个实验装置的设计十分精巧，其中前壁与后壁由于对称所以产生的静水总压力可以抵消，在左侧弧形的部分由于其静水压力作用方向经过杠杆转动轴心，所以其产生的力矩为0。
水头损失多少静水压强实验数据
水头损失多少静水压强实验数据引言水头损失是指在液体流动过程中因摩擦、阻力等原因而损失的能量。
在工程实践中，了解水头损失的大小对于设计和运行水力系统非常重要。
本文将探讨水头损失多少静水压强的实验数据，并分析其中的规律和影响因素。
实验目的本实验的目的是通过测量不同条件下的水头损失，研究流体在管道中的流动特性，探究流速、管道材质等因素对水头损失的影响。
实验装置和方法1.实验装置：–供水系统：包括水泵、水箱、流量计等。
–流动管道：选择直径不同、材质不同的管道。
–测量仪器：包括压力计、流量计等。
2.实验方法：–设置不同的流速：通过调节水泵的转速或调节阀门来控制流量，从而得到不同的流速。
–测量压力：在不同位置安装压力计，测量流体在管道中的压力。
–测量流量：使用流量计测量单位时间内通过管道的流量。
实验数据记录与分析实验条件1：直径为D1的管道1.流速与压力关系：–流速1：0.5 m/s，压力差1：10 kPa–流速2：1.0 m/s，压力差2：20 kPa–流速3：1.5 m/s，压力差3：30 kPa2.水头损失计算：–水头损失1 = 压力差1 / (ρ * g)–水头损失2 = 压力差2 / (ρ * g)–水头损失3 = 压力差3 / (ρ * g)实验条件2：直径为D2的管道1.流速与压力关系：–流速1：0.5 m/s，压力差1：5 kPa–流速2：1.0 m/s，压力差2：10 kPa–流速3：1.5 m/s，压力差3：15 kPa2.水头损失计算：–水头损失1 = 压力差1 / (ρ * g)–水头损失2 = 压力差2 / (ρ * g)–水头损失3 = 压力差3 / (ρ * g)实验条件3：直径为D3的管道1.流速与压力关系：–流速1：0.5 m/s，压力差1：8 kPa–流速2：1.0 m/s，压力差2：16 kPa–流速3：1.5 m/s，压力差3：24 kPa2.水头损失计算：–水头损失1 = 压力差1 / (ρ * g)–水头损失2 = 压力差2 / (ρ * g)–水头损失3 = 压力差3 / (ρ * g)结果与讨论通过对实验数据的分析，可以得出以下结论： 1. 在相同流速下，不同管道直径的水头损失存在差异。
水力学(流体力学)实验指导书
水力学（流体力学）实验指导书编著：刘凡河北工程大学目录1、静水压强实验--------------------------------------------------------3-5页2 平面静水总压力实验-------------------------------------------- - 6-9页3、文丘里流量计实验------------------------------------------------10-12页4、雷诺实验------------------------------------------------------------12-14页5、管道沿程水头损失实验-----------------------------------------15-16页6、局部管道水头损失实验----------------------------------------17-19页7、流线演示实验-----------------------------------------------------20-21页8、伯努利演示实验--------------------------------------------------20-21页9、涡流系列演示实验------------------------------------------------22-24页实验一 静水压强实验一、 实验目的1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，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+pC gρ=）。
2、学习利用U 形管测量液体（油）的密度。
3、建立液体表面压强0p >a p ，0p <a p 的概念，并观察真空现象。
4、测定在静止液体内部A 、B 两点的压强值 二、实验设备在一全透明有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连。
《水力学》课件——第二章-3作用于平面上的静水总压力
ax gz C
一族倾斜的平面
倾斜角
θ tg1 a g
在自由面上 x = 0：z = 0，所以自由面高度为
z0
a g
x
压强分布又可以写成
p
pa
g
a g
x
z
g(z0
z)
gh
在相对静止的液体中，压强随水深的变化仍是线性关系。
儒科夫斯基谬误 ,见闻得逊教材,61页 静水奇像见闻得逊教材,57页
水力学
土木工程与力学学院力学系 流体力学教研室
2.6作用于平面上的静水总压力
一.静水压强分布图 二.矩形平面上的静水总压力
液体作用在矩形平面上总压力的大小等于受 压面面积与其形心点上的压强之积。 合力的作用点通过压强分布图的形心
三.任意平面上的静水总压力
o
大小 P ghc A
hD hc P h a
hC --- 形心点淹深
c
D
b
c ay
结论：液体作用在任意形状平面 y 上总压力的大小等于受压面面积
b
D dA
yc
x
与其形心点上的压强之积。
y’
yD
x’
位置
yD
yC
J xC yC A
结论：压力中心的位置总是在形心点位置之下。
常见图形的 A、yC 及 JxC 值
几何图形名称
面积 A
y
矩形 yC c
x h bh
点在其作用线与曲面的交点上。
例 求水下圆球体表 面的压强合力。
pa
Fx1
Fx2
Fx = Fx1 - Fx2 = 0
pa
Fz
V
Fz
Fz1
Fz 2
最新水力学实验之平面静水总压力分析
平面静水总压力实验俞小彤 1119010309 11级大禹港航一、实验简介：目的：掌握解析法与压力图法，测定矩形平面上的静水总压力；验证平面静水理论。
原理：作用于任意形状平面上的静水总压力P 等于该平面形心点的压强与平面面积A 的乘积,即A p P c ⋅=。
矩形平面上的静水总压力等于压强分布图的体积,即b P ⋅Ω=。
对于三角形分布:H e gH P 31,212==ρ,对于梯形分布：21212123,)(21H H H H a e ab H H g P ++⋅=+=ρ 由力矩平衡：10PL GL =,其中e L L -=1 。
二、数据分析：图一：理论与实测静水压力图图二：理论与实测压力的相对值二、实验成果分析：拿到了全班同学的平面静水总压力数据进行分析，分别求出理论静水点压力与实测静水总压力，以及他们的相对值y（实测压力值/理论压力值），作图一：理论与实测静水压力图，图二：理论与实测压力的相对值。
从图一共有三条线，分别是包络线1,2与理论斜率k=1，可以直观地看出，数据点均在包络线1,2内部，且在直线k=1两侧分布，包络线1,2的斜率分别是k1= 1.0518,k2=0.9535，均与k=1差别不大，可以认为在5%以内；由图二直观的看出，相对值在1处上下波动，大部分点落在0.9与1.1之间，少数的落到0.9以下。
与1相差不大，可认为在误差范围内，有个数据在0.7左右，可以认为是粗心导致的读数不准确，除去这个数据点，对余下的相对值求平均值得0.954424，之所以会比1小，可能是以下的仪器与操作误差引起。
三、误差分析：一般分为系统误差，随机误差，由实验步骤，实验仪器与实验数据可得以下的误差来源：1，实验仪器误差：（1）支点位置，因为扇形体的圆柱形曲面上各点处的静水总压力均通过其圆心，故支点必须在圆心上。
否则，圆柱形曲面上的静水总压力就会对杠杆受力发生作用，产生测量误差；（2）杠杆的力臂误差，电子杆的误差，水位测量误差以及杠杆水平度的误差都会对最终的结果的精度产生影响。
水力学静水压力
一、静水压力：在水力学中，把静止液体对相邻接触面所 作用的压力称为静水压力，用P 表示。单位：N
二、静水压强：面积上的静水压力。
1、平均静水压强
p P
2、点静水压强
P dp P lim
0 d
N / m2 (Pa )
三、静水压强的特性 ❖ 第一特性：静水压强的方向垂直指向被作用面。
右图示： P1 h1lb
P2
1
2
(h2
h1 )b
e1 2
e2 3
P
P1
P2
1 2
(h1
h2
)b
Px P1e1 P2e2
x
3
2h1 h2 h1 h2
三、解析法（适用于任意形状的平面）
首先复习材力知识
静矩= yd yc
惯性矩 J x y2d Jc yc2
1、大小
则称该点存在真空。
真空度 p p p p
K
a
abs
（该点绝对压强小于当地大气压强的数值）
二、静水压强基本方程的意义 1.几何意义
z—位置水头（液体内任一点距基准面的高度） p
--压强水头（在该点处安装垂直向上测压管中液柱的高度)
z+
p
--测压管水头（位置水头与压强水头之和）
2、能量意义
z—单位位能
dP hd （d 很小，近似认为各点压强相等）
y sind
P dP y sind sin yd sinyc
hc pc
其静水总压力的大小等于形心点的
压强乘以受压面的面积。
2、方向：垂直指向被作用面。 3、作用点：用合力矩定理
PyD
ydP
y2 sind
sin
静水压强与静水总压力
0.5 F
m
C
G
G
D
C E
D0.4
m 水
E银
0.2 0.3m
m
P B P E 汞 g 0 .4 水 g 0 .6
P B P A 水 g 0 . 5 汞 g 0 . 2 油 g 0 . 3 汞 g 0 . 4 水 g 0 . 6
P A P B 汞 g ( 0 . 2 0 . 4 ) 油 g 0 . 3 水 g ( 0 . 6 0 . 5 ) 7 . 5 8 6
F P F P 左 F P 右 1 5 6 .8 3 9 .2 1 1 7 .6 k N 方向向右→
依力矩定理： FPeFP左h31FP右h32 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。 精选课件
前2进4
解法二：首先将两侧的压强
精选课件
返1回9
例题
如图示复式比压计, 已知油的比重为0.8, 水银的比重
13.6,求A、B两点的压强差?
B
0.6m
A
水
0.5m F
D
油
水
G
G
D 0.4m
C
C
E
水银
E
0.3m 0.2m
精选课件
20
B
0.6 m
解：
A
油
水
水
P CP A水 g0.5
P DP C汞 g0.2
P EP D油 g0.3
强的作用面）。
测压管水头既与基准面有精关选课又件与测压管液面有关。
前进6
等压面
由压强相等的点连成的面，称为等压面。
等压面具有两个性质：
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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
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。
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
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
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
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）
−∫∫
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
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
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
⎧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 )
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。