مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

تقویم

فروردین 1402

ش	ی	د	س	چ	پ	ج
			1	2	3	4
5	6	7	8	9	10	11
12	13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24	25
26	27	28	29	30	31

آمار : 6218330 بازدید Powered by Blogsky

آزمایش پنجم: نیروهای وارد بر یک جسم غوطه ور در مایع ساکن

آزمایش پنجم: نیروهای وارد بر یک جسم غوطه ور در مایع ساکن

هدف آزمایش:

هدف ازاین آزمایش بررسی روابط مربوط به محاسبه نیروی وارد بر یک سطح مستطیلی از طرف سیال ساکن و تعیین نقطه اثر آن( مرکز فشار) می باشد .

تئوری آزمایش:

دستگاه فشار هیدرواستاتیکی برای تعریف فشار استاتیکی اعمال شده توسط سیال بر یک سطح غوطه ور و مقایسه محل و مقدار نیروی اندازه گیری شده با تئوری ، طراحی شده است.از جمله قابلیت های دستگاه اندازه گیری مرکز فشار برای سطح کاملا غوطه ور و یا شناور و مقایسه آن با مرکزفشار تئوری است.

در یک سیال ساکن فشار هر نقطه متناسب است با فاصله قائم آن نقطه تا سطح آزاد سیال یعنی

dp/dz=-ρg/g_{c (1-5)}

صفحه LL^'به مساحت A که در شکل نشان داده شده است ، در نظر می گیریم . فاصله مرکز سطح این صفحه تا سطح آزاد مایع می باشد . نیروی df وارد بر المانی به سطح dA به فاصله h از سطح آزاد مایع از رابطه زیر بدست می آید.

₍_{- 5}₂₎

نیروی کل وارد بر سطح A با انتگرال گیری از dF بدست می آید.

_(3-5)

بنا به تعریف (-54)

که فاصله مرکز سطح تا سطح مایع است . مرکز سطح یک جسم تنها به شکل هندسی آن بستگی دارد . بنابراین نیروهای وارد بر سطح A از رابطه زیر بدست می آید.

(5-5)

چون مایع در حالت سکون است . هیچ تنش برشی موجود نیست و جهت نیروی F عمود بر صفحه LL^'خواهد بود و نقطه اثر آن را می توان از تساوی گشتاور نیروی F حول نقطه با مجموع گشتاورهای نیروهای dF حول همان نقطه مطابق رابطه زیر بدست آورد.

( -56)

که در این رابطه h فاصله نیروی dF تا سطح آزاد مایع و h_pمرکز فشار یعنی فاصله نقطه اثر نیروی F تا سطح آزاد مایع است .

(5-7)

برابراست :dA در نظر گرفته شود مقدار w برای صفحه با عرض dh اگر المانی با ضخامت

(5-8)

(5 -9)

(5 -10)

(5-11)

شرح دستگاه

دستگاه مورد آزمایش از یک تانک مکعب مستطیل شکل با سطوح جانبی شفاف و یک جسم معلق به شکل QUADRANT تشکیل شده است و با اهرم بندی نشان داده شده می توان مقدار نیروها را حساب کرد . در گشتاور گیری نیروها حول لولا تنها نیروی وارد بر سطح مستطیل شکل به حساب می آید مقدار این نیرو برابر است با :

(5-12)

غوطه وری جزئی

a = 13.6 cm d=9.97cm b=9.2cm L=39.5 cm

برای بدست آوردن محل اعمال نیرو از روابط زیر استفاده می کنیم:

(5-13)

(5-14)

اگر شکل سطح نسبت به محور Y ها تقارن داشته باشد صفر و در نتیجه است .

چون درعبارت (5-14 ) مقدار مثبت است همیشه بزرگتر از است یعنی مرکز فشارهمیشه پایین تر از مرکز سطح قرار دارد از آنجا که جسم مورد بررسی دارای تقارن نسبت به محور Y است پس در فرمول (5-14 ) صفر است وامتداد مرکز فشار در راستای قائم منطبق برراستای قائم مرکز است .

روش آزمایش:

1- دقت کنید که ظرف در موقعیت افقی قرار داشته باشد .

با تغییر موقعیت وزنه تعادل شاخص را در موقعیت افقی قرار دهید .

به آهستگی به مخزن آب اضافه کنید (به نحوی که آب روی تیروئید نریزد )تا آب به لبه پایین تیروئید تماس پیدا کند.

سه بار و هر بار حدود 2سانتی متر آب به مخزن اضافه کنید و توسط اضافه کردن وزنه ها به کفه ، دستگاه را به حالت تعادل قرار دهید مقدار وزنه و ارتفاع آب را یادداشت کنید.

گزارش:

1.در هر حالت مقدار F نیروی وارد بر سطح غوطه ور در مایع را حساب کنید.

2.در هر حالت فاصله مرکز فشار تا سطح آزاد مایع را بدست آورید.

3. در هر حالت مقدار نیروی F را به وسیله ممان گیری نیروها حول محور تکیه گاه F به دست آورید سپس مقدار نیروی بدست آمده را با مقدار قسمت (1) مقایسه کنید و میزان خطارا بدست آورید .

4.منحنی تغییرات نیروی F را بر حسب عمق غوطه وری رسم نمایید.

5. منحنی تغییرات عمق مرکز فشار را بر حسب میزان عمق غوطه وری رسم نمایید.

6.برای یک حالت نیروی F و مرکز فشار را با استفاده از روش منشور فشار به دست آورده و آن را با مقادیر 1و2 مقایسه کنید.

7. رابطه ای که توسط آن بتوان نیروی و زاویه آن را حساب کرد به دست آورید و در هر حالت مقدار نیروی و زاویه آن را حساب کنید.