Тема: Физические свойства жидкости. Гидростатика

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

Гидростатика

__Гидравлика и Гидрогазодинамика ________

(указывается наименование дисциплины в соответствии с учебным планом)

Направления подготовки:

280700 «Техносферная безопасность»

151900 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств

Профиль подготовки:

Инженерная защита окружающей среды;

Технология машиностроения

Квалификация выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

г. Егорьевск 2014

Гидравлика. Гидрогазодинамика

Гидростатика

Контрольная работа №1

Тема: Физические свойства жидкости. Гидростатика

Варианты КР подготовил доцент Козенец В.В.

Задачи контрольной работы рассмотрены и одобрены на заседании учебно-методической группы (УМГ) кафедры

технологии автоматизированного производства

(полное наименование без сокращений)

(протокол № _____ от _______ 2014 г.)

Председатель УМГ кафедры разработчика _________ А.А. Махов

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№1
1.	Найти давление на свободной поверхности в закрытом сосуде с бензином, если уровень жидкости в открытом пьезометре выше уровня жидкости в сосуде на h = 2 м , а атмосферное давление .
2.	Определить среднюю толщину солевых отложений отл в герметичном водоводе с внутренним диаметром d = 0,3 м и длиной L = 2 км, если при выпуске воды в количестве W = 0,05 давление в водоводе падает на величину . Отложения по диаметру и длине водовода считать распределенными равномерно.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№2
1.	В U-образный сосуд налиты ртуть и вода. Линия раздела жидкостей расположена ниже свободной поверхности ртути на hрт = 0,1 м . Определить разность уровней h .
2.	При напорном течении горячего мазута плотностью по трубе касательное напряжение на ее внутренней поверхности составляет = 2 Па . Найти значение кинематического коэффициента вязкости мазута, если скорость в поперечном сечении трубы изменяется согласно уравнению (см. рисунок).
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№3
1.	К резервуару, заполненному газом при давлении , присоединена трубка, опущенная в сосуд с ртутью. Требуется: а) определить давление в резервуаре, если ртуть поднялась в трубке на высоту h=0,23 м; б) найти высоту h1, на которую поднимется ртуть в трубке, если вакуум в резервуаре составляет hв = 3 м вод.ст., а атмосферное давление Па . Принять плотность воды , а плотность ртути .
2.	В отопительный котел поступает воды при температуре . Сколько кубометров воды входит в котел и выходит из него, если нагрев производится до температуры ; принять коэффициент температурного расширения воды равным ?
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№4
1.	Пружинный манометр подключен к сосуду с водой на высоте h =1 м от дна. Центр манометра находится выше точки подключения его к сосуду на z=1 м . Определить: а) избыточное давление на дно при показании манометра ; б) показание манометра при абсолютном давлении на поверхности воды в сосуде , атмосферном давлении и Н =1,5 м.
2.	Определить объем воды, который необходимо подать в водовод диаметром d = 500мм и длиной L = 1км для повышения давления на . Водовод подготовлен к гидравлическим испытаниям и заполнен водой при атмосферном давлении. Деформацией трубопровода пренебречь.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№5
1.	1. Определить вакуум в резервуаре, если h1 = 100 мм, h2 = 200 мм .
2.	1. Вода тяжелее керосина в 1,3 раза. Определить плотность керосина при температуре .
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№6

Верхняя часть прибора для измерения глубины моря емкостью

заполнена водой, нижняя ртутью. При опускании прибора в море морская вода, плотность которой

, через трубку d вытесняет часть ртути в верхнюю камеру. Определить глубину моря, если после опускания сосуда на дно в верхней камере оказалось m = 0,2 кг ртути. Коэффициент объемного сжатия воды

. Сжимаемостью ртути пренебречь.

Медный шар диаметром

весит в воздухе

, а при погружении в жидкость

. Определить плотность жидкости.

_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№7

В сосуд, наполненный жидкостью, вставлены два плунжера, расположенные в одной горизонтальной плоскости; площади плунжеров

На первый из них действует сила

. Определить показание манометра рм и силу

, удерживающую в равновесии второй плунжер.

Удельный вес бензина = 7063 H/м³ . Определить его плотность.

_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№8
1.	U-образный ртутный манометр подключен к резервуару, заполненному водой. Определить абсолютное давление на поверхности воды, если h1 = 0,15 м , h2 = 0,25 м , атмосферное давление .
2.	Медный шар диаметром весит в воздухе , а при погружении в жидкость Определить плотность жидкости.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№9
1.	Подпорная прямоугольная вертикальная стенка шириной b = 200 м сдерживает напор воды высотой Н =10 м Определить силу полного давления на стенку Р и опрокидывающий момент M . Построить эпюру давлений.
2.	Вода тяжелее керосина в 1,3 раза. Определить плотность керосина при температуре .
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№10
1.	1. Определить силу P полного давления на торцевую, плоскую стенку горизонтальной цилиндрической цистерны диаметром и точку ее приложения D, если уровень бензина, плотность которого ,находится на расстоянии Н = 2,4 м от дна цистерны. Цистерна герметически закрыта, избыточное давление паров бензина на свободную поверхность составляет .
2.	Определить объем воды, который необходимо подать в водовод диаметром d = 500мм и длиной L = 1км для повышения давления на . Водовод подготовлен к гидравлическим испытаниям и заполнен водой при атмосферном давлении. Деформацией трубопровода пренебречь.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№11
1.	В резервуар налит керосин с плотностью . Требуется определить диаметры d болтов, прикрепляющих крышку лаза, и найти положение центра давления на крышку, если уровень керосина в резервуаре находится на расстоянии H = 8 м от дна, число болтов п =12 , диаметр лаза d = 0,75 м и расстояние от его центра тяжести до дна h = 1 м . Допускаемое напряжение на разрыв для болтов .
2.	При гидравлическом испытании трубопровода длиной L =1000 м и диаметром d=100 мм давление воды в трубе было поднято до . Через час давление упало до . Определить, пренебрегая деформацией трубопровода, сколько воды вытекло при этом через зазоры.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№12
1.	Определить, на сколько увеличится давление, которое испытывает водолаз в морской воде при переходе от глубины h1 =15 м к глубине h2 = 30 м .
2.	Медный шар диаметром весит в воздухе , а при погружении в жидкость . Определить плотность жидкости.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№13
1.	Определить абсолютное и избыточное давление воды на дно открытого сосуда, если атмосферное давление Па, а глубина воды в сосуде равна h = 2,5 м.
2.	Вода тяжелее керосина в 1,3 раза. Определить плотность керосина при температуре .
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№14
1.	Определить величину избыточного гидростатического давления в точке А под поршнем и давление в точке В сосуда с водой на глубине z = 2 м от поршня, если на поршень диаметром d = 200 мм действует сила =3080 Н .
2.	Определить объем воды, который необходимо подать в водовод диаметром d = 500мм и длиной L = 1км для повышения давления на . Водовод подготовлен к гидравлическим испытаниям и заполнен водой при атмосферном давлении. Деформацией трубопровода пренебречь.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№15
1.	Определить высоты h1 и h2 , если на поршни площадью действуют силы P1, P2 , P3 .
2.	При гидравлическом испытании трубопровода длиной L =1000 м и диаметром d=100 мм давление воды в трубе было поднято до . Через час давление упало до . Определить, пренебрегая деформацией трубопровода, сколько воды вытекло при этом через зазоры.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№16
1.	Определить разность давлений p в резервуарах А и В, заполненных бензином, если показание дифференциального ртутного манометра h =70 мм.
2.	В отопительный котел поступает воды при температуре . Сколько кубометров воды входит в котел и выходит из него, если нагрев производится до температуры ; принять коэффициент температурного расширения воды равным ?
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№17
1.	Найти силу P2 ,сжимающую тело А при значении P1 = 0 и P1 =120Н, если площадь малого поршня , большого , h = 0,2 м и плотность жидкости . Трением и весом поршней пренебречь.
2.	Определить разность давлений p в колбах А и В с водой, если разность уровней ртути в дифференциальном манометре h = 23 см. Разность уровней осей колб Н = 1 м.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№18
1.	Определить полезную нагрузку Р, действующую вдоль штока, если в поршневую полость гидроцилиндра подводится манометрическое давление , а в полости со стороны штока манометрическое давление . Диаметр поршня D =10 см, а диаметр штока d = 3см. Трением пренебречь.
2.	Сообщающиеся сосуды заполнены различными жидкостями. Плотность одной жидкости , другой - . Уровень жидкости в первом сосуде h1=0,4м Определить разность уровней h .
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№19
1.	Найти силу P2 ,сжимающую тело А при значении P1 = 0 и P1 =120Н, если площадь малого поршня , большого , h = 0,2 м и плотность жидкости . Трением и весом поршней пренебречь.
2.	При гидравлическом испытании трубопровода длиной L =1000 м и диаметром d=100 мм давление воды в трубе было поднято до . Через час давление упало до . Определить, пренебрегая деформацией трубопровода, сколько воды вытекло при этом через зазоры.
	_____________ доц. Козенец В.В.

Егорьевский технологический институт (филиал) (ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Вариант№20
1.	Определить высоты h1 и h2 , если на поршни площадью действуют силы P1, P2 , P3 .
2.	В резервуар налит керосин с плотностью . Требуется определить диаметры d болтов, прикрепляющих крышку лаза, и найти положение центра давления на крышку, если уровень керосина в резервуаре находится на расстоянии H = 8 м от дна, число болтов п =12 , диаметр лаза d = 0,75 м и расстояние от его центра тяжести до дна h = 1 м . Допускаемое напряжение на разрыв для болтов .
	_____________ доц. Козенец В.В.

Второй вариант контрольной работы по гидростатике

Задание 1

Задача 1.1

Участок трубопровода заполнен водой при температуре 10 и атмосферном давлении. Определить повышение давления в трубопроводе при нагреве воды на 5 и закрытых задвижках на концах участка.

Задача 1.2

Сообщающиеся сосуды заполнены различными жидкостями. Плотность одной жидкости

, другой -

. Уровень жидкости в первом сосуде h1=0,4м Определить разность уровней h .

Задание 2

Задача 2.1

В вертикальном цилиндрическом резервуаре диаметром d = 2м хранится 15т нефти. Ее плотность при температуре равна 850 . Определить колебание уровня нефти в резервуаре h при колебании температуры от до . Расширение резервуара не учитывать. Коэффициент температурного расширения нефти .

Задача 2.5

Определить величину избыточного гидростатического давления

в точке А под поршнем и давление

в точке В сосуда с водой на глубине z = 2 м от поршня, если на поршень диаметром d = 200 мм действует сила =3080 Н .

Задание 3

Задача 3.1

Котел емкостью заполнен водой при атмосферном давлении. Если при гидравлическом испытании нужно довести давление до по манометру, то за какое время это можно осуществить при помощи насоса, подающего ?

Задача 3.2

Гидравлический повыситель давления (мультипликатор) развивает давление

(

). Под каким начальным давлением

должна подводиться вода под большой поршень диаметром D = 300 мм, если диаметр скалки d = 100 мм ? Трением в уплотнениях пренебречь.

Задание 4

Задача 4.1

В автоклав объемом W0 = 50 л под некоторым давлением закачано W1 = 50,5 л эфира. Определить, пренебрегая деформацией стенок автоклава, повышение давления в нем p , если коэффициент объемного сжатия эфира при .

Задача 4.2

Определить давление, возникающее в жидкости, и силу, развиваемую гидравлическим прессом, если: диаметр большого плунжера D=500мм, диаметр малого плунжера d = 50 мм , большое плечо рукоятки а = 500 мм, меньшее плечо b =100 мм. Усилие, прикладываемое к рукоятке G = 150 Н. Весом плунжера и трением в уплотнениях пренебречь.

Задание 5

Задача 5.1

Определить давление, требующееся для сжатия жидкости с объемным модулем упругости Е=2000 МПа в 1,5 раза.

Задача 5.2

Определить высоты h1 и h2 , если на поршни площадью

действуют силы P1, P2 , P3 .

Задание 6

Задача 6.1

Задача 6.2

Определить давление резервуаре p0 и высоту подъема уровня воды h1 в трубке 1, если

, h3 = 0,8 м и показание ртутного манометра h2 = 0,15 м .

Задание 7

Задача 7.1

Задача 7.2

Найти силу P2 ,сжимающую тело А при значении P1 = 0 и P1 =120Н, если площадь малого поршня

, большого

, h = 0,2 м и плотность жидкости

. Трением и весом поршней пренебречь.

Задание 8

Задача 8.1

Задача 8.2

Определить полезную нагрузку Р, действующую вдоль штока, если в поршневую полость гидроцилиндра подводится манометрическое давление

, а в полости со стороны штока манометрическое давление

. Диаметр поршня D =10 см, а диаметр штока d = 3см. Трением пренебречь.

Задание 9

Задача9.1

Задача 9.2

Определить работу, затрачиваемую на перемещение поршня площадью

на расстояние L в трубопроводе, соединяющем резервуары 1 и 2 с площадями

, заполненные при начальном положении поршня до одной и той же высоты жидкостью плотностью . Трением поршня о стенки трубопровода пренебречь.

Задание 10

Задача 10.1

Определить давление, требующееся для сжатия жидкости с объемным модулем упругости Е=2000 МПа в 1,5 раза.

Задача 10.2

Две вертикальные трубы центрального отопления соединены горизонтальным участком, на котором установлена задвижка диаметром d = 0,2 м . Температура воды в правой вертикальной трубе равна

, а в левой

. Найти разность сил полного давления на задвижку справа Р1 и слева Р2. Высота воды в вертикальных трубах над уровнем горизонтальной трубы hс = 20м.

Задание 11

Задача 11.1

Задача 11.2

Определить силу полного давления воды на плоский щит, перекрывающий канал, и усилие, которое необходимо приложить для подъема щита. Ширина канала b = 1,8 м, глубина воды в канале h = 2,2 м. Вес щита G = 15 кН. Коэффициент трения щита по опорам f = 0,25.

Задание 12

Задача 12.1

Задача 12.2

Котел системы водяного отопления имеет люк для осмотра диаметром D = 0,8 м . Люк закрыт плоской крышкой, прикрепленной n = 10 болтами. Определить диаметр болтов, если уровень воды в расширительном сосуде находится на высоте H = 30 м , а центр тяжести крышки на высоте h = 2 м от осевой линии котла. Температура воды

Задание 13

Задача 13.1

Задача 13.2

Прямоугольный поворотный затвор размерами b× a =1× 2 м перекрывает выход из резервуара. На каком расстоянии х необходимо расположить ось затвора 0 , чтобы при открывании его в начальный момент необходимо было преодолевать только трение в шарнирах, если глубина в резервуаре H = 3 м .

Задание 14

Задача 14.1

Задача 14.2

Вертикальный плоский прямоугольный щит, состоящий из пяти одинаковых досок шириной a = 20 см и длиной l =1,6м, сдерживает напор воды высотой H =1м. Определить силу Р давления воды на щит в целом и на каждую доску щита в отдельности.

Задание 15

Задача 15.1

Определить давление, требующееся для сжатия жидкости с объемным модулем упругости Е=2000 МПа в 1,5 раза.

Задача 15.2

В вертикальном цилиндрическом резервуаре диаметром D = 8м находится вода высотой слоя h1 =1,2м и нефть плотностью c высотой слоя h2 = 6,6м. Определить манометрическое давление p у дна резервуара и силу Р действия жидкости на дно.