Устройство для доказательства свойств гидростатического (весового) давления жидкости



Устройство для доказательства свойств гидростатического (весового) давления жидкости
Устройство для доказательства свойств гидростатического (весового) давления жидкости

 


Владельцы патента RU 2584121:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный архитектурно-строительный университет" (RU)

Изобретение относится к устройствам для проведения лабораторных работ по курсу «Гидравлика». Устройство для доказательства трех свойств весового гидростатического давления содержит замкнутую емкость, выполненную из тонколистового материала и имеющую поверхности, наклоненные к горизонту под разными углами, соединенные с емкостью прозрачные трубки-пьезометры. Одна из трубок, с воронкой, служит для наполнения емкости водой. Другие трубки выполнены как сообщающиеся сосуды для фиксации уровней воды на одном горизонте. Две трубки присоединены к емкости на одном уровне, но к различно наклоненным поверхностям емкости, а одна подключена у дна емкости. В различно наклоненных к горизонту поверхностях емкости просверлены отверстия с возможностью закрывания их пробками, служащие для визуального наблюдения траекторий струек воды. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для проведения лабораторных работ по инженерному курсу «Гидравлика» и является наглядным пособием для доказательства свойств весового гидростатического давления.

Эти свойства таковы:

1. Гидростатическое давление действует перпендикулярно к площадке действия и направленно в ее сторону.

2. Оно действует по всем направлениям одинаково, независимо от ориентации площадки (закон Паскаля).

3. Оно линейно зависит от глубины погружения площадки действия под уровнем воды.

В учебнике «Гидравлика» P.P. Чугаева (1986 г.) первое свойство практически не доказывается теоретически. Второе и третье свойство доказывается аналитически.

В учебнике «Основы гидравлики, водоснабжения и канализации» авторов В.И. Калицин, B.C. Кедров, Ю.М. Ласков, П.Ф. Сафонов первое свойство доказывается методом от противного, а остальные тоже аналитически.

Экспериментальных методов доказательства этих свойств в опубликованных работах не встречалось. Нет таких устройств в лабораториях гидравлики Ленинградского политехнического университета и Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности демонстрации гидростатического давления жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для доказательства трех свойств весового гидростатического давления содержит замкнутую емкость, выполненную из тонколистового материала и имеющую поверхности, наклоненные к горизонту под разными углами, соединенные с емкостью прозрачные трубки-пьезометры, одна из которых, с воронкой, служит для наполнения емкости водой, а другие выполнены как сообщающиеся сосуды для фиксации уровней воды на одном горизонте, при этом две трубки присоединены к емкости на одном уровне, но к различно наклоненным поверхностям емкости, а одна подключена у дна емкости, причем в различно наклоненных к горизонту поверхностях емкости просверлены отверстия с возможностью закрывания их пробками, служащие для визуального наблюдения траекторий струек воды.

На чертеже схематично показано это устройство, выполненное из обычной консервной банки тонкостенной жести и демонстрируемое в течение пяти лет при чтении лекций или при проведении лабораторных работ в Борисоглебском филиале Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Устройство включает емкость (банку) 1 с вертикальной цилиндрической гладкой поверхностью, донья и крышки с рифлеными поверхностями 2, на которых имеются горизонтальные и наклонные к горизонту участки поверхности.

В центре крышки припаян штуцер и к нему присоединена прозрачная трубка-пьезометр (3) с воронкой для заполнения емкости водой. В верхнем углу емкости на одном уровне присоединены два пьезометра-уровнемера из прозрачных труб: один (5) к вертикальному участку поверхности, другой (4) к горизонтальному.

Третий пьезометр (прозрачная трубка) 6 подключен у дна емкости. Сверлом малого диаметра просверлены отверстия 7, 8 и 9 соответственно на горизонтальной наклонной и вертикальной поверхностях. Эти отверстия при заполнении емкости водой закрываются конусообразными (на данном устройстве) или иными пробками.

Доказательство свойств проводится следующим образом.

Через прозрачную трубку 3 с воронкой емкость заполняется водой. Воздух из емкости вытесняется через пьезометры 4, 5 и открытые отверстия 7, 8. После вытеснения воздуха отверстия 7 и 8 закрываются пробками, и уровни воды во всех прозрачных трубках устанавливаются на одном горизонте.

Для доказательства первого свойства открывается одно из отверстий поочередно или все вместе. При этом отчетливо наблюдаются траектории всех струек, «вылетающих» из всех отверстий под углом 90° к площадкам. Все струйки «вылетают», естественно, под действующим давлением, равным разнице отметок горизонта воды во всех трубках и отметки отверстия.

Доказательством второго свойства гидростатического давления служит равенство уровней воды в пьезометрах (прозрачных трубках) 4 и 5 при закрытых пробках. Это говорит о равенстве давлений на вертикальную и горизонтальную площадки действия. Если бы была рядом с пьезометрами 4 и 5 наклонная на том же уровне от горизонта площадка и к ней бы был подключен пьезометр, результат был бы тот же.

Третье свойство подтверждается показанием прозрачной трубки пьезометра 6. Поскольку гидростатическое давление может измеряться не только в паскалях, кг/см2, атмосферах, но и в метрах (сантиметрах) водяного столба, то показание пьезометра 6 свидетельствует о том, что давление по глубине увеличивается с заглублением линейно.

Устройство для доказательства трех свойств весового гидростатического давления, содержащее замкнутую емкость, выполненную из тонколистового материала и имеющую поверхности, наклоненные к горизонту под разными углами, соединенные с емкостью прозрачные трубки-пьезометры, одна из которых, с воронкой, служит для наполнения емкости водой, а другие выполнены как сообщающиеся сосуды для фиксации уровней воды на одном горизонте, при этом две трубки присоединены к емкости на одном уровне, но к различно наклоненным поверхностям емкости, а одна подключена у дна емкости, причем в различно наклоненных к горизонту поверхностях емкости просверлены отверстия с возможностью закрывания их пробками, служащие для визуального наблюдения траекторий струек воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для исследования процессов, связанных с интенсивным тепломассопереносом. Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса содержит рабочий участок, состоящий из прямоугольного корпуса из латуни, на дно которого поочередно установлены теплоизоляционный материал, электронагреватель в виде плоского нагревательного элемента, подключенный к источнику питания, металлическая пластина и подложка, на которую налита низкокипящая жидкость.

Изобретение относится к стендам для лабораторных работ, применяемым при обучении студентов, изучающих дисциплину «Электротехнология». Автоматизированный тепловой пункт (устройство преобразования электрической энергии в тепловую), содержит параллельно соединенные между собой тэновый, электродный и вихревой подогреватели воды, отопительный прибор, бойлер со змеевиком, насос, термодатчики, щит управления, расходомер, систему трубопроводов, при этом в него введены электромагнитные клапаны, программируемый контроллер для управления и регулирования режимами нагрева, бойлер выполнен сообщающимся с атмосферой для осуществления процесса тепломассообмена, сборка всех элементов выполнена с использованием резьбовых соединений предусматривающее возможность введения в процесс новых элементов.

Изобретение относится к лабораторному оборудованию, которое широко используется в учебных заведениях (см., например, Д.В.Штеренлихт. .

Изобретение относится к учебно-наглядным пособиям, и касается газоразрядной трубки, предназначенной для проведения демонстрационных опытов, преимущественно, в условиях типового кабинета физики общеобразовательных учебных учреждений при изучении особенностей тлеющего разряда.

Изобретение относится к учебно-наглядным пособиям и может быть использовано на занятиях, преимущественно, по физике для моделирования движения и взаимодействия частиц вещества.

Изобретение относится к области обучения студентов ВУЗов и аспирантов по механике, а также при проведении лабораторных работ по курсу "Газодинамика". .

Изобретение относится к области геофизической гидродинамики и может быть использовано при моделировании крупномасштабных атмосферных течений. .

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам, а более конкретно для практического изучения основного закона гидростатики, различных видов давления (давление вакуума, избыточное давление, атмосферное давление), приборов для измерения давления, а также единиц измерения давления.

Изобретение относится к оборудованию для демонстрационно-практического определения студентами характеристик работы центробежного насоса, совместной работы двух насосов, включенных в сеть параллельно и др.

Изобретение относится к оборудованию для демонстрационно-практического изучения основных гидродинамических процессов и может быть использовано при изучении критерия Рейнольдса, режимов преобразования форм энергии потока жидкости (уравнение Бернулли), примеров практического применения уравнения Бернулли - расходомер Вентури, гидравлических сопротивлений с построением виртуальных гидравлических схем, с измерением гидравлических параметров и одновременным построением графических зависимостей на мониторе персонального компьютера и копированием на жестких носителях информации.
Наверх