Bài giảng Thủy lực môi trường: Chương 2 - GV. Trần Đức Thảo

Chương 2 Tĩnh học chất lỏng thuộc bài giảng "Thủy lực môi trường", trong chương này trình bày các nội dung sau: áp suất thủy tĩnh, áp lực, hai tính chất cơ bản của áp suất thủy tĩnh, mặt đẳng áp, phương trình cơ bản của thủy tĩnh lực học, định luật bình thông nhau, định luật Pascan,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thủy lực môi trường: Chương 2 - GV. Trần Đức ThảoChương 2: Tĩnh học chất lỏng NỘI DUNG CHƯƠNG 2 2.1. Áp suất thủy tĩnh, áp lực 2.2. Hai tính chất cơ bản của áp suất thủy tĩnh 2.3. Mặt đẳng áp 2.4. Phương trình cơ bản của thủy tĩnh học 2.5. Định luật bình thông nhau 2.5. Định luật Pascan 2.7. Các loại áp suất 2.8. Ý nghĩa hình học và năng lượng của phương trình cơ bản trong thủy tĩnh học NỘI DUNG CHƯƠNG 2 2.9. Biểu đồ phân bố áp suất tĩnh 2.10. Áp lực chất lỏng lên thành phẳng có hình dạng bất kỳ 2.11. Áp lực chất lỏng lên thành phẳng hình chữ nhật có đáy nằm ngang 2.12. Áp lực chất lỏng lên thành cong 2.13. Định luật Acsimet 2.14. Sự cân bằng của vật rắn ngập hoàn toàn trong chất lỏng 2.15. Sự cân bằng của vật rắn nổi trên mặt tự do của chất lỏng 1 2.1. Áp suất thủy tĩnh, áp lực P ω Xét khối chất lỏng W. Cắt khối W bằng (ABCD) tùy ý. Lấy tiết diện ω bất kỳ có chứa điểm O →→ lực tác dụng lên ω là P . → P →→ Tỷ số  = P : áp suất thủy tĩnh trung bình. tb → P → Nếu ω → 0 thì  tiến tới phần giới hạn P : áp suất thủy tĩnh tại 1 điểm (áp suất thủy tĩnh). 2.1. Áp suất thủy tĩnh, áp lực P  →   P  → lim  = P ω  → 0      → Áp suất thủy tĩnh ( P ) là ứngsuất tác dụng lên 1 phân tố diện tích lấy trong nộibộ môi trường chất lỏng đang xét → nội lực (ứngsuất nén). 2 2 Đơn vị: N/m , Pa, kG/cm , at. 2.2. Hai tính chất cơ bản của áp suất thủy tĩnha. Tính chất 1: Áp suất thủy tĩnh tác dụng vuônggóc với diện tích chịu lực và hướng vào diện tíchấy. Áp suất thủy tĩnh (P) tại điểm O gồm 2 thành phần: Pn  Pn: hướng theo pháp tuyến. P  τ: hướng theo tiếp tuyến. o τ 2 2.2. Hai tính chất cơ bản của áp suất thủy tĩnhb. Tính chất 2: Trị số của áp suất thủy tĩnh tại 1điểm bất kỳ không phụ thuộc vào hướng đặt củadiện tích chịu lực tại điểm đó. Pn = Px = Py2.3. Mặt đẳng áp Là mặt có áp suất thủy tĩnh tại mọi điểm bằng nhau, p = const.2.4. Phương trình cơ bản của thủy tĩnh học Trong khối chất lỏng tĩnh cânbằng, xét khối hình trụ thẳng đứng. Khối chất lỏng chịu tác dụng: Áp lực từ mặt trên: ωp2. Áp lực từ mặt dưới: ωp1. Áp lực ở mặt xung quanh nằm ngang và triệt tiêu. Trọng lượng của khối chất lỏng: G = γω(h1-h2) 32.4. Phương trình cơ bản của thủy tĩnh học Chiếu hệ lực lên phương thẳngđứng. Điều kiện cân bằng: Khối chất lỏng chịu tác dụng: ωp1 - ωp2 - γω(h1-h2) = 0→ p1 - p2 = γ(h1-h2)2.4. Phương trình cơ bản của thủy tĩnh học Nếu mặt trên trùng mặt thoáng, thì:  p1 = p2 + γh1 = p0 + γh1 hay p = p0 + γh, (*) (*) là phương trình cơ bản của thủy tĩnh học. Phát biểu: Áp suất tuyệt đối tại một điểm bất kỳtrong chất lỏng tĩnh bằng áp suất trên mặt chất lỏng,cộng với trọng lượng cột chất lỏng có đáy bằng đơnvị diện tích, chiều cao bằng độ sâu từ mặt chất lỏngđến điểm ấy.2.4. Phương trình cơ bản của thủy tĩnh học  Từ (*), nếu h = const → p = const. 42.4. Phương trình cơ bản của thủy tĩnh học  Bài tập áp dụng: Tính áp suất tại 1 điểm ở đáy bể chứa nước sâu 4m, biết mặt thoáng bể thông với không khí; trọng lượng riêng của nước là 9.810N/m3; áp suất khí quyển pa = 98.100N/m2.2.5. Định luật 2 bình thông nhau* Phát biểu: “Nếu hai bình thông nhau chứađựng chất lỏng khác nhau và có áp suất trên mặtthoáng bằng nhau thì độ cao cột chất lỏng ở mỗibình tính từ mặt phân chia 2 chất lỏng đó đến mặtthoáng tỷ lệ nghịch với trọng lượng đơn vị củachất lỏng”, tức là: h1  2 = h2  12.5. Định luật 2 bình thông nhau  Xét bình thông nhau như hình.  Áp suất trên mặt phân chia A- B bằng nhau: p1 = p2 p 1 = p 0 +  1 h1 p 2 = p 0 +  2 h2 ⇒  1 h1 =  2 h 2 h1  ⇔ = 2 h2 1 Nếu trong 2 bình thông nhau cùng 1 loại chất lỏng γ1 = γ2 thì mặt tự do của chất lỏng trong 2 bình cùng độ cao, h1 = h2. ...