Қысым дегеніміз – беттін бірлігіне тік әрекет ететін күш

Қысым дегеніміз – беттін бірлігіне тік әрекет ететін күш:

.

Қысым өлшемі СИ: [p] = [F]/[A] = 1 H/1м²= 1 Па.

Халықаралық бірліктер жүйесінде қысымды өлшеу бірлігін паскаль (Па) деп атайды, француз математик Блез Луи Паскальді (1623 – 1662) есі бойынша.

Бірақ та іс жүзінде қысымды өлшеу үшін жиі техникалық атмосфера қолданылады және бармен өлшиді:

1 техн.атм. = 1 кгс/см²= 1 бар = 10⁵ Па = 0,1 МПа.

Кейбір бұрынғы техникалық әдебиеттерде қысым өлшегенде техникалық атмосферамен өлшейды (МКГСС жүйесінің өлшемі), және де басқа жүйеге кірмейтін өлшемдермен пайдаланады олар: бар, физикалық атмосфера (атмосфера физическая), мм сынап бағана және м су бағана (мм рт. ст и мм вод. ст).

Өлшемдердін байланасы төменде көрсетіледі:

1 атмосфератехникалық= 1 ат = 1 кгс/см² = 0,98110⁵Па =

= 735,6 мм сынап бағ. = 10 м су бағ.; 1 ат 0,1 МПа;

1 атмосфера физизикалық = 1 атм = 760 мм сынап бағ. = 101325 Па =

= 1,033 ат = 10,33 м су бағ.;

1 мм су бағ. = 9,81 Па; 1 мм сынап бағ.ст = 133,322 Па.

Қысымды былай ажыратады - абсолюттік қысым p (арғарайв – жай қысым), барометрлық немесе атмосфералық қысым p_б= p_а, оны барометрмен өлшейды, артық қысым p_и, манометрмен өлшенеледі, және сиретулік қысым р_р вакуумметрен өленеледі.

Ыдыстағы газбен сырттағы атмосфералық қысыммен айырмашылығын артық қысым деп аталад:

Егер ыдыстағы газдын қысымы атмосфералық қысыман кем болса онда олардын айрмашылығын сиретулік қысым деп атайды

Осы формуладан көрынып тур минималды сиретулік қысым нөльге тең екнің (ыдыстағы қысым атмосфералық қысымына тең), ал максималды қысым – атмосфералыққа тең (ыдыстағы қысым нөльге тең). Бірақ атмосфералық қысым тұрақты болмаған соң – максималды сиретулік қысымда тұрақты шама болмайды. Сонда осындай сұрақ пайда болады: вакуумметр 760 мм сынап бағанаснан артық сиретулік қысымды көрсете алама? Жауабы: Ия, егер атмосфералық қысымды өлшеген кезде 760 мм сынап бағанадан артық болса.

1 суретте аталған қысымдардын графикалық байланысы көрсетілген, ал 2 суретте қысымдөлшер аспаптармен қолданатын қасиеттері көрсетілген.



Температура. Дененің қызған дәрежесін көрсеткішін температура деп атайды. Кельвина T температурасымен шкала бойынша Цельсия температурасынын байланысы төмендегі салыстырмамен анықталады

_{T= TC +T0 = t + 273,15 K,}

мұнда T – жылудинамикалық температура (Кельвин температурасы), К;

Ауаның тығыздығы келесі формуламен анықталады

мұнда Дж/(кг^.К) – ауаның газды меншікті тұрақтысы.

Судың тығыздығын 1000 кг/м³ алуға болады (бірақ температура 50 ^оС артық болса, онда судың және будың кестесынен алуға тиіс).
Ұсынылатын әдебиеттер: [5] бет. 33 – 52.
Практикалық сабақ 2-4 сағат.

2 Тақырып: Гидростатика негіздері.

Жоспар

1. 
   Қозғалыссыз сұйықтыктағы кысымның қасиеттері.
   
2. 
   Гидростатиканың негізгі теңдеуі.
   
3. 
   Эйлер тендеуі. Паскаль заңы.
   
4. 
   Қысым өлшеу приборлары.
   
5. 
   Жазық пен қисык сызықты бетке әсереткен сұйыктыктын қысым күші.
   
6. 
   Архимед заңы. Денелердің жұзуі.
   
7. 
   Пито трубкасы, Вентури шығын өлшегіші.
   

1. 7 л көлемімен ідістағы ауаның массасы қанша болады, егер оның тығыздығы болса 1,2 кг/м³ ?

A) 0,0084 кг; B) 8,4 кг; C) 5,833 кг; D) 84 г; E) 840 мг.

2. Беті ашық ідістағы газдын қысымын қандай аспапбен өлшейді?

A) барометр; B) пьезометр; C) вакуумметр; D) манометр;

3. Артық қысым қандай аспаппен өлшенеді?

A) манометр; B) барометр; C) вакуумметр; D) сынапты барометрмен

4. Қатені көрсет:

A) 15 МПа = 1,5 ат; B) 1 мм су бағ.боынша = 9,81 Па; C) 760 мм сынап бағ.бойынша = 101 325 Па;

D) 1 кгс/см² = 0,981^.10⁵ Па; E) 1 мм сынап бағ.бойынша = 133,322 Па;

5. Егер манометр 5 ат көрсетіп тұрса, онда ідістағы артық қысым қанша болады?

A) 5 ат; B) 6 ат; C) 4 ат; D) 0 ат; E) 1 ат.

Жазық беттегі сұйықтың қысым қүшін есептеу, гидростатиканың негізгі заңдарын колдануға білу және жаттау.

Гидростатиканың негізгі теңдеуі ,

мұнда – жазық беттегі қысым;

Жазық беттегі сұйықтың гидростатикалық қысым қүші

мұнда – ауырлық орталығының тереңдік координатының шамасы.

Архимед заңы, Архимедтің көтеруші күш

.

Осында ерекше назар аударуы керек:

– абсолюттік пен атмосфералық қысымдарының артық және жеткіліксіз қысымдармен байланысын: , ;

– қысымның өлшемдерінің байланыстарын:

Сұйықтықтың механикалық сипаттарының бірі болып тығыздың ρ (кг/м³) табылады. Бұл сұйықтықтың көлем бірлігіне W енетін масса m:

ρ= m/V

γ= G/V

γ= ρ g

• 
  судікі – ρ_с=1000кг/м³
  
• 
  сынаптікі - ρ_сын=13600кг/м³
  

Бұл сұйықтықтың қозғалысқа қарсы қабілеттілігі ол сұйықтық қозғалысқа ұшыраған уақытта жанасу күші (үйнелу) пайра болғанда айқындалады. Сұйықтық қабырға байымен аққан кезде оның тұтқырлығына байланысты ағынның тежелуі байқалады (3 сурет). Ньютон гипотезасына байланысты сұйықтық қабатында пайда тәукілділікпен анықталады:

Атмосфералық нөлден қысым сондай-ақ «төмен қарай» саналуы мүмкін. Бұл қысым вакуум қысымы немесе Р_вак вакуум деп аталады

Сонымен, қысымды санаудың үш жүйесі (қысымның үш шкаласы) бар. Бір қысымнан екінші қысымды есептеуге арналған формуларды шығарайық.

Абсолютті Р_абс және артық Р_арт қысымдар арасындағы байланысқа қол жеткізу үшін 2б суретті қолданайық. Берілген қысым шамасы В нүктесінің жағдайымен анықталсын. Сонда былай болатыны анық:

Р_абс=Р_а+Р_арт

С нүктесін қолдана отырып, сәйкес түрде абсолютті қысым Р_абс мен вакуум қысым арасындағы байланысты табамыз:

Р_абс=Р_а+Р_вак Ваккум мен артық қысым бір нөлден бастап, бірақ әр-түрлі жаққа саналады, соның салдырынан:

p_арт=-p_вак Осылайша, (2) – (4) формулары абсолютті, артық вакуумды қысымдарды байланыстырып, сонымен қатар бірін-біріне санауға мүмкіндік береді.

Ұсынылатын әдебиеттер: [5] бет. 75 – 92, бет. 97 – 112.
Практикалық сабақ 3- сағат.

Тақырып 3: Сұйық кинематикасы мен динамикасының жалпы түсыныктері.

Жоспар

1. 
   Сұйыктык козғалысының тұрлері
   
2. 
   Сүйыктыктың ағыны.
   
3. 
   Орташа жылдамдык. Шығын.
   
4. 
   Идеалды сұйыктыктың орнықпаған қозғалысына арналған Бернулли теңдеуінін интерпритациясы.
   
5. 
   Идеалды сұйықтыктын салыстырмалы козгалысына арналған Бернулли теңдеуі.
   
6. 
   Реалдык сүйыктьщтың ағынына арналған Бернулли теңдеуі.
   
7. 
   Кориолис коэффиценті.
   

1. 100 м су астында жүзетін қайықтың абсолюттік қысымын анықтау керек, егер атмосфералық қысымы 735,6 сынап бағ.бойынша болса.

A) 10 ат; B) 11 МПа; C) 1 200 000 Па; D) 163 кПа; E) 11 ат.

2. Вакуумметр р_раз = 0,4 кгс/см² жеткіліксіз қысым көрсетіп тұр, баллондағы ауаның абсолюттық қысымын анықтау керек, егер атмосфералық қысымы р_а = 736 мм сынап бағ.бойынша тең болады:

A) 0,59^.10⁵ Па; B) 0,40^.10⁵ Па; C) 1,40^.10⁵ Па; D) 0,72^.10⁵ Па; E) 0,80^.10⁵ Па.

3. Аквалангист 12 м тереңдігінде жүзып жүр. Осы тереңдігіндегі абсолюттіқ қысымын анықтау керек, егер барометрліқ қысымы келесіге тең болғанда 750 мм сынап бағ.бойынша:

A) 2,177^.10⁵ Па; B) 250 800 Па; C) 180 500 Па; D) 16300 Па; E) 2 177 200 Па.

4 Барокамерадағы қысым 2250 мм сынап бағ.бойынша көрсетіп тұр. Артық қысымын анықтау керек (МПа), егер атмосфералық қысымы тең 750 мм сынап бағ.бойынша:

A) 0,2; B) 2,0; C) 1,0; D) 0,3; E) 1,5.

5. Ауаның тығыздығы (кг/м³) қанша болады, егер ыдыста қысымы 3 ат және температурасы 20 ^оС?

A) 3,5; B) 0,35; C) 0,035; D) 2,5; E) 4,95.

Сұрақтың қысқаша мазмұны

Сұйықтың шығынына ерекше назар аударуы керек:

– көлемді , м³/с; және массалы , кг/с;

– кинематикалық тұтқырлығы мен динамикалық тұтқырлығының байланысына , м²/с, , Па^.с:

– осы шамалар арқылы рейнольдс саның жазылғанын

Ерекше назар аударуы керек:

– құбыр бойынша стационарлық ағын кезінде шығынның сақталуының теңдеуі және масса сақталу заңын жазылғанын

– Бернулли теңдеунің меншікті энергия (арын) арқылы жазылғанына

және қысым арқылыи (мысалы, гидрожетектерды есептегенде және газ ағуын анықтағанда )

мұнда –Кориолис коэффициенті, қимадағы жылдамдықтын бірқалыпсыз тарағанын есепке алады;

1. 
   Машина жасауда Бернулли теңдеуін пайдаланатын мысалдары.
   
2. 
   Газдык динамиканың элементтері.
   
3. 
   Сүйықтыктың козғалыс сандарының теңдеуін пайдалану.
   

1 ЕСЕП. Ыдыстың ені В = 1,2 м вертикалді дувал оны екіге бөліп тур. Қысымның дувалға Р₁ және Р₂ түскен нәтиже күштың шамасын және қай нүктеге түскенің анықтау. Егер ыдыстағы бір жағындағы судың биіктігі Н1 = 1,5 м, басқа жағының биіктігі Н2 = 0,5 м. Есепті графо-аналитикалық тәсілімен шешу.

Дувалды көтеру үшін керек F күшін анықтау керек, егер судың терендігі бір жағынан h₁ = 3м, ал басқа жағынан – h₂ = 1,5м.

Сұйықтын ағуын есептеуне арналған формулалар:

– идеалды сұйықтың ағуының жылдамдығын есептеуне арналған Торричелли формуласы

;
– тұтқырлы нақты сұйықтын ағуының жылдамдығын есептеуне арналған формуласы

;

– көлемді шығын

мұнда – жылдамдықтын коэффициенті; – тесіктін шығын коэффициенті;

Осында маңызды келесі формулалар деп саналады:

– тік гидравликалық соққы кезіндегі Жуковский формуласы ():

;

– тік емес гидравликалық соққы кезіндегі қысымның көтеруілі ()

– дүмпу толқынының таралу жылдамдығы

мұнда пен – ысырманы толық жапқан уақыт және гидравликалық соққының фаза уақыты;

Құбырдын сипаттамасы – ол жалпы суммарлы қысымның немесе арынның жоғалуынан көлемді шығын байланасады,

Мұнда ламинарлы режим кезінде;

– гидравликалық тегіс құбыр ұшін турбуленттік ағын кезінде

m – тек турбуленттік режим болған кезінде.

1. Ағын тұрақты болған кезінде.

2. Ағын тұрақсыз болған кезінде.

3. Ыдыстағы геометртялық биіктігі тұрақты болмаған кезінде.

4. Ыдыстағы геометртялық биіктігі тұрақты болған және болмаған кезінде есептеу.
Тапсырма: Төмендегі есептерді.

1күші нүктесіне бекітілген. Бастапқы координатасына қатысты моментін анықтау.



Сұрақтың қысқаша мазмұны

Ерекше назар аударуы керек:

– сұйықтын ламинарлық режим ағуы кезінде, құбырдағы тегеуріннің ұзынынан жоғалуы кезінде Пуазейль-Гагендің формуласы жазылғанына

;

– арынның немесе қысымның тегеуріннің жоғалуын Дарси-Вейсбахтың формуласына

мұндағы ұзындық гидравликалық үйкеліс коэффициенті осындай формулалармен анықталады:

– ламинарлық режим кезінде Пуазейль формуласымен

;

– гидравликалық тегіс құбыр ұшін турбуленттік ағын кезінде Блазиус формуласымен

– Рейнольдс саны мен салыстырмалы кедір-бұдырлығына байланысты жағдайда Альтшуль формуласын қолданады

– толық кедір-бұдірлі құбырлардағы ағынды болған кезінде Шифринсон формуласымен анықтайды

мұнда – абсолюттіқ кедір-бұдырлығы.

1. 
   Кедір-бұдырдағы және дөнгелек емес кұбырлардағы турбуленттік ағын. өлшем анализінің ідісін пайдалану.
   
2. 
   Дарси формуласы.
   
3. 
   Никурадзенін графигі.
   
4. 
   Гидравликалык жоғалту туралы жалпы мағлұматтар.
   
5. 
   Гидравликалық жоғалту түрлері.
   

Жауабы

Жауабы

– үйкеліс жоғалуын эквиваленттік ұзындығы арқылы Дарси-Вейсбахтын формуласымен анықталады

ламинарлық режим кезінде () төмендегідей болады

– тесіктегі шығын коэффициенті мен және жергілікті кедергісінен яғни тесіктін, сұйық өтетін, қимасының ауданы арқылы

1. Тесіктерден және саптамалардан сұйықтықтың өтуі.

2. Жұка қабырғадағы тесіктен түракты ағынмен сұйыктықтың ағуы.

3. Сыгылу, жылдамдық, шығын коэффиценті.

4. Цилиндрлік саптама аркылы сүйыктыктың ағуы.

5. Саптаманың түрлері.

6. Толыксыз сығымдасүйықтықтын ағып өткі. айнымалы ағын кезіндегі сүйықтықтың ағып өтуі.

7. Шапшып ағу техникасы туралы түсініктер.

8. Газдардың тесіктерден ағып өтуі.