在学习水力学这门课程时,第三章的内容往往涉及水流运动的基本原理和相关的计算方法。这一章节对于理解流体力学的基础知识至关重要。为了帮助大家更好地掌握这部分内容,下面将对第三章的一些典型课后习题进行详细解答。
习题1:水流速度与压力的关系
题目描述:假设有一段水平放置的管道,其中水流的速度为v=2m/s,管道直径d=0.1m。根据伯努利方程,求解管道内某点的压力p与大气压强p₀之间的关系。
解答过程:
1. 根据伯努利方程公式:\[ \frac{P}{\rho} + \frac{1}{2}\rho v^2 + gz = C \]
其中ρ为液体密度(这里取水的密度ρ=1000kg/m³),g为重力加速度(g=9.8m/s²),z为高度差。
2. 因为管道是水平放置的,所以z值相同,可以忽略gz项的影响。
3. 将已知条件代入公式:\[ \frac{P}{1000} + \frac{1}{2} \times 1000 \times 2^2 = P_0 / 1000 \]
4. 解得:\[ P = P_0 - 2000 \]
因此,管道内某点的压力比大气压小2000Pa。
习题2:流量计算
题目描述:一个矩形截面的明渠,宽度b=5m,水流深度h=2m,水流速度v=1.5m/s,请计算该渠道的流量Q。
解答过程:
1. 明渠的横截面积A可以通过公式\[ A = b \times h \]来计算。
2. 已知b=5m,h=2m,则\[ A = 5 \times 2 = 10m^2 \]
3. 流量Q的定义是单位时间内通过某一截面的体积流量,即\[ Q = A \times v \]
4. 将数据代入:\[ Q = 10 \times 1.5 = 15m^3/s \]
所以,该渠道的流量为15立方米每秒。
以上就是针对水力学第三章部分课后习题的答案解析。希望这些详细的步骤能够帮助同学们加深对相关理论的理解,并熟练运用到实际问题中去。如果还有其他疑问或者需要进一步的帮助,请随时提问!