流体力学曲面作用力的一个题,要求写出详细答案,越详细越好。
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主要考虑上半球受到的向上压力,且不考虑球壳重力。
先假定从上边水平面向下到某一上半球的高度为 h,在这个高度 h平面内,切割球体得到的圆平面半径为 r。很容易得到如下关系:R^2-[R-(h-H)]^2=r^2,简化后,得到:(h-H)^2-2R(h-H)+r^2 =0,解这个方程,得到 h = H+R+√(R^2-r^2)。
在h高度对应的微分球表面,可以看成圆柱面,如果液体密度是p,上半球微分面受到的压力为 dF = p*h*2πrdr,在r为0到R范围内对dF积分,就可以得到上半球面的压力了。这个压力就是其周边螺钉承受的压力吧。
计算为 F = 2πp∫[H+R+√(R^2-r^2)]rdr 这个定积分的上下限分别是R 和 0,代入数据后,得到 F = 5πp。
假定,液体是水的话,p = 1000kg/m3,于是,F = 5π*1000 kg ≈ 15708kg。
即,密度为p的液体作用于球边螺栓上的压力为5πp,如果液体为水的话,这个压力大约为15708千克或者接近 15.71吨。
先假定从上边水平面向下到某一上半球的高度为 h,在这个高度 h平面内,切割球体得到的圆平面半径为 r。很容易得到如下关系:R^2-[R-(h-H)]^2=r^2,简化后,得到:(h-H)^2-2R(h-H)+r^2 =0,解这个方程,得到 h = H+R+√(R^2-r^2)。
在h高度对应的微分球表面,可以看成圆柱面,如果液体密度是p,上半球微分面受到的压力为 dF = p*h*2πrdr,在r为0到R范围内对dF积分,就可以得到上半球面的压力了。这个压力就是其周边螺钉承受的压力吧。
计算为 F = 2πp∫[H+R+√(R^2-r^2)]rdr 这个定积分的上下限分别是R 和 0,代入数据后,得到 F = 5πp。
假定,液体是水的话,p = 1000kg/m3,于是,F = 5π*1000 kg ≈ 15708kg。
即,密度为p的液体作用于球边螺栓上的压力为5πp,如果液体为水的话,这个压力大约为15708千克或者接近 15.71吨。
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