大学物理简明教程陈执平参考解答(完整版)11.流体力学习题

2020-05-08 10:16

11-1 水在变截面的水平管中作稳定流动,若截面S1处的压强为110Pa,流速为

0.2m?s?1,截面S2处的压强为5Pa,求S2处的流速。

12解:由水平管伯努利方程 P1??v1?P2?2122?v2

代入已知条件解得 v2?0.5m?s?1

11-2 水在截面不同的水平管中稳定流动,出口处的截面积为管的最细处的3倍,若出口处的流速为2m?s?1,问最细处的压强是多少?若在此最细处开一个小孔,水会不会流出来?

解:设最细处截面积为S1,则由

S1v1?S2v2?3S1?2 ,有 v1?6m?s?1 又

P1?P0?12,

22P1?512??v1?P0?123212?v22,得

?(v2?v1)?1.01?10?10(4?36)?85kPa

P1?P2,水不会流出来

11-3 一装有深度为H的水的圆柱形容器,在容器的一侧水面下深度为h处开一小口,问在容器同一侧何处再开一小孔,可使得两孔射出的水流有相同的射程。

解:对容器截面a和小口截面b各取一流管。已知Sa??Sb,故va?0,且

Pa?Pb 为一个大气压。由伯努利方程知?gH?12?vb??ghb,则

2vb?2g(H?hb)?2gh

12gt

2又s (射程)为 s?vbt,且H?h?故 s?2h(H?h)

设另和小孔开在水面下深h1处,应有:2h1(H?h1)?2h(H?h),解得 h1?H?h

11-4 水沿半径为1.0cm的水管内流动。若管中心处流速为10cm?s??1.005?10

?3?1,水的粘滞系数

Pa?s,求因粘滞性造成沿管长为2.0cm的两个截面间的压强差是多少?

解: v?P1?P24?l(R?r)

22 P1?P2?4?1.0?10?3?2.0?0.1020.01?8.0Pa

11-5 某段微血管的直径受神经控制而缩小了一半,如果其它条件不变,问通过它的血流量将变为原来的多少?

解:由泊肃叶公式

的四次方成正比

1/16

即血流量为原来的

11-6 将空气压进肥皂泡内,吹成半径为r?2.5?10?2m的肥皂泡。已知肥皂水表面张力系数??2.5?10?2N?m?1,求肥皂泡内外表面增大过程中的功。

解:肥皂泡内外表面积总增量为?S?4?R?2所需的功为 ?W????S???8?R22

?4?3.93?10?3J?1

11-7 设某温度下水的表面张力系数为72.8?105N?m。在此温度下有一水珠,水珠内、

外压强差为1.013?10Pa ,问此水珠半径是多少?

2?解:水珠内外压强差 pi?p0?

R R?2?p0?1.44?10?6m

11-8 如图有一内半径为0.3mm的细玻璃管,管中的水在管下端形成一曲率半径为3mm凸液面,管中凹水面的曲率半径与细玻璃管的内半径相同,求管中水柱的长度。设水的表面张力系数为72.8?10

?3N?m?1

解: pA?p0?2?R,pB?p0?2?R?2?r2?r

因此 pA?pB?

而pA?pB??gh 故

2?2?R?2?r??gh

解得 h?

?g(1R?1r)?5.5?10?2m


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