ΣΥΣΚΕΥΗ ΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΠΡΟΣΚΡΟΥΣΗΣ

Transcript

1 University of Cyprus Department Of Civil & Environmental Engineering Environmental Fluids Mechanics Laboratory Environmental Fluid Mechanics Laboratory ΣΥΣΚΕΥΗ ΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΠΡΟΣΚΡΟΥΣΗΣ ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΟΔΗΓΙΩΝ ΗΜ

2 ΣΥΣΚΕΥΗ ΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΠΡΟΣΚΡΟΥΣΗΣ Εγχειρίδιο Οδηγιών

3 Πίνακας περιεχομένων 1. Περιγραφή μονάδας 1 2. Προετοιμασία και εκτέλεση πειράματος Μέτρηση της θεωρητικής δύναμης πρόσκρουσης Σε επίπεδη επιφάνεια Σε ημισφαίριο Σε επικλινή επιφάνεια Σε κώνο Αποτελέσματα των μετρήσεων Μετρήσεις επίπεδης επιφάνειας Μετρήσεις ημισφαίριου Μετρήσεις επικλινούς επιφάνειας Μετρήσεις κώνου Αποτελέσματα Επίπεδη επιφάνεια Ημισφαίριο Επικλινής επιφάνεια Κώνος 8 6. Αξιολόγηση πειράματος Σύγκριση της θεωρίας με το πείραμα Σύγκριση μεταξύ των τεσσάρων αντικειμένων 9 7. Τεχνικά στοιχεία.. 10

4 1.Περιγραφή μονάδας Η μονάδα είναι σχεδιασμένη για τη μελέτη της δύναμης πρόσκρουσης ροής υγρών πάνω σε στατικά αντικείμενα. Η δύναμη πρόσκρουσης προκαλείται από την ροή νερού. Αυτή μετριέται χρησιμοποιώντας κάποιο μηχανισμό και βαράκια. Οι δυνάμεις πρόσκρουσης ρυθμίζονται μέσω της ροής νερού. Το νερό προέρχεται από την μονάδα HM 150 ή με κάποιο άλλο τρόπο από το εργαστήριο. Το ΗΜ 150 επιτρέπει, μέσω του συστήματος του, την ανακύκλωση του νερού. Η μονάδα αποτελείται από: Επίπεδη βάση (7) Εσωτερικός σύνδεσμος (8) Σύνδεση αγωγών (6) Δοχείο Perspex (5) Ακροφύσιο (4) Αντικείμενο προς εξέταση (3) Μηχανικός μοχλός (2) Θέση για βαράκια (1) Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα αντικείμενα προς εξέταση με αυτήν την συσκευή. Όπως: 1.Επίπεδη επιφάνεια 2.Ημισφαίριο 3.Επικλινής επιφάνεια 4.Κώνος 1

5 2. Προετοιμασία και εκτέλεση πειράματος Προετοιμασία πειράματος: Τοποθετείστε τη συσκευή HM150 έτσι ώστε το νερό να οδηγείται στον αποθηκευτικό χώρο. Τοποθετείστε τον συνδετικό σωλήνα ανάμεσα στη HM150 και το σύστημα. Ανοίξτε το αποχετευτικό. Συναρμολογήστε το αντικείμενο προς εξέταση. Χαλαρώστε τις 3 βίδες [3] στο κάλυμμα [4] και μετακινήστε το κάλυμμα μαζί με τον μηχανικό μοχλό. Τοποθετήστε το κατάλληλο αντικείμενο. Μην ξεχάσετε να σφίξετε την λαβή [2] στη ράβδο. Χρησιμοποιείστε την βίδα ρύθμισης [5] για να τοποθετήσετε τον δείκτη στο μηδέν. Όταν το κάνετε αυτό, τοποθετείστε τα βαράκια στο σύστημα μέτρησης. Εφαρμόστε το επιθυμητό βάρος. Κλείστε την βαλβίδα HM150 για το νερό. Ξεκινήστε την αντλία HM150. Κλείστε την βαλβίδα αποχέτευσης και έπειτα μετρείστε την ποσότητα της ροής. 2

6 3.Μέτρηση θεωρητικής δύναμης πρόσκρουσης Η θεωρητική δύναμη πρόσκρουσης μπορεί να μετρηθεί από το θεώρημα γραμμικών ροπών. Η πυκνότητα του νερού είναι: 3

7 4

8 4. Αποτελέσματα μετρήσεων Οι τιμές για επίπεδες και επικλινείς επιφάνειες, ημισφαίρια και κώνους προβάλλονται στον πιο κάτω πίνακα. 4.1 Μετρήσεις επίπεδης επιφάνειας 4.2 Μετρήσεις ημισφαίριου 5

9 4.3 Μετρήσεις επικλινούς επιφάνειας 4.4 Μετρήσεις κώνου Η ταχύτητα w 1 μετριέται από την ποσότητα ροής του νερού και το εμβαδό του ακροφύσιου A D. Όπου: Η διάμετρος του ακροφύσιου d=10mm=0.01m 6

10 5. Αποτελέσματα Οι μετρήσεις για αυτά τα 4 αντικείμενα είναι ως ακολούθως: 5.1 Επίπεδη επιφάνεια 5.2 Ημισφαίριο 5.3 Επικλινής επιφάνεια 7

11 5.4 Κώνος 6.Αξιολόγηση πειράματος 6.1 Σύγκριση της θεωρίας με το πείραμα Η μέτρηση της δύναμης σύγκρουσης με το θεώρημα της ισορροπίας των ροπών συμπίπτει με τις μετρήσεις από τα πειράματα. Παράδειγμα για 1Ν: 8

12 6.2 Σύγκριση των τεσσάρων αντικειμένων Τα 4 αντικείμενα έχουν διαφορετική γεωμετρία Για αυτό η ενεργεία της ροής του νερού χρησιμοποιείται διαφορετικά από κάθε αντικείμενο. Το πόσο μεγάλη είναι η διαφορά αυτή μπορεί να φανεί στην Ποσότητα του Νερού που απαιτείται για να σηκώσει το βάρος: Είναι φανερό ότι το ημισφαίριο χρησιμοποιεί την ενέργεια από την ροή του νερού περισσότερο από τα άλλα αντικείμενα και η επικλινής το λιγότερο. 9

13 7. Τεχνικά στοιχεία Perspex κύλινδρος: Διάμετρος: Ύψος: 200 mm 340 mm Βαράκια: 4 pc. of 0.2 N 3 pc. of 0.3 N 2 pc. of 1 N 2 pc. of 2 N 2 pc. of 5 N Ρυθμός ροής: max 45 ltr/min Κυρίες διαστάσεις: Μήκος: Πλάτος: Ύψος: Βάρος: 400 mm 400 mm περίπου 875 mm περίπου 23 kg 10