문제 69 반지름 R = 20cm의 둥근 구멍

문제 69. 물탱크에 직경 R = 20cm의 둥근 구멍이 있는데, 이 구멍은 같은 반경의 반구형 밸브로 닫혀 있습니다(그림 1.39 참조). 밸브 무게 G = 200H. 다음을 계산해야 합니다.

a) 물의 자유 표면의 압력이 Рm = 2.5m이고 Рm = 150kPa인 경우 압력 H에서 밸브를 들어 올리는 데 필요한 힘 T.

이 문제를 해결하기 위해 아르키메데스의 법칙을 사용하겠습니다. 이 법칙에 따르면 액체에 잠긴 물체는 대체된 액체의 무게와 동일한 힘을 받습니다.

따라서 밸브를 들어 올리기 위해서는 변위된 유체의 무게와 밸브 자체의 무게보다 더 큰 힘을 만들어 내는 것이 필요하다. 이 힘을 T로 나타내자.

그런 다음 밸브를 들어 올리는 데 필요한 힘 T는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

T = G + ρ * g * V

여기서 G는 밸브의 무게, ρ는 유체의 밀도, g는 중력 가속도, V는 변위된 유체의 부피입니다.

변위된 유체의 부피는 반구 부피의 절반으로 계산할 수 있습니다.

V = (2/3) * π * R^3

이 온도에서 물의 밀도는 대략 1000kg/m^3과 같고, 중력 가속도는 9.81m/s^2와 같습니다.

따라서 힘 T는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

T = 200H + 1000kg/m^3 * 9.81m/s^2 * (2/3) * π * (0.2m)^3

힘 T를 계산하려면 압력 H의 값을 알아야 합니다. 그러나 압력이 알려진 경우 힘 T는 단순히 구멍 면적과 구멍의 압력 차이의 곱으로 결정됩니다. 밸브의 하부 및 상부 표면:

T = π * R^2 * (Рm - ρ * g * Н)

따라서 밸브를 들어 올리는 데 필요한 힘 T를 계산하려면 압력 값을 알아야 합니다.

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이 문제를 해결하기 위해 아르키메데스의 법칙이 사용되는데, 이에 따르면 액체에 잠긴 물체는 대체된 액체의 무게와 동일한 힘을 받습니다. 힘 T를 계산하려면 압력 H의 값을 알아야 합니다. 압력이 알려진 경우 힘 T는 구멍 면적과 하단 및 하단의 압력 차이의 곱으로 간단히 결정됩니다. 밸브의 윗면.

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이 문제에 대한 해결책은 일련의 수식을 사용하여 Word 편집기에서 수행되었습니다. 결제 후 이 문제에 대한 해결 방법이 포함된 파일을 받게 됩니다. 과제에 따라 수행하는 것도 가능합니다.


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