实验一、流体静力学实验
、实验目的：填空
1•掌握用液式测压计测量流体静压强的技能;
2•验证不可压缩流体静力学基本方程，加深对位置水头、压力水头和测压管水头的理解；
3.观察真空度（负压）的产生过程，进一步加深对真空度的理解;
4 •测定油的相对密度；
5•通过对诸多流体静力学现象的实验分析，进一步提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验装置
1、在图1-1-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称本实验的装置如图所示。
1. 测压管：
2.带标尺的测压管；
3. 连通管：
4. 通气阀：
5. 加压打气球：
6. 真空测压管
7. 截止阀：8. U型测压管：9. 油柱：
10. 水柱：11._ 减压放水阀
图1-1-1 流体静力学实验装置图
2、说明
1•所有测管液面标高均以标尺(测压管2)零读数为基准；
2•仪器铭牌所注\、B、、'- D系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，贝U v B、'- c、'- D亦为Z B、z c、Z D;
3•本仪器中所有阀门旋柄均以顺管轴线为开。
三、实验原理在横线上正确写出以下公式
1 •在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程
形式之一:
(1-1-1a)
形式之二：
p 二P o h (1-1b)
式中z――被测点在基准面以上的位置高度；
P ――被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
P o——水箱中液面的表面压强；
——液体重度；
h ——被测点的液体深度。
2.油密度测量原理
当U型管中水面与油水界面齐平(图1-1-2)，取其顶面为等压面，有
P oi =(1-1-2)另当U型管中水面和油面齐平(图1-1-3)，取其油水界面为等压面，则有
P o2+»H =Y°H
即
P °2 =」w h 2=Y°H —Yw H
(1-1-3) 由（1-1-2 ）、（ 1-1-3 ）两
式联解可得：
H
+h 2
代入式（1-1-2 ）得油的相对密度d o
d
o
（
1-1-4
）
w
h i h 2
根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得 d o 。
四、实验要求
填空
1 •记录有关常数
实验装置编号No. 5
各测点的标尺读数为：
、B
= 2.1 cm ；
'、C= -2.9 cm ； D =
-5.9 cm ；
基准面选在 标尺（测压管2）零读数; z C = -2.9 cm ；
z D = -5.9 cm ；
2.分别求出各次测量时， A 、B 、C 、D 点的压强，并选择一基准验证同一静止液体内的 任意—点C 、D 的（z ■卫）是否为常数？
以p = 0时为例：
P A 二（'、、H 0
）=9800 0=0Pa
P B 二（' H
」0
）=9800 8.75 10-2
=857.5Pa
p C = （i H
」o ）= 9800 13.75 10J
=1347.5Pa
P D 二 C H 0
）=98OO 16.75 10‘=1641.5Pa
z C P
C = 10.85 , z D
P D =10.85 ,则C 、D 的（z P
）为常数。
3. 求出油的重度。
I.
寸 ^P
02
Y
1_
图 1-1-3
o
= 8330 N / 吊
' h 6 = 4.05
cm
图 1-1-2
4•测出6#测压管插入小水杯水中深度。
5.完成表1-1-1及表1-1-2。
五、实验步骤
填空
1.搞清仪器组成及其用法。
包括：
1 ）各阀门的开关；
2）加压方法
关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气;
3 ）减压方法
开启箱底减压放水阀们11放水；
4）检查仪器是否密封
加压后检查测压管1,2,8的液面高程是否恒定。
若下降，表明漏气，应杳明原因并加以处理。
2 •记录仪器编号、各常数。
3.实验操作，记录并处理实验数据，见表1-1-1和表1-1-2。
4.量测点静压强。
1）打开通气阀4（此时P。
=0）,记录水箱液面高标\0和测压管的液面标高
' H （此时 ' 0 H ）；
2）关闭通气阀4及截止阀8，加压使之形成p00 ，测记0及' H;
3）打开减压放水阀11，使之形成p0 :：: 0（要求其中一次-P B :：: 0 ，即I
：：：、B），测记' 0及' H。
H
5.测出测压管6插入小水杯中的深度。
6.测定油的相对密度d o。
1）开启通气阀4,测记' ° ;
2）关闭通气阀4，打气加压（p。
0 ），微调放气螺母使U形管中水面与油水交界
面齐平（图1-1-2），测记\ 0 及、H （此过程反复进行3次）。
3）打开通气阀4,待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启减压放水阀11降压
（P0 :: 0 ，使U形管中的水面与油面齐平（图1-1-3）,测记P0 ：：：0（此过程亦反复
进行3次）。
六、注意事项（填空）
1.用打气球加压、减压需缓慢，以防液体溢出及油滴吸附在管壁上；打气后务必关闭打气球下端阀门，以防漏气。
2.在实验过程中，装置的气密性要求保持良好。
七、问题分析
1 •同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？
测压管水头就是实验中的Z • p/ ，即测压管液面到基准液面的垂直高度，
测压管水头线就是测压管水头液面连线，由实验可知，同一静止液体内的测压管水头线是根直线。
2•当p B：：0时，静压仪中的真空区域有哪些？
P B :: 0即表1-1-1中最后一行数据，依此进行分析：
(1)测压管、连通管、水箱中水体为连通的，故以测压管所在液面1cm作水平线，该线为等大气压线，则以上提及部位在水平线以上位置为真空区域；
(2)在右侧U形测压管区域，液面以下9.65cm处上部为真空区域，该高度与水箱内'0」H相等，与真空测压管高于烧杯液面高度相等；
(3)在真空测压管中高于烧杯9.65cm的区域为真空区域。
3•若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定d o。
在右侧U形管区域，以右侧油水界面为基准，左侧的水的高度与右侧油的高
度之比即水的重度与油的重度之比，即d0= o= P / h o = hw，量出h w,h o即可。
化P / h w h o
4 •如测压管太细，对测量结果将有何影响？
会出现毛细现象，若用同一根管测量压差，无影响，原因是高低压均有毛细现象，测压差抵消了；否则影响准确性。
5•过C点作一水平面，相对管1、2、8及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？
由于8中含有油，其与1、2、水箱中介质不同，因此该水平面不全是等压面；
1、2、水箱中液体为同一等压面。