有一直径为0.60 m的圆柱形水桶 桶底有一直径为10 cm的圆孔。如果桶内水的深度为1.20 m
有一直径为0.60 m的圆柱形水桶,桶底有一直径为10 cm的圆孔。如果桶内水的深度为1.20 m,求此时水从桶底的孔中流出的速度和体积流量。如果忽略水面的速度不计,则由此产生的百分误差是多少?
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参考解答
正确答案:令a和b分别为流线上在水面和孔口处的两点在这两点的速度分别为va和vb。因容器的横截面很大孔口很小根据连续性方程水面的流速比小孔处的流速要小得多故可忽略不计即va = 0。取小孔的高度hb = 0则水面的高度ha = h。又因为水面和孔口都与大气接触故a、b两处的压强都等于大气压强p0。根据伯努力方程可知:当理想流体稳定流动时沿一条流线满足P+ρgh+ρv2=恒量 (1)把已知各量代入伯努利方程式即得p0+0+ρgh=p0+
ρvb2+0 (2)解得
(3)上式表明:小孔中的流速和物体从高度h处自由落下时的速度相等。将已知数据代入式(3)求得
如果小孔的面积为S则通过小孔的体积流量(单位时间内从小孔中流出的流体体积)为
(4)将已知数据代入式(4)求得
令a和b分别为流线上在水面和孔口处的两点,在这两点的速度分别为va和vb。因容器的横截面很大,孔口很小,根据连续性方程,水面的流速比小孔处的流速要小得多,故可忽略不计,即va=0。取小孔的高度hb=0,则水面的高度ha=h。又因为水面和孔口都与大气接触,故a、b两处的压强都等于大气压强p0。根据伯努力方程,可知:当理想流体稳定流动时,沿一条流线满足P+ρgh+ρv2=恒量(1)把已知各量代入伯努利方程式即得p0+0+ρgh=p0+ρvb2+0(2)解得(3)上式表明:小孔中的流速和物体从高度h处自由落下时的速度相等。将已知数据代入式(3)求得如果小孔的面积为S,则通过小孔的体积流量(单位时间内从小孔中流出的流体体积)为(4)将已知数据代入式(4)求得
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