Zadano:
spremnik sa stranicama visine b i duljine L ispunjen je fluidom gustoće r do visine h i giba se niz kosinu s ubrzanjem a
Odrediti:
c) silu na dno BC
Analiza:
a) Pravac rezultantne masene sila koja djeluje na svaku česticu fluida okomit je na izobare u fluidu. Prema zahtjevu da se fluid ne prelijeva preko točke A spremnika, određuju se komponente vektora rezultantne masene sile iz izraza za razdiobu pretlaka tj. potencijalne funkcije. Početni korak je određivanje razdiobe pretlaka u svakoj točki fluida u spremniku. Potpuni diferencijal tlaka je funkcija
p=f(x,y,z):Pretpostavlja se pozitivni koordinatni sustav X-Z u smjeru gibanja. Masenih sila u pravcu y nema, pa je p=f(x,z):
ili
Nakon integracije slijedi:
(1)
Konstanta C se određuje iz početnih uvjeta, tj. za poznate koordinate treba poznavati iznos tlaka.
Ako se uzme npr. točka A, poznat je iznos tlaka a to je atmosferski tlak,
p=p0. Ostale varijable su koordinate točke A: x=L i z=b.Uvrštenjem u (1) dobiva se:
odakle je konstanta:
Uvrštenje konstante u (1) daje razdiobu relativnog tlaka u bilo kojoj točki fluida u ovom spremniku:
(2)
U trenutku prelijevanja u točki D za
x=0 i z=b-2(b-h)=2h-b tlak je atmosferski p=p0 pa je relativni tlak jednak ništici:Komponente jediničnih masenih sila za zadane uvjete su:
fx=-a+gsina i fz=-gcosa odakle slijedi
ili
Jednadžba relativnog
tlaka za dobivene vrijednosti glasi:(3)
b) određivanje sile:
te je uslijed relativnog tlaka sila na poklopcu P visine z1 do z2 i širine y:
Uvrštenje u jednadžbu (3) koordinate poklopca P iznosa x=0 i širine y te integracijom, dobija se:
c) Za dno je koordinata z=0 a x se mijenja se od 0 do L:
Napomena:
provjera za ubrzanje a=0, nagib a =0 kada je b=h (vodoravno mirovanje):
a to je sila uslijed hidrostatskog tlaka na dnu
Visina b = | (m) | ||
Duljina L = | (m) | ||
Gustoca r = | (kg/m3) | ||
Visina h = | (m) | ||
Visina z1 = | (m) | ||
Visina z2 = | (m) | ||
Sirina y = | (m) | ||
Kut nagiba a = | (o) | ||
| |||
Rezultati : | a= (m/s2) | , | Fp= (N) |
Fdna= (N) |