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:

  1. iznos ubrzanja a tako da ne dođe do prelijevanja u točki A
  2. silu na poklopac P visine od z1 do z2 i širine y

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

Odredjivanje sile na klip u cilindru
koji je ispunjen viskoznim fluidom

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)