Ôn tập cuối kỳ - SV [PDF]

Zitiervorschau

ÔN TẬP CUỐI KỲ THỦY LỰC I.THỦY TĨNH: Bài 1: (4 điểm) Một cánh cửa tiết diện chữ nhật có A = Lxb = 3 x 2 (m x m), và độ dày  = 10cm; trọng lượng riêng của cánh cửa là:  = 2.5 kN/m3. Cửa được lắp với đáy bởi bản lề tại D (xem hình vẽ). Có một đối trọng có trọng lượng G = 5 kN. Cho  = 60o . a) Vẽ biểu đồ phân bố áp suất thủy tĩnh lên cánh cửa ứng với mực nước h, ghi rõ giá trị áp suất lớn nhất, vị trí điểm đặt áp lực tổng. b) Tính độ sâu h để cánh cửa cân bằng như hình vẽ. Bài 2: ( 4 điểm) Một cửa van AB hình chữ nhật có chiều dài a=2m và chiều rộng (thẳng góc với trang giấy) b=1.5m, nghiêng góc α=450 dùng để chắn nước như hình vẽ. Độ sâu nước trong bể H=3m. a. Xác định áp suất dư của nước tại A và B, vẽ phân bố áp suất trên mặt AB b. Xác định áp lực của nước tác dụng lên cửa van. c. Xác định điểm đặt của áp lực nước và vẽ vector áp lực này trên van.

Bài 3: ( 4 điểm) Một cửa van phẳng hình chữ nhật có chiều rộng b= 3m; phía trên được giữ bằng dây cáp, phía dưới được nối với đáy công trình bằng bản lề trục nằm ngang. Độ sâu nước thượng lưu h1= 8m; a= 0,5m. Xác định áp lực và tâm áp lực tổng, lực căng của dây cáp khi h2= 6m.

Bài 4: ( 4 điểm) Một van hình chữ nhật cạnh OA=3m, có bề dài (thẳng góc với trang giấy) là 2m được dùng để chắn nước như hình vẽ. Van quay quanh trục O và được giữ cố định bằng một lực F tại A. Biết độ sâu nước h=2m và góc α=45 0. a)Vẽ biểu đồ phân bố áp suất trên mặt van OA. b) Xác định áp lực nước tác dụng lên van OA. c)Lực F tối thiểu phải bằng bao nhiêu để van không bị quay quanh O ? Bài 5: ( 4 điểm) Một cửa van AB có bề rộng b=1m. Trọng lượng G=2000N được nhúng chìm trong nước. Cửa van quay quanh khớp bản lề B và tựa lên tường phẳng tại A. Cho tỉ trọng của chất lỏng ở bể I và bể II lần lượt là 1 = 1 và 2 = 0.8. Hãy xác định: a. Áp lực thủy tĩnh do cột nước ở bể I, và II tác dụng lên tấm AB. b. Xác định phản lực F tại A

Bài 6: ( 4 điểm) Van ngăn nước gồm 2 mặt hình chữ nhật AB và BC, có thể quay quanh bản lề ở B. Bề rộng van (Chiều vuông góc với mặt giấy) bằng 10cm. Chiều sâu mực nước h=1,2m. Hãy tính: a) Áp lực nước tác dụng lên mặt AB và BC của van. b) Với chiều sâu h này, van có tự mở được không?

Bài 7: ( 4 điểm) Xác định lực P để mở cánh cống hình tròn có bán kính r= 0,4m. Cho biết mặt phẳng cánh cống lập với phương ngang góc 450, lực P tác dụng vuông góc với cánh tay đòn cánh cống. Trọng tâm C của cánh cống ở độ sâu H= 12m. Cho kích thước a= 0,5m; b=0,8m. Trọng lượng cánh cống G=196N. Trọng lượng riêng của chất lỏng  n  9810 N / m 3 Bài 8: ( 4 điểm) Một nắp đậy hình vuông cạnh a=0,6m được lắp trên một bình chứa nước như hình vẽ. Biết mực nước trong bình H=1m, áp suất dư trong bình p0  5 KN / m 2 và góc   300 . a) Xác định áp suất dư tại A và B. Vẽ biểu đồ phân bố áp suất dư trên mặt AB. b) Xác định cường độ và điểm đặt áp lực của nước tác dụng lên nắp AB.

Bài 9: ( 4 điểm) Một thùng hình chữ nhật dài 100cm, rộng 50cm. Xác định áp lực thủy tĩnh tác dụng lên tấm dưới BD và tấm trên AEFG.

Bài 10: ( 4 điểm) Đập bê tông trọng lực được thiết kế sao cho tỷ số giữa mô men giữ và mô men lật bằng 2. Xác định chiều rộng L của đập biết h1= 15m; h2= 6m; H=16m; trọng lượng riêng bê tông   23, 544 kN / m 3 , trọng lượng riêng của nước  n  9810 N / m 3 .

Bài 11: ( 4 điểm) Tấm chắn hình chữ nhật dài 15m, chiều rộng đi vào trong mặt phẳng hình vẽ là 6m. Tấm chắn gắn với đáy bằng bản lề B và giữ nghiêng một góc 60 0 bằng vật nặng vắt qua ròng ròng tại đỉnh A. Khi mực nước trong bể h=10m. a) Xác định áp lực thủy tĩnh tác dụng lên tấm chắn. b) Để giữ tấm chắn cân bằng, trọng lượng của vật nặng tối thiểu bằng bao nhiêu N? Bài 12: ( 4 điểm) Xác định trị số và điểm đặt tâm áp lực dư của nước tĩnh lên cánh cống hình chữ nhật đặt thẳng đứng có độ cao h=1m, rộng b=2m. Cho mực nước thượng và hạ lưu tương ứng là h1=6m, h2=4m.

Bài 13: ( 4 điểm) Xác định áp lực thủy tĩnh (trị số và điểm đặt) tác dụng lên cánh cống phẳng hình chữ nhật CB. Độ sâu nước thượng lưu h1= 3m, độ sâu hạ lưu h2= 1.5m. Chiều rộng cánh cửa cống b= 1.5m, góc nghiêng cánh cống so với phương ngang là   60 0 .

Bài 14: ( 4 điểm) Một bình kín chứa nước và khí. Van AB hình chữ nhật với chiều cao AB=1.2m, chiểu rộng ( chiều vuông góc với mặt giấy) bằng b= 0,1m. Với áp suất dư P0=5kPa, h=2m, hãy tính: a) Áp lực F do lưu chất trong bình tác dụng lên van AB b) Độ sâu x của điểm đặt áp lực F tác dụng lên van

Bài 15: ( 4 điểm) Van AB trên thành bể nước có dạng hình tròn và có thể quay quanh bản lề ở B. Với các kích thước như trên hình: h1  3,0m; h2  2,0m . Hãy tính: a) Độ lớn của áp lực nước tác dụng lên van. b) Độ sâu của điểm đặt áp lực này ( tính từ mặt nước) Lực P cần thiêt để giữ cho van không bị mở

Bài 16: ( 4 điểm) Van hình chữ nhật với chiều rộng bằng 2 m và bản lề ở H. Hãy tính: a) Áp lực do nước tác dụng lên van. b) Lực F cần để giữ van

Bài 17: ( 4 điểm) Van phẳng ABE hình tam giác đều có thể quay quanh trục nằm ngang qua A như hình vẽ. 1) Tính áp lực do nước tác dụng lên van ( trị số và điểm đặt) 2) Tính lực đẩy ngang F để giữ van đứng yên

II.ĐỘNG LỰC HỌC LƯU CHẤT: Bài 1: (3 điểm)

Một máy bơm có công suất là 3KW được lắp đặt như hình vẽ. Cột nước H trong giếng bằng 10m, ống hút và ống đẩy có cùng đường kính d=5cm. Lưu lượng bơm là Q=12 lít/s. Bỏ qua mất năng. a) Xác định áp suất E trong vòi và cột áp bơm. b) Miệng ra của ống đẩy cao hơn mặt thoáng của giếng một đoạn z bằng bao nhiêu? c) Cột nước h lớn nhất mà tia nước có thể bắn lên được.

Bài 2: ( 3 điểm) Xác định độ cao đặt bơm hB của máy bơm ly tâm. Cho biết độ cao chân không ở miệng bơm hCK= 4,5m. Đường kính ống d= 150mm, độ dài ống hút l= 10m, lưu lượng Q= 16 (l/s). Giả thiết hệ số tổn thất van một chiều và lưới là  V  6 , hệ số tổn thất chỗ uốn cong là  C  0, 2 . Hệ số nhớt động của chất lỏng

  1,21 .10 6 m 2 / s

Bài 4: ( 3 điểm) Một máy bơm được lắp vào một đường ống để bơm nước từ bề chứa vào tháp nước như hình vẽ. Ống hút có đường kính D1  15cm và dài L1  5m , ống đẩy có đường kính D2  10cm và dài L2  100m. Vòi nước cao H=15m và mức nước trong bể cách mặt đất đoạn a=0,5m. Xác định công suất của máy bơm, biết lưu lượng Q=45 lít/s, hệ số nhớt động của nước   10 6 m 2 / s . Xem ống trơn và bỏ qua tổn thất cục bộ.

Bài 5: ( 3 điểm) Độ chênh mực thủy ngân trong ống chữ U nối 2 đầu với cuối ống hút và đầu ống đẩy là h=30 cm. Đường kính ống hút D1=10cm. Đường kính ống đẩy D2=8cm. Bỏ qua mất năng. Biết lưu lượng Q=25lít/s, biết dầu và thủy ngân có tỉ trọng lần lượt:

 d  0.92 ;  Hg  13.6 . Tính công suất hữu ích của bơm. Bài 6: ( 3 điểm) Một máy bơm đưa nước từ bể A lên bể B (như hình vẽ). Tổn thất năng lượng dòng chảy từ A đến trước cửa vào máy bơm HA-1 =3.v12/2g, từ cửa ra máy bơm đến B H2-B = 20.v22/2g; với v1, và v2 là lưu tốc dòng qua ống dẫn D1 = 150mm; và D2 =100mm. Cho biết lưu lượng Q = 12L/s, trọng lượng riêng của nước =9810N/m3. Hãy xác định: a) Công suất có ích của máy bơm b) Cột nước áp suất tại 1 và 2 Bài 7: ( 3 điểm) Dòng khí phun qua vòi nằm ngang ra khí quyển. Áp suất bên trong ống được đo bằng ống đo áp chứa chất lỏng (1,6). Chiều cao h của chất lỏng trong ống đo áp bằng 70 cm. Cho  k  12 N / m 3 . Bỏ qua mọi mất mát năng lượng. Hãy tính lưu lượng khí.

Bài 8: ( 3 điểm) Tại điểm E của bình chứa có độ sâu 10m nối với một ống dài có miệng phun ở độ sâu 30m so với mặt nước trong bình chứa. Ống có đường kính D= 75mm, đầu ống lắp một vòi phun T có đường kính miệng phun d= 25mm. Giả thiết bỏ qua tổn thất. a. Xác định vận tốc VT của dòng nước ra khỏi vòi? b. Xác định áp suất tại điểm E trong vòi. Trọng lượng riêng của nước  n  10055 N / m

3

Bài 9: ( 3 điểm) Tính lưu lượng chất lỏng chảy trong ống xi phông có đường kính d=50mm, chiều dài l=30m, hệ số ma sát   0,03 , hệ số tổn thất cục bộ tại cửa vào và cửa ra của ống là  v   r  0,5 . Cho biết đầu cuối của ống đặt thấp hơn thoáng của chất lỏng một khoảng H=5m ( như hình vẽ). Tính áp suất tại điểm E ( là điểm cao nhất đặt cách mặt thoáng một đoạn h=2m và là điểm chia đều ống thành hai phần bằng nhau). Biết trọng lượng riêng của chất lỏng

  9810 N / m 3 . Bài 10: ( 3 điểm) Một bơm dùng để chửa lửa có vòi đặt cách mặt thoáng của bể nước một đoạn H=8m. Vận tốc của tia nước ra khỏi vòi V=12m/s. Vòi có đường kính d=2.5cm và ống có đường kính D=10cm. Biết hệ số tổn thất cục bộ từ bể vào ống hút  v  0.5 , chỗ uốn cong  u  1,1 , và tại vị trí thu hẹp ra miệng vòi  th  0,8 . Tất cả các hệ số tổn thất cục bộ đều được tính với vận tốc trong đường ống lớn đường kính D, riêng tổn thất cục bộ tại vị trí thu hẹp được tính với vận tốc ra khỏi vòi. a. Xác định lưu lượng qua máy bơm. b. Bỏ qua tổn thất dọc đường, xác định tổng tổn thất cục bộ cho toàn dòng chảy. c. Xác định công suất máy bơm phải cung cấp cho dòng chảy.

Bài 11: ( 3 điểm) Xác định độ cao đặt bơm H lớn nhất nếu độ cao chân không trong ống hút không vượt quá 16m để đảm bảo máy bơm làm việc an toàn với lưu lượng Q= 12 l/s. Biết hệ số ma sát   0, 025 . Hệ số tổn thất cục bộ ở lưới  L  4,1 ,tại các chỗ uốn cong  U  0, 3 , đoạn ống từ A – B dài 1.5m, đoạn B – C dài 12m. Đường kính ống d= 50mm, trọng lượng riêng của nước  n  9810 N / m 3

Bài 12: ( 3 điểm) Xác định cột nước cần thiết của máy bơm đẩy nước qua ống dẫn dài l= 70m (chiều dài ống hút rất ngắn), đường kính ống d= 100mm với lưu lượng Q= 50m3/h. Cột áp ở mặt cắt cuối ống h= 14m. Hệ số tổn thất cục bộ tổng cộng là   6. Hệ số nhớt động của 6 2 nước là   1,142.10 m / s

Bài 13: ( 3 điểm) Nước được dẫn từ bể kín A ra ngoài khí trời qua một đường ống nằm ngang gồm 2 đoạn như hình vẽ. Các đoạn có chiều dài L1 =25m; L2 = 30m; đường kính d1 = 20 cm; d2 = 10cm; hệ số ma sát f1 = 0.0307; f2 = 0.0386. Trước và sau chỗ co hẹp của đường ống có gắn hai ống đo áp hở với chênh lệch mực nước là h. Độ sâu nước H = 2.5m và áp suất trên mặt thoáng bể là po =0.15 atm. a) Xác định các tổn thất đường ống. b) Xác định lưu lượng Q chảy trong ống. c) Tìm độ chênh mực nước h.

Bài 13: ( 3 điểm) Ống xi phông hút nước từ sông A qua mặt đê B vào ruộng R. Đường kính ống d= 25cm. Điểm cao nhất của ống đặt trên đê 3 cao hơn mặt sông 2m, áp suất chân không tại điểm 3 bằng 0,4 atm. Giả thiết tổn thất năng lượng trong ống không đáng kể. Tính: a. Lưu lượng nước chảy qua ống vào ruộng? b. Tính tỉ vị năng, áp năng và tỉ động năng tại các điểm 1, 2, 3, 4?

Bài 14: ( 3 điểm) Hãy tính công suất bơm trong sơ đồ hệ thống như trên hình. Lưu lượng bơm bằng 240m 3 / h . Tổng tổn thất cột áp trên đường ống bằng h f  5m . Nước từ đường ống phun ra khí quyển

Bài 15: ( 3 điểm) Lưu lượng dòng khí bên trong ống tròn có đường kính D được đo bằng ống Pi-tô chứa dầu như trên hình. Biết D=20cm, h=6cm, khối lượng riêng của khí bằng 1,2kg / m 3 , xem dòng khí là lý tưởng và không nén được, hãy tính lưu lượng Q Bài 16: ( 3 điểm) Chất lỏng (0,9) phun từ đường ống ra khí quyển. Hai ống đo áp được gắn trên đường ống chỉ giá trị p1; p2 . Các kích thước như trên hình D=10cm; d=5cm, p2  30kpa , H=2.5m. Bỏ qua tổn thất năng lượng. Hãy tính: a) Áp suất p1 . b) Vận tốc Vv.

Bài 17: ( 3 điểm) Bơm nước từ giếng lên và đẩy ra ngoài như hình vẽ. Bơm có công suất N=8KW. Lưu lượng Q=50 lít/s. Ống có đường đính D=0,1m. Chọn mặt chuẩn tại mặt thoáng giếng. a) Tìm năng lượng H B bơm cung cấp cho dòng chảy. b) Tìm độ cao Z B của bơm. Biết tổng tổn thất năng lượng là h f  2m nước. Tìm độ cao Z A của điểm A trong ống mà tại đó áp suất chân không không vượt quá 3m.

III. BÀI TOÁN KÊNH: Bài 1: (3 điểm) Cho mặt cắt kênh dẫn hình thang với độ rộng đáy kênh b= 15m, độ dốc mái kênh m= 1,5, độ dốc đáy i=0,0004, độ nhám thành kênh n= 0,02, lưu lượng tháo Q= 55 m 3/s. Xác định độ sâu h của mặt cắt kênh dẫn? Bài 2: ( 3 điểm) Xác định kích thước mặt cắt kênh hình thang (b,h) sao cho β=b/h=5. Cho biết lưu lượng chảy đều trong kênh Q=19m3/s, hệ số mái dốc m=1, độ dốc đáy kênh i=0,0009 và hệ số nhám n=0,025. Bài 3: ( 3 điểm) Xaùc ñònh löu löôïng Q vaø löu toác trung bình V trong ñöôøng haàm daãn nöôùc hình troøn coù ñöôøng kính d= 3m, ñoä saâu nöôùc h= 2m, heä soá nhaùm n= 0,013, ñoä doác ñaùy i= 0,0008. Bài 4: ( 3 điểm) Xác định kích thước (b,h) của kênh mặt cắt hình thang cho biết Q=70m 3/s; v=1,25m/s; hệ số mái dốc m=2; hệ số nhám n=0,0225; độ dốc đáy i=0,0004. Bài 5: ( 3 điểm) Xác định độ sâu chảy đều trong một ống dẫn bằng bê tông mặt cắt tròn có đường kính 1,4m, độ dốc đáy kênh i=0,0009, lưu lượng Q=1m3/s, hệ số nhám n=0,015. Bài 6: ( 3 điểm) Xác định kích thước (b,h) của kênh hình thang biết Q=12 m 3/s, m= 1,2; n= 0,0225; i= 0,0004. Tỉ số b/h= 4.

Bài 7: ( 3 điểm) Moät oáng thoaùt nöôùc baèng beâ toâng (n= 0,013) hình tröùng coù ñoä doác i= 0,0004, chieàu cao H= 2m. Xaùc ñònh ñoä saâu h trong oáng, khi löu löôïng thaùo Q= 1,8(m 3/s). Bài 8: ( 3 điểm) Xác định lưu lượng và lưu tốc trung bình của dòng chảy trong kênh dẫn hình thang , có các số liệu sau: b  0,2m ; h  0,12m ; m  1,0 ; n  0,03 ; i  0,0005 Bài số 9: (3 điểm) Cho maët caét keânh daãn hình thang vôùi b= 10m, h= 3m, m= 1,25, i= 0,0003, n= 0,025. Xaùc ñònh löu löôïng Q vaø löu toác Vtb cuûa doøng trong keânh daãn ( AÙp duïng cho tröôøng hôïp heä soá Chezy C ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm Maning: C 

1 16 R ). n

Bài số 10: (3 điểm) Xác định kích thước (b,h) của kênh hình thang để tháo lưu lượng Q=10 m 3/s, nếu m= 1,25; n= 0,025; i= 0,00038. Tỉ số b/h= 4,2 . Bài số 11: (3 điểm) Một kênh hình thang có đáy rộng 3m, hệ số mái dốc m=1,5m, độ dốc đáy kênh i=0,0015, hệ số nhám n=0,013. Nếu lưu lượng chảy đều trong kênh là Q=7m3/s, xác định độ sâu của mực nước trong kênh.