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项目一 　 水力学 学习情境一 水静力学 复习思考题 学习情境二 　水动力学基础 复习思考题 学习情境三 明渠均匀流 复习思考题 下一页项目一 　 水力学 学习情境四 明渠非均匀流 复习思考题 学习情境五 堰流与下游消能 复习思考题 上一页学习情境一 水静力学 子学习情境一 静水压强及其特性一、静水压强的定义在静止的液体中，围绕某点取一微小作用面，设其面积为△A，作用在该面积上的压力为△P，则当△A无限缩小到一点时，平均压强△P/△A便趋近于某一极限值，此极限值定义为该点的静水压强，通常用符号P表示，即下一页返回学习情境一 水静力学 二、静水压强的特性静水压强具有两个重要的特性。(1)静水压强方向与作用面的内法线方向重合(即静水压强的垂直性)。在静止的液体中取出一团液体，用任意平面将其切割成两部分，则切割面上的作用力就是液体之间的相互作用力。现取下半部分为隔离体研究，如图1-1所示，而且静止的液体不能承受剪切力也不可能承受拉力，否则将破坏平衡，与静止液体的前提不符。所以，静水压强唯一可能的方向就是和作用面的内法线方向一致。上一页下一页返回学习情境一 水静力学 (2)静水压强的大小与其作用面的方位无关，亦即任何一点处各方向上的静水压强大小相等(即静水压强的等值性)。 在静止的液体中点M(x,y,z)附近，取一微分四面体如图1-2所示，分析可得如上结论。子学习情境二 液体平衡微分方程 一、液体平衡的微分方程在静止液体中任取一边长为，dx ,dy ,dz的微小正六面体，如图1-3所示。上一页下一页返回学习情境一 水静力学 上式为液体平衡微分方程，是由瑞上学者欧拉(Euler)于1775年首先导出的，故又称欧拉平衡方程。它表明处于平衡状态的液体中压强的变化率和单位质量力之间的关系。上一页下一页返回学习情境一 水静力学 二、等压面在相连通的液体中，由压强相等的各点所构成的面叫做等压面。其方程为 Xdx+Ydy+Zdz=0这就是等压面的微分方程式。如单位质量力在各轴向的分量X, Y, Z为已知，则可代入上式，通过积分求得表征等压面形状的方程式。等压面的重要特性是:在相对平衡的液体中，等压面与质量力正交常见的等压面有液体的自由表面(因其上作用的压强一般是相等的大气压强)，平衡液体中不相混合的两种液体的交界面等。等压面是计算静水压强时常用的一个概念。上一页下一页返回学习情境一 水静力学 子学习情境三 重力作用下静水压强分布规律一、重力作用下静水压强的基本公式液体同其他静止物体一样，具有一定势能。其势能可以分为位置势能和压力势能。如图1-4所示。这就是重力作用下静止液体应满足的基本方程式，即水静力学的基本方程式。上一页下一页返回学习情境一 水静力学 重力作用下静止液体中任意点的静水压强计算公式为 (1-6) 表示该点在自由液面以下的淹没深度。式(1 -6)即计算静水压强的基本公式。它表明，静止液体内任意点的静水压强由两部分组成:一部分是表面压强它遵从帕斯卜定律等值地传递到液体内部各点;另一部分是液重压强，也就是从该点到液体自由表面的单位面积上的液柱重量。上一页下一页返回学习情境一 水静力学 由式上式还可以看出，淹没深度相等的各点静水压强相等，故水平面即为等压面，它与质量力(即重力)的方向相垂直。如图1-5 (a)所示为连通容器中过1, 2, 3, 4各点的水平面即等压面。但必须注意，这一结沦仅适用于质量力只有重力的同一种连续介质对于不连续的液体，如液体被阀门隔开，如图1-5 (b)所示，或者一个水平面穿过两种及两种以上不同介质，如图1-5 (c)所示，则位于同一水平面上的各点压强并不一定相等，水平面不一定是等压面。上一页下一页返回学习情境一 水静力学 二、压强的分类及量度基准量度压强的大小，首先要明确计算的基准，其次要了解计量的单位1.量度压强的基准压强可从不同的基准量度，因而有不同的表示方法 (1)绝对压强:以设想的没有气体存在的完全真空作为零点量度的压强称为绝对压强，用符号p’表示。 (2)相对压强:以当地大气压强作为零量度起的压强称为相对压强，用符号p表示，其数值可正可负。相对压强与绝对压强之间的关系为上一页下一页返回学习情境一 水静力学 (3)真空及真空压强:绝对压强值总是正的，而相对压强值则可正可负。当液体某处绝对压强小于当地大气压强时，该处相对压强为负值，称为负压，或者说该处存在着真空。真空压强，用绝对压强比当地大气压强小多少来表示，即 由式(1 -9)可知:在理沦上，当绝对压强为零时，真空压强达到最大值 ，即“完全真空”状态。但实际液体中一般无法达到这种“完全真空”状态。图1-6为用几种不同方法表示压强值的关系图，其绝对压