LABORATORIUM Z MECHANIKI PŁYNÓW
Wykonała: Katarzyna Łysiak III MDZ gr. 1006	Poniedziałek g:08:15 Tydz: a	Data złożenia:	Ocena:
1. Tytuł ćwiczenia: Wyznaczanie reakcji na płaską płytkę

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z jednym ze sposobów pomiaru reakcji hydrodynamicznej swobodnej strugi cieczy padającej na płaską płytkę ustawioną prostopadle do kierunku strugi (rys.1) przy (u ≠ 0). Otrzymane wyniki doświadczalne porównane zostaną z teoretycznymi, uzyskanymi na drodze obliczeniowej.

3. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys.1 Schemat stanowiska pomiarowego

Elementy oznaczone na schemacie:

1 - płyta,

2 i 4 - układ prętów mocujących,

3 - dysza,

5 - zawór.

4. Opis stanowiska pomiarowego

Stanowisko składa się z płaskiej płyty (1), która jest zamocowana za pomocą prętów (2) i (4). Stoisko pomiarowe jest zasilane wodą z sieci, przy czym na dopływie wody zamontowany jest zawór regulujący (5). Woda doprowadzana jest do dyszy (3) za pomocą przewodu. Wypływając z dyszy struga wody oddziałuje na płytę. W efekcie płyta przemieszcza się, przy czym, dzięki układowi prętów, zachowane zostaje prostopadłe położenie płyty względem napływającego strumienia cieczy. Wielkość odchylenia prętów można odczytać przy pomocy kątomierza wchodzącego w skład stanowiska pomiarowego. Woda odpływa do kanalizacji. Całość stanowiska jest zamocowana sztywno.

5. Wyniki pomiarów

Wyniki pomiarów kąta α i czasu t zestawiono w tabeli 1. Natomiast wyniki po opracowaniu oraz wyniki analizy teoretycznej - w tabeli 2.

Tabela 1. Wyniki pomiarów

Lp.	α [deg]	t [s]
1	6	8.47
2	8	7.44
3	11	6.34
4	15	5.47
5	18	4.74
6	20	4.69
7	24	4.43

Obliczenia

1. Reakcję R_obl wyznaczono w oparciu o równanie:

(1)

2. R obliczono z równania:

(2)

Równanie (2) można przekształcić do postaci:

(3)

gdzie: V - objętość wody, [m³]

q - masa właściwa wody, [kg/m³]

d - średnica otworu dyszy, [m]

t - czas przepływu wody, [s]

W naszym ćwiczeniu dane były następujące wielkości:

V = 0,001 [m³],

q = 1000 [kg/m³],

d = 0,006 [m].

3. Błąd względny określono na podstawie zależności:

(4)

Tabela 2. Wyniki pomiarów i analizy teoretycznej

Lp.	tgα	Q [m^3/s]	Robl [N]	R [N]	E [%]
1	0.105	0.00012	0.4296	0.4929	14.73
2	0.140	0.00013	0.5728	0.6389	11.53
3	0.194	0.00016	0.7938	0.8798	10.83
4	0.267	0.00018	1.0925	1.1820	8.19
5	0.324	0.00021	1.3258	1.5741	18.72
6	0.363	0.00021	1.4853	1.6079	8.25
7	0.445	0.00023	1.8209	1.8021	-1.03

Na podstawie uzyskanych wyników opracowano wykres zależności R=f(Q), przedstawiony poniżej.

6. Wnioski

Uzyskane wyniki doświadczalne całkiem dobrze do siebie pasują. Różnica pomiędzy obydwoma metodami wyznaczenia reakcji strumienia cieczy oscyluje w pobliżu wartości 10%. Jedynie pomiar nr 5 (błąd wynosi 18.72%) odbiega nieco od reszty. Z wykresu widać, że najbardziej zaburza on kształt krzywej R, a więc wyznaczonej w oparciu o pomiar czasu t. I właśnie pomiar czasu zdaje się być w tym przypadku sprawcą całego zamieszania. Ponieważ w równaniu, według którego obliczana jest reakcja R - równanie (3) - czas t jest w kwadracie, więc jego wartość ma duży wpływ na końcowy wynik. Można powiedzieć, że każdy błąd powstały podczas pomiaru czasu t odbija się „dwukrotnie” na wyniku R.

Znacznie pewniejszy okazuje się pomiar kąta wychylenia układu prętowego. Z tym że obliczona w ten sposób reakcja R (w ćwiczeniu R_obl) wydaje się być nieco zawyżona.

7. Literatura

1. Bukowski Jerzy „Mechanika płynów”, PWN, Warszawa 1985.

2. Gryboś Ryszard „Mechanika płynów”, PWN, Warszawa 1989.

3. Kazimierski Zbyszko, Orzechowski Zdzisław „Mechanika płynów”, Politechnika Łódzka, Łódź 1993.

4. Orzechowski Zdzisław „Ćwiczenia laboratoryjne z mechaniki płynów”, Politechnika Łódzka, Łódź 1976.

5. Walden Henryk „Mechanika płynów”, Politechnika Warszawska, Warszawa 1980.

6. Walden Henryk, Stasiak Jerzy „Mechanika cieczy i gazów”, PWN, Warszawa 1965.

2

2

---