Ознакомьтесь с конспектом лекций и учебником. Запустите программу компьютерного моделирования. Выберите модель «Течение идеальной жидкости». Прочитайте краткие теоретические сведения. Подготовьте конспект.

• Знакомство с компьютерной моделью течения идеальной жидкости.
• Экспериментальная проверка уравнений неразрывности и Бернулли.
• Экспериментальное определение расхода жидкости.

Идеальной жидкостью называется жидкость, в которой отсутствует внутреннее трение.

Линией тока называется мысленно проведённая в потоке линия, касательная к которой в любой её точке совпадает по направлению с вектором скорости жидкости в этой точке.

Трубкой тока называется поверхность, образованная линиями тока, которые проведены через все точки замкнутого контура.

Давлением p жидкости называется физическая величина, определяемая нормальной силой, действующей со стороны жидкости на единицу площади:

(1)

Если жидкость несжимаема, то её плотность не зависит от давления. Тогда при поперечном сечении S столба жидкости на глубине h при плотности ρ вес будет равен P = ρgSh, а давление на нижнее основание равно

(2)

которое называется гидростатическим давлением.

Уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости имеет вид:

Уравнение Бернулли:

(4)

где p называется статическим давлением, – динамическим давлением.

Для горизонтальной трубки тока (h₁ = h₂) выражение (4) принимает вид

(5)

и называется полным давлением.

Из уравнения (5) следует, что давление и скорость течения жидкости в двух точках 1 и 2 на одной и той же линии тока связаны соотношением:

или

(6)

Расходом жидкости называется объём жидкости Q, протекающий за 1 с через поперечное сечение трубы

Пусть S₁ и S₂ – площади поперечного сечения широкого и узкого участков трубы, а p₁ и p₂ – статические давления в этих сечениях трубы, измеряемые с помощью манометрических трубок. Тогда уравнение Бернулли (5) можно записать в виде:

(8)

Так как жидкость несжимаема, то  

С другой стороны: p₂ – p₁ = ρgΔh, и

Отсюда получим:

и

(9)

Внимательно рассмотрите окно опыта. Найдите все регуляторы и другие основные элементы. Зарисуйте в свой конспект схему опыта.

1.	Установите с помощью мыши одинаковое значение диаметров трубы d1 = d2 = d3 на всех трёх её участках, равное величине D1, указанное в таблице 1 для вашей бригады.
2.	С помощью миллиметровой линейки измерьте всю длину трубы от левого края окна опыта до правого Lэкс и её диаметр Dэкс.
3.	Определите «модельную» длину трубы Lм по формуле и запишите эти значения в таблицу 2.
4.	Зафиксируйте своё внимание на одной из пяти штриховой линии в жидкости (5 тёмных горизонтальных линий в трубе), находящейся на входе в трубу и одновременно включите секундомер. Не выпуская из внимания выделенную линию и сопровождая визуально её течение по трубе, выключите секундомер в момент прохождения ей выходного сечения трубы. Запишите это время в таблицу 2.
5.	Проделайте этот опыт 10 раз и каждое значение ti запишите в таблицу 2.
6.	Запишите в таблицу 2 значения H1 = h1 = h2 = h3.
7.	С помощью курсора мыши установите второе, одинаковое для всех трёх секций трубы, значение диаметра D2, указанное в таблице 1 для вашей бригады, и повторите измерения по пп. 1–7.