Дано Емкость показанная на рисунке заполнена водой

Абсолютное давление на свободной поверхности воды
р0абс = 1,1∙105 Па. Атмосферное давление ратм ≈ 105 Па. Следовательно, давление на свободной поверхности воды выше атмосферного и мановакуумметр показывает избыточное давление
р0ман = р0абс – ратм = 1,1∙105 – 105 = 0,1∙105 Па.
Эпюра гидростатического давления представляет график распределения давления по поверхности емкости. Построим эпюру гидростатического давления на стенки емкости. Для этого воспользуемся основным уравнением гидростатики и одним из его свойств: гидростатическое давление направлено по внутренней нормали к поверхности, на которую оно действует. Основное уравнение гидростатики
p = р0 + ρgh.
Оно показывает, что давление в произвольной точке внутри жидкости равно сумме внешнего р0 и весового ρgh давлений и с глубиной погружения изменяется по линейному закону.
Построим эпюру гидростатического давления жидкости н на стенки емкости. Для плоских стенок достаточно определить давление в двух точках. Для криволинейной поверхности BCD эпюра давления строится по трем точкам В, С и D, т.к. для этой поверхности эпюра криволинейна.
Разобьем поверхность емкости на отдельные поверхности: AB - BCD - DE - EF - FG. Построим эпюры гидростатического давления для каждой изэтих поверхностей.
Определим избыточные давления в характерных точках:
точка А: рА = р0ман = 0,1∙105 Па;
точка В: рВ = р0ман + ρghВ = р0ман+ρg(h – 2r) =
= 0,1∙105 + 1000∙9,8(18-2∙7) = 49240 Па;
точка С: рс = р0ман + ρg(h – r) =
= 0,1∙105 + 1000∙9,81(18-7) = 117810 Па;
точка D: рD=р0ман + ρgh = 0,1∙105+1000∙9,81∙18 = 186580 Па;
точка Е: рЕ = рD = 186580 Па;
точка F: pF = р0 + ρg ∙GF =
= 0,1∙105 + 1000∙9,81∙ 6,5 = 122810 Па;
точка G: рG = р0ман = 0,1∙105 Па.
Эпюра давлений, построенная в масштабе, приведена на рис. 1.1.
52517529221810 кПа
0010 кПа
12534902895600388239028956001253490291465
41298189240010 кПа
0010 кПа
379969219602305679122199911322823219991132282392400262509097155Р0изб=104 Па
0Р0изб=104 Па
2514600217170
386599862776360882362776097726565405G
00G
3920490247650A
00A
37680902895601320165742953606165647708001006477057150064770320040064769125349060960
37719002114551263015100965341630971556,5 м
06,5 м
396811522860B
00B
36576001428751253490190501257300247650
3608823380700442531524257000422529013462004048125590550012534901695453882390495303606165400053882390400042051685400050021717006096000
36088232183374641850104776001263015914401605914152399126301515240027203403810000
1637148220471259028220483513130-54649,2кПа
0049,2кПа
996315121920F
00F
140335013208000488823024638004796790139700125349017780271716523876018 м
018 м
5676901778012534901397000
1634490730250422910069215r =7м
00r =7м
3882390164465
5613400203835C
00C
1815465444504888230118746
5475280133232479967012259900126936526162048006001301751943100825533147001263650
107827439178122,8кПа
00122,8кПа
4530090160020004343400276860002167890101600047491652222500
19501448352418333338352523749001778000415861580645003940175806450376809080644347789584454308610084454274320084454274319980645
1486417219710186,6 кПа
00186,6 кПа
2536825635002767965282575
485648060088117,8кПа
00117,8кПа
47996701833971822553185228027432002025650
26250900E
00E
37966650D
00D
Рис . 1.1. Эпюра гидростатического давления
Определим силу гидростатического давления на плоскую поверхность EF. Эта сила равна произведению площади стенки SEF на давление pц в ее центре тяжести
РEF = рц ∙SEF.
Площадь стенки EF равна SEF=bh-FGsin600=418-6,50,866=53,1 м2.
Найдем глубину погружения центра тяжести прямоугольной стенки EF под свободную поверхность
hцт=GF+h-GF2=6,5+18-6,52=12,25 м.
Определим давление в центре тяжести стенки EF:
рцт=р0+ρghцт=0,1∙105+1000∙9,81∙12,25=130170 Па.
Сила гидростатического давления на стенку EF:
PEF=pцтSEF=130170∙53,1=6912160 Н.
Сила PEF направлена нормально стенке EF.
Точка приложения силы гидростатического давления на твердую стенку называется центром давления. Расстояние от поверхности воды до центра давления определим по формуле [1]:
hцд=hцт+J0sin6002SEFhц+p0ρg,
где J0 – момент инерции смоченной площади стенки EF относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести этой стенки. Для прямоугольной стенки [2]:
J0=bEF312,
где EF = (h-GF)/sin600 = (18-6,5)/0,866 = 13,28 м.
Статический момент инерции
J0=4∙13,28312=780 м4,
а расстояние от поверхности воды до центра давленияhцд=12,25+780∙0,866253,112,25+100001000∙9,81=13,08 м.
Точка приложения силы PEF и ее направление показаны на рис. 1.2.
1186815781050
2597785142875Р0
0Р0
2482850142240
943610160331G
0G
3995420267335A
0A

3238507457521590073025075565073275118681572390038862007239000
3980815254473B
00B
43180020414512,25м
0012,25м
438628021213,08м
0013,08м
38823909524237744012700002234565952500
864870137160F
0F
11868152457450
2269121274497PEF ≈ 6,9 МН
00PEF ≈ 6,9 МН

15827452974021187450137913ЦД
00ЦД
3562350296545561467080645C
0C
1995805-254000180833216050700647700192686
18570061205611619251226887ЦТ
00ЦТ
19429668234300217036115570
2474595130175E
0E
3759835127000D
0D
2586990133350
Рис