作者snowyfairy (雪妖精)
看板Physics
标题[问题] 流体力学 水压开启闸门问题
时间Tue Jul 3 16:38:35 2018
【出处】
104年身障三等流体力学考题
【题目】
https://imgur.com/65u9MvL.jpg
1. 求闸门所受合力
2. 已知 F 在闸门中心,求 F 大小
【瓶颈】
这题想法是这样子的
如果求出合力,求出作用点位置,对闸门 B 点取合力矩 = 0 就能求出答案
要求合力有两条路可走
一个是用积分法直接求合力,一个是直接套水平压力和垂直压力的公式後加总
因为怕考试用前者会积错,我尝试着直接套公式解
解出水平压力 F_H = 313920,垂直压力 F_V = 313920,合力会与用积分法的结果会一致
https://i.imgur.com/ZwKVobf.jpg (右边浅蓝色笔和左边比较)
但到了力矩,我这边两种方式求到的结果就不一样了,不晓得错哪边
单就水压合力造成的力矩而言
(1) 如果以积分法的状况来看
已经求出合力 = 443882 (方向垂直於闸门,水平线夹 -45 度方向)
而闸门作用点位置在距离转轴处 2.746 m (我上面的 x 与闸门长度同向)
这样的合力矩会是 1218900 N-m
(2) 套公式的话
F_H 会作用在 2/3 水深的地方,F_V 则是通过闸门以上的水体积的形心处
数字算出来如下图,和积分法有落差,照理来说要一致
https://i.imgur.com/7pOvHMU.jpg
想请问用公式这样套的话,是哪边会出现问题?
因为不少的判断水坝是否倾倒题,都可以这样解
突然想试试用在闸门问题看看,但却求出了不一样的答案
以上问题,谢谢各位~
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※ 编辑: snowyfairy (36.234.64.188), 07/03/2018 16:41:17
1F:→ snowyfairy: 自问自答,F_H 成梯形分布,不是三角形分布 07/03 17:13
2F:→ snowyfairy: 所以形心不会在 2/3 水深处 07/03 17:14
3F:→ snowyfairy: 这边是不是不能自删,好像问了笨问题 QQ 07/03 17:14