1_hidrostatika

50
HIDROSTATIKA 2009 HIDROSTATIKA 1. Posuda poprečnog presjeka kao na slici napunjena je sa nestlačivom tekućinom, i to sa vodom gustoće ρ v = 1000 kg/m 3 , uljem gustoće ρ u = 900 kg/m 3 i zrakom ρ z 0 kg/m 3 . Potrebno je odrediti tlakove u točkama A,B,C,D. Zadano je: a = 1 m ; b = 0,6 m ; c = 0,6 m ; d = 0,3 m. kPa 89 , 5 ρ - = - = c g p V A kPa 89 , 5 ρ v = = b g p B kPa 89 , 5 = = B C p p kPa 66 , 22 22665 9 , 1 81 , 9 900 5890 ) ( ρ u = = + = + + + = Pa d b a g p p C D

Upload: elvis-omanovic

Post on 01-Dec-2014

73 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

HIDROSTATIKA

1. Posuda poprečnog presjeka kao na slici napunjena je sa nestlačivom tekućinom, i to sa vodom gustoće

ρv = 1000 kg/m3 , uljem gustoće ρu = 900 kg/m3 i zrakom ρz ≈ 0 kg/m3. Potrebno je odrediti tlakove u točkama A,B,C,D. Zadano je: a = 1 m ; b = 0,6 m ; c = 0,6 m ; d = 0,3 m.

kPa89,5ρ −=⋅⋅−= cgp VA

kPa89,5ρ v =⋅⋅= bgpB

kPa89,5== BC pp

kPa66,22226659,181,99005890)(ρu ==⋅⋅+=++⋅⋅+= Padbagpp CD

Page 2: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

2. Cilindrična posuda težine G otvorena sa jedne strane i uronjena u vodu gustoće ρ = 1000 kg/m3 pri čemu se ravnoteža postiže kada vodno lice unutar posude postane x1 = 0,5 m niže od razine vodnog lica van posude. Ako se primjeni dodatna sila F moguće je uroniti posudu tako da se gornja površina posude površine A = 5 m2 nalazi u istoj razini sa okolnom vodom pri čemu se vodno lice unutar posude nalazi na udaljenosti x2 = 1 m. Potrebno je odrediti težinu posude G i silu F te nacrtati dijagrame raspodjele hidrostatskih tlakova po unutarnjim i vanjskim konturama posude za prvi (samo G) i drugi (G+F) slučaj.

kN53,24Pa4905ρ 111 =⋅=== ApGgxp

kN53,24Pa9810ρ 222 =→+=⋅== FFGApgxp

Page 3: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

3. Ploča širine B zanemarive je debljine i težine, a na njezinom vrhu nalazi se kugla težine G. Potrebno

je odrediti težinu kugle G ako se ona shvati kao koncentrirana sila na udaljenosti l od zgloba “A“. Ploča sa kuglom nalazi se u ravnoteži sa hidrostatskim djelovanjem vode. Potrebno je nacrtati dijagrame raspodjele tlakova po uronjenom dijelu ploče. Zadano je: ρ = 1000 kg/m3; α = 40o; h = 5 m; B = 3 m; l = 8 m.

( ) 0;

1 ´cosα ρ ´ 0

2 31000 9,81 5 5 5

8 cos 40 3 02 sin 40 sin 40 3

1483932.1242077 N 242,1 kN

6,13

AM

ll G gh l B

G

G

=

⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ =

⋅ ⋅⋅ ⋅ ° − ⋅ ⋅ ⋅ =

° ° ⋅

= = =

Page 4: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

4. Izračunaj horizontalnu i vertikalnu komponentu te rezultantu hidrostatskog djelovanja na površinu

definiranu točkama A-B-C-D kojoj je širina (u smjeru okomito na sliku) B = 2 m. Nacrtati dijagrame raspodjele tlakova. Zadano je: r = 2 m ; ρ1 = 1000 kg/m3; ρ2 = 2000 kg/m3.

kN56,13442

1

2

12

kN24,392

ρ

222

11

1

=

−+⋅+⋅⋅==

=⋅⋅=

Br

rrrrggVF

Brgr

F

v

H

πρρ

kN89,13922 =+= vH FFF

Page 5: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

5. Kružni poklopac pričvršćen je sa spojnim sredstvom kao na slici. Promjer poklopca je D = 3 m.

Odredi silu u spojnom sredstvu.

Zadano je: ρulja = 800 kg/m3; ρvode = 1000 kg/m3 ; h = 1 m ; l = 2 m.

( ) kNgD

hD

ghD

gFFF uvuvuljevoda 21,830,10,244

24

222

=⋅−⋅⋅⋅⋅

=⋅⋅

⋅⋅−⋅⋅

⋅⋅=−= ρρππ

ρπ

ρ

Page 6: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

6. Potrebno je odrediti maksimalnu razinu vode h iznad kružnog poklopca oslonjenog na šipku u kojoj je

maksimalna dozvoljena tlačna sila Fšipke max = 100 kN. Zadano je: ρ = 1000 kg/m3 ; a = 1 m a= 45°

m41,12 == arpoklopca

( ) NrahgF poklopcašipke

1000002maxmax

=⋅+= πρ

mh 62,0141,1100081,9

1000002max =−

⋅⋅⋅=

π

Page 7: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

7. Potrebno je odrediti ukupnu silu koju treba preuzeti sa spojnim sredstvom da ne dođe do odvajanja

poklopca sa slike od ostalog djela konstrukcije. Nacrtati dijagrame vertikalne komponente hidrostatskih tlakova na konture poklopca.

Zadano je: D = 2m ; d = 1m ; ρ 1= 1000 kg/m3; ρ2 = 0 pm = 19,62 kPa h=1 m

( ) ( )2 2

1

119,62 9,81 1 7,7

4 4ukupno m

dF p g h kN

π πρ= − ⋅ ⋅ ⋅ = − ⋅ ⋅ =

Page 8: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

8. Treba odrediti razliku tlakova p1 i p2 kojom će se ostvariti tlačna sila u opruzi F = 400 N na koju je

pričvršćen kuglasti zatvarač. Promjer kugle je D = 0,50 m. Pretpostaviti da je težina kugle zanemarivo mala i da je brtvljenje idealno.

Zadano je : h = 1,5 m

2

1 2( )4

DF p A p p

π= ∆ ⋅ = − ⋅

4

5,0)p-p(400

2

21

π⋅=

Pa18,203716

400)p-p( 21 =⋅=π

9. Izračunaj horizontalnu i vertikalnu komponentu sile hidrostatskog djelovanja na 1m1 konturu A-B-C-

D sa slike. Nacrtaj horizontalne i vertikalne komponente rezultantnog dijagrama tlaka na konturu A-B-C-D.

Zadano je: ρ1 = 1000 kg/m3 ; ρ2 = 2000 kg/m3 ; h = 1 m ; l = 1 m.

1 2

2

1

1 1 1 11000 9,81 4 4 2000 9,81 1 1 68670

2 2 2 2

( ) 10504,52 2

H D D D D

V

F gh h gh h N

h l hF g N

ρ ρ

πρ

= − ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = −

⋅ ⋅= − + =

Page 9: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

10. Potrebno je odrediti vertikalnu komponentu sile F koja će biti potrebna za početak odizanja dvaju

valjaka, povezanih metalnom pločom koja odvaja tekućine gustoće ρ1 i ρ2 kao na slici. Potrebno je nacrtati dijagrame komponenti hidrostatskih tlakova konturi uronjenog valjka. Zanemariti težinu spojne ploče.

Zadano je: ρ1 = 950 kg/m3 ; ρ2 = 1050 kg/m3 ; ρ3 = 1200 kg/m3 ;

( )3 1 22 1,42 2

VALJKA VALJKAVALJKA

V VF V g g g kNρ ρ ρ= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ =

Page 10: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

11. Potrebno je odrediti tlak plina pm i nacrtati raspodjelu hidrostatskih tlakova po konturama presjeka

prikazanog na slici. Zadano je: ρ1 = 1000 kg/m3; ρ2 = 800 kg/m3; ρ3 = 900 kg/m3; ρ4 = 0 kg/m3

h 1 = 1 m; h2 = 3 m m = 200 kg D =1 m

2 2 3 1 1 12

4

m

m gp g h g h g h

Dρ ρ ρ

π

⋅= + ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ = 25,05 kPa

Page 11: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

12. Potrebno je izračunati sile u spojnim sredstvima poklopca po 1m’ ravninske konstrukcije sa slike

Nacrtaj dijagrame raspodjele komponenti tlakova za konturu A-B. Zadano je: ρ1 = 1000 kg/m3; ρ2 = 800 kg/m3. L = 2 m ; b = 1m ; h1 = 0,5 m; h2 = 0,625 m

sile u spojnom sredstvu po m':

12)625,081,98005,081,91000()( 2211 ⋅⋅⋅⋅+⋅⋅=⋅⋅⋅⋅+⋅⋅=⋅⋅= bLhghgbLpF ρρ F = 19,62 kN

13. Potrebno je izračunati masu poklopca m po 1m’ ravninske konstrukcije sa slike i tlak u točki C.

Nacrtaj rezultantni dijagram tlaka za konturu A-B.

Zadano : ρ1 = 1000 kg/m3; ρ2 = 0 kg/m3; h = 1 m; L = 1 m pm = 19,62kPa

masa poklopca potrebna za stanje ravnoteže:

Pa9810181,91000196201 =⋅⋅−=⋅⋅−= hgPA

mgm

poklopca

ρ

kg100081,9

)1(98109810 =

⋅⋅=⇒=

Lm

A

mg

poklopca

tlak u točki C:

Pa39240281,910001962021 =⋅⋅+=⋅⋅+= hgPP mc ρ

Page 12: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

14. Potrebno je izračunati minimalnu silu F kojom će se onemogućiti otvaranje (rotacija) kružnog

poklopca mase m = 30 kg oko točke “O”. Zadano je: y =1m ; a=45°

a) p1=10 kPa i ρ1 =1000 kg/m3 b)p2= - 5 kPa i ρ1 =1000 kg/m3

U oba slučaja simbolom ρ2 dana je gustoća zraka koja iznosi 0 kg/m3.

o t = vertikalna udaljenost od virtualnog vodnog lica do vrha poklopca uz pretpostavku da je iznad vrha poklopca tekućina gustoće ρ = 1000 kg/m3 o hT = vertikalna udaljenost od virtualnog vodnog lica do točke težišta poprečnog presjeka

zatvarača (uz pretpostavku da je iznad vrha poklopca tekućina gustoće ρ = 1000 kg/m3) o hC = vertikalna udaljenost od virtualnog vodnog lica do točke hvatišta sile horizontalne

komponente hidrostatskog tlaka na poprečni presjek zatvarača (uz pretpostavku da je iznad vrha poklopca tekućina gustoće ρ = 1000 kg/m3).

o H = vertikalna dimenzija zatvarača ili poklopca (visina)

( ).0 H

sin 2C

HIDROSTAT

H h t yM F F mg

α

− − = ⇒ ⋅ = +∑

AghF THIDROSTAT 1. ρ= 2m1,57=π= 2rA

Page 13: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

a) b)

1 1/( ) 1 1,02 2,02

2,522T

t y p g m

Hh t m

ρ= + = + =

= + =

2 1/( ) 1- 0,51 0,49

0,99 m2T

t y p g m

Hh t

ρ= + = =

= + =

N38812. =HIDROSTATF N15260. =HIDROSTATF

( )( )

2,54m45cos45cos4

45cos 2

=+⋅°++⋅°

⋅°= tr

tr

rhC 1,05Ch m=

( )[ ]0,5294,3

45sin

02,254,2138812 ⋅+

°

−−⋅=⋅ HF

( )1 1,05 0,4915260 294,3 0,5

sin45F H

− − ⋅ = ⋅ + ⋅°

N26493,61=F N75,9642=F

Page 14: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

15. Zatvorena komora je ispunjena plinom neznatne gustoće (ρ≈0 kg/m3) ispod kojeg se nalaze tekućine gustoća ρ1=1000 kg/m3 i ρ2 = 2000 kg/m3. Potrebno je odrediti rezultantnu silu tlaka F i kotu hvatišta rezultante na trokutni zatvarač dimenzija kao na slici. Tlak plina u gornjem dijelu komore je

p =10 kPa. Zadano je: H= 4m ; b= 4m ; h= 2m

o t = vertikalna udaljenost od virtualnog vodnog lica do točke A uz pretpostavku da je iznad točke A tekućina gustoće ρ2 = 2000 kg/m3

o hT = vertikalna udaljenost od virtualnog vodnog lica do točke težišta poprečnog presjeka zatvarača (uz pretpostavku da je iznad točke A tekućina gustoće ρ2 = 2000 kg/m3)

o hC = vertikalna udaljenost od virtualnog vodnog lica do točke hvatišta sile horizontalne komponente hidrostatskog tlaka na poprečni presjek zatvarača (uz pretpostavku da je iznad točke A tekućina gustoće ρ2 = 2000 kg/m3).

o H = vertikalna dimenzija zatvarača ili poklopca (visina)

1

2 2

1 100002 1,51

2 19620

pt h m

g

ρ

ρ ρ= ⋅ + = ⋅ + =

mtH

hT 843,23

=+=

F HbhgAhg TT ⋅⋅⋅==2

1ρρ 22 44

2

1843,281,92000 ⋅⋅⋅⋅⋅= kN 446,24 N 237 446 ==

m16,3806,9

1651,14468,13

26

46 22

=+

+⋅⋅+=

+

++=

Ht

HHtthC (ispod virtualnog vodnog lica)

Kota hvatišta sile m35,251,5 =−= Ch

Page 15: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

16. Zatvorena komora je ispunjena plinom neznatne gustoće (ρ≈0kg/m3) ispod kojeg se nalaze tekućine gustoće ρ1=1000 kg/m3 i ρ2 = 2000 kg/m3. Potrebno je odrediti rezultantnu silu tlaka, kotu hvatišta rezultante na kružni zatvarač dimenzija kao na slici. Tlak plina u gornjem dijelu komore je p= -10 kPa.

Zadano je t = 2m ; r = 2m ; b= 2m

Virtualno vodno lice (svedeno na gustoću ρ2)

( )( )

( )

1 2

2

2

22

/ 0.5 1

/( ) -10 000 / (2000 9.81) - 0.51

0, 49

( ) 2000 9.81 22 (2 0.49) 613914,9 613.9

22 0,49 2,8

4 4 2 0,49

v

v

novi v v

novi

C novi

t t t m

b p g m

t t b m

F g A r t kN

rh r t

r t

ρ ρ

ρ

ρ π

= = =

= = ⋅ =

= + =

= ⋅ ⋅ ⋅ + = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + = =

= + + = + + =+ +

9 ( )ispod virtualnog vodnog lica

: 2 1,6 mnovi CKota hvatišta sile r t h+ − =

Page 16: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

17. Iz posude u kojoj se nalazi sloj ulja debljine H = 4m, izlazi cijev kvadratnog poprečnog presjeka sa

stranicom a = 1m. Na kraju cijevi nalazi se zatvarač (od C do D) koji je nagnut pod kutem a = 450 u odnosu na vertikalnu ravninu. Potrebno je odrediti veličinu sile na zatvarač i kotu hvatišta rezultantne sile na zatvarač. Zadano je: ρv =1000 kg/m3 ; ρu = 785 kg/m3 ; a = 45º

´U Vg H g Hρ ρ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ma 1=

´ 3,14U

V

g HH m

g

ρ

ρ

⋅ ⋅= =

⋅ 2m41,141,11 =⋅=A

m64,65,314,3)2

(´ =+=−+=a

HHt

m14,7414,3´ =+=+= HHhT

AhgF Tv ⋅⋅⋅= ρ

kN76,9841,114,781,91000 =⋅⋅⋅=F

mat

aatthC 15,7

36

266 22

=+

++= (ispod virtualnog vodnog lica)

Page 17: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

18. Izračunajte moment “M” u zglobu “O” komore potreban da ne dođe do otvaranja pravokutnog

zatvarača površine A, visine H = 1,3m širine b = 2m. Komora je potpuno ispunjena tekućinom i nema pojave slobodnog vodnog lica u njoj. Pijezometar je na jednoj strani povezan sa dnom posude a na drugoj strani otvoren prema atmosferskom djelovanju.

Zadano je : ρž = 13000 kg/m3 ; ρv = 1000 kg/m3 ; a = 350 mm ; c = 700 mm

2

- ( ) 34335

- 21582

/ 2, 20

1,3 2 2,6

na dnu vŽ

na vrhu na dnu v

na vrhu v

p r g a r g c a Pa

p p r g H Pa

t p r g m

A H b m

= + =

= =

= =

= × = × =

kNm88,500,769,72

m0,72,29,2

m9,236

266

0

22

=⋅=

=⋅

=−=−=

=+

++=

M

MhF

thh

Ht

HHtth

C

COC

C

kN69,722

=⋅+

= App

F vrhunadnuna

Page 18: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

19. Čelični poklopac pravokutnog oblika pomičan je oko osi “0”, širine je 2m i težine m = 200kg.

Tekućine koje se razdvajaju tim poklopcem različite su gustoće. Potrebno je izračunati silu F potrebnu za otvaranje (okretanje) poklopca. Zadano je : ρ 1= 850 kg/m3 a = 2m b = 0,7m a=37º

ρ2 = 950 kg/m3

264,6237sin

2mA =⋅=

o

N166,10ρ )(1. kAghF LIJEVOTLIJEVOHIDROSTAT ==

N105,20)(2. kAghF DESNOTDESNOHIDROSTAT == ρ

mtmtmH dl 7,022 ===

m3,1136

266 22

)( =+

++=

Ht

HHtth

LIJEVO

LIJEVOLIJEVOLIJEVOC

m1,9036

266 22

)( =+

++=

Ht

HHtth

DESNO

DESNODESNODESNOC

( ) ( )0

tan

2/

sinsintan

a )(.

)(. =⋅−

−−

−+⋅

αααα

aG

thF

thFF LIJEVOLIJEVOC

LIJEVOHIDROSTATDESNODESNOC

DESNOHIDROSTAT

N47,37 kF =

Page 19: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

20. Čelična cilindrična posuda težine G = 400 N napunjena je sa vodom (ρv = 1000 kg/m3) i oslonjena je na klip površine presjeka Aklip = 0,0005m2 . Potrebno je izračunati tlakove u točkama A,B i C za navedeni slučaj te tlakove u istim točkama (A,B,C) ako se na cilindričnu posudu dodatno postavi uteg težine Guteg = 600 N. Zadano je: l = 0,25 m; h = 0,25 m.

hl

gGG ⋅⋅

⋅⋅+=4

ρ´2

v

π NG 4,520´=

kPaghpp

pp

A

Gp

CA

CB

klipC

35,103845,28,1040

kPa8,10400005,0

41,520'

=−=−=

=

===

ρ

kPaghpp

pp

pA

GGp

GG

CA

CB

Cklip

uteg

C

uteg

45.223845.28,2240

kPa8,22400005,0

4,1120´

N4,1120´

''

''

''

=−=−=

=

=⇒=+

=

=+

ρ

Page 20: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

21. U gornjem dijelu posude kružnog poprečnog presjeka nalazi se klip mase m = 1000 kg sa promjerom

d definiranim na slici. Plin gustoće ρ1 u gornjem dijelu posude je pod tlakom pm = 19,62 kPa. Potrebno je odrediti moment M u zglobu “O” kako bi kružni poklopac ostao zatvoren. Nacrtati odvojene dijagrame raspodjele tlaka po konturama posude i konturama klipa. Zadano je: ρ1 ≈ 0 kg/m3; ρ2 = 1000 kg/m3; d = 1m.

kPa11,32

4

1

81,9100019620

4

22' =

⋅+=+=

ππd

mgpp m m

g

pt 27,3

2

'

=⋅

m77,32

=+=d

thT

kNd

hgF T 05,294

177,381,91000

2

2 =⋅

⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=ππ

- OC

OC C

M F h

h h t

= ⋅

=

( )m79,327,35,001657,0

22

4

2/ 2

=++=+

+

+

= td

td

dhC

kNm1,1552,0050,29

m52,027,379,3

=⋅=

=−=

M

hOC

Page 21: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

22. U zatvorenoj posudi širine B = 1m pod tlakom pm =18,83 kPa nalazi se tekućina gustoće ρ2 u koju je uronjeno tijelo gustoće ρ1 = 800 kg/m3. Potrebno je odrediti rezultantnu silu na kružni dio posude od točke A do točke B (po m1). Zadano je: a = 3m b =2,5m c = 3m d = 2m r = 1m e = 1,5m

kNBeagGTIJELO 31,355,481,9800)(ρ1 =⋅⋅=⋅⋅⋅⋅= ( )BbegU ⋅⋅⋅⋅= 2ρ

( ) ( )3

2 kg/m96075,381,9

35316ρ ==

⋅⋅=

Bbeg

GTIJELO

kN113,97

kN14,7912

ρ

kN113,0112ρρ

m 6132cρ

22

2

2

22

2

=+=

=⋅⋅=

=⋅⋅=⋅=

=++=++=

ABYABXAB

ABY

TxxTxABX

mTX

FFF

rgF

rghAghF

rg

ph

π

Page 22: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

23. Vlačna sila u spojnom sredstvu polukružnog poklopca i posude iznosi FSP.SR. = 19,62 kN/m1. Potrebno

je izračunati tlak plina pm u polukružnom poklopcu i masu plošnog poklopca m po metru dužnom konstrukcije, te odrediti vertikalnu silu hidrostatskog djelovanja na konture posude A-B-C. Zadano je: ρ0 ≈ 0 kg/m3 ; ρ1 = 800 kg/m3 ; ρ2 = 1000 kg/m3

a = 2m ; b = 1,5m ;

kPa81,92

62,19.... ===⇒⋅=

a

FpapF SRSP

mmSRSP

aρρ 12

mgagagpm +⋅⋅=⋅⋅+

2

9,8115,7019,629,81

⋅+=+

m

m / kg2800mt / 2,89,81

213,73⇒==

⋅mm

bag

a

mg

a

mg

bagpp

F mmV ⋅

⋅++

+⋅⋅++

=2

)(

2

)( 12

ρρ

kN8,6137,3243,29 =+=VF / m

Page 23: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

24. U pravokutnoj posudi širine B = 1m nalaze se tekućine gustoće ρ1 = 1000 kg/m3 i ρ2 = 800 kg/m3.

Jedna strana posude zatvorena je poklopcem mase m1 = 10 000 kg, na koji djeluje i dodatna sila F = 98,1 kN, a druga strana posude zatvorena je sa poklopcem mase m2 do čijeg otvaranja može doći uslijed rotacije oko točke “O”. Potrebno je odrediti minimalnu težinu poklopca m2(min) kako ne bi došlo do njegovog otvaranja. Zadano je : a = 3m ; b = 2m.

kPa4,6513

98100

13

81,9100001 =⋅

+⋅

⋅=

⋅+

⋅=

Ba

F

Ba

gmpA

kPa08,30281,9800281,9100065400210 =⋅⋅−⋅⋅−=⋅⋅−⋅⋅−= bgbgpp A ρρ

kg9190t19,981,9

1308,30min2

min2==

⋅⋅=

⋅⋅=⇒=

g

Bapmp

Ba

gmO

O

Page 24: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

25. Na pregradi je izveden kružni otvor promjera D = 1 m. Zatvoren je poklopcem L – profila koji ima

mogućnost vrtnje oko točke M. Os rotacije (točka M) leži na udaljenosti s = 0,2 m od vrha otvora. Na udaljenosti od L1 = 0,7 m nalazi se uteg težine G. Potrebno je odrediti težinu utega G za koji neće pri razini vode h1 = 3 m (iznad središta otvora) i ρ=1000 kg/m3 doći do otvaranja otvora te za koliko je potrebno pomaknuti uteg težine G kako ne bi došlo do otvaranja otvora, ako se razina vode ispred pregrade poveća na h2 = 4 m.

a ) ( )1111 ehFLGM cM −−⋅=Σ = 0

kNtrrgF 1,23)(ρ 12

1 =+⋅⋅⋅⋅= π

( )02,3

4 11

2

1 =+++

= trtr

rhc

( )kN23,76

1

111 =−

=L

ehFG c

b ) ( )2222 ehFLGM cM −−⋅=Σ = 0

kNtrrgF 31,28)(ρ 22

2 =+⋅⋅⋅⋅= π

( )016,4

4 22

2

2 =+++

= trtr

rhc

( )m 0.853222

2 =−

=G

ehFL c

Uteg težine G je potrebno pomaknuti za 0,153 m

Page 25: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

26. Zatvorena cijev radijusa r = 2 m i dužine L = 8 m, te težine G = 10 kN položena je na dno. Oko cijevi

nalazi se voda gustoće ρv = 1000 kg/m3. Unutrašnjost valjka ispunjena je do polovice visine betonom gustoće ρb = 2500 kg/m3. Potrebno je izračunati minimalnu vertikalnu silu kojom bi trebalo djelovati na potopljenu cijev, kako bi omogućili podizanje te cijevi sa dna ka površini. Također je potrebno prikazati raspored vanjskog hidrostatskog djelovanja na konture valjka (u obliku komponenti djelovanja – horizontalna i vertikalna komponenta).

kN1232,7682

π9,812,5ρ

2

=⋅⋅⋅==r

gVG BBB

kN986,218π9,811ρ 2 =⋅⋅⋅== rgVU CIJEVIV

kN256,55=−+⟩ UGGF B

Page 26: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

27. Krilni zatvarač onemogućuje istjecanje vode koja se nalazi sa njegove lijeve strane u desni dio cijevi

kružnog poprečnog presjeka. U desnom dijelu cijevi slobodno vodno lice je točno u razini osi zatvarača. Na lijevoj strani zatvarača (u osi zatvarača) izmjeren je tlak od pL = 49 kPa. Koliki je otporni moment potrebno osigurati u osi zatvarača kako ne bi došlo do njegovog otvaranja. Zadano: D = 4 m ; ρ = 1000 kg/m3. Nacrtati dijagrame raspodjele tlaka po konturama zatvarača.

ρ 29,38 kPa2

ρ 68,62 kPa2

g L

d L

Dp p g

Dp p g

= − =

= + =

29,383

9.81gp

t mgρ

= = =

( ) ( )2 2

3 3

ρ 9,81 2 2 3 616,07 kN

2 2ρ 9,81 2 =52,32 kN

3 3

lijevo

desno

F gr r t

F g r

π π= + = ⋅ ⋅ + =

= ⋅ = ⋅ ⋅

( )

2

5,2 m4c lijevo

rh r t

r t= + + =

+ 52,32 1,18 61,74 kNmdesno desno c desno

M F h= ⋅ = ⋅ =

61,47 kNmotporni lijevo desnoM M M= − =

( ) 123.21 kNmlijevo lijevo c lijevoM F h t r= ⋅ − − =

3π 1,18 m

16c desnoh r= ⋅ ⋅ =

Page 27: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

28. U vertikalni zid ugrađuje se zatvarač pravokutnog poprečnog presjeka (b*h). Na kojoj dubini x je

potrebno postaviti os rotacije zatvarača ako želimo da ne dođe do otvaranja zatvarača u slučaju razine vodnog lica kao na slici. Udaljenost razine vodnog lica od gornjeg zatvarača iznosi h. Nacrtati dijagrame raspodjele tlaka po vertikalnom zidu i zatvaraču. Zadano: h = 2 m ; b = 2 m ; ρ = 1000 kg/m3.

kPa19,62=ρ= ghp1

kPa39,24=+ρ= )hh(gp2

m3,1136

266=

+

⋅+⋅+⋅=

hh

hhhhx

22

(od vodnog lica)

Page 28: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

29. Dvije paralelne zakrivljene ploče zatvorene su na gornjem i na donjem dijelu te se nalaze na

međusobnom razmaku od 2 m. Radijus zakrivljenosti duže ploče iznosi Rv = 10 m. Potrebno je izračunati kolika je razlika rezultanti horizontalnih sila tlaka na vanjsku i unutarnju ploču ako se između ploča nalazi voda te ako je u najvišoj točci konstrukcije registriran predtlak od pm = 49 kPa. Tražene vrijednosti izračunati za m1 konstrukcije. Također je potrebno nacrtati raspored dijagrama tlakova po svim konturama zadane konstrukcije.

Zadano: ρ = 1000 kg/m3 ; α = 30o.

( )sin 30 2 sin 30 4 mU VH R R= ⋅ = − = 2 sin 30 1 mη = ⋅ =

ρ 58,81 kPamp gη+ =

( )ρ 2 137,29 kPamp g Hη+ + =

( )ρ 2 2 147,1 kPamp g Hη+ + =

( ) ( ) ( )( ) ( )( )ρ 2 ρ 2 2ρ264,75 kN

2 2

m mm mraz

p g H p g Hp p gF

η ηηη η

+ + + + ++ + = ⋅ + ⋅ =

Page 29: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

30. Izgrađen je zaštitni nasip od vreća pijeska, rasporeda kao na slici. Treba izračunati minimalnu gustoću

ispune vreće, tako da ne dolazi do horizontalnog pomicanja vreća.

Zadano je: koeficijent trenja između vreće i podloge η1=0.05, koeficijent trenja između vreće i vreće je η2=0.03, ρ = 1000 kg/m3, h = 0.2 m l = 0.5 m radi veće sigurnosti vertikalna komponenta tlaka na vreće se zanemaruje

uvjet 1. [0-h] – pomicanje najviše vreće

2

2

3

0,049810 196, 2

2 2( ) 0,981

0,981 0,03 0,029

6765,520,029

H

tr x vrece x x

tr tr x x

Hx

hF g N

G g V g h l

F G

F kg

m

ρ

ρ ρ ρ

η ρ ρ

ρ

= ⋅ = ⋅ =

= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ =

= ⋅ = ⋅ =

= =

uvjet 2. [h-2h] – pomak srednjeg sloja vreća

( )2

2

3

2784,8

23 2,943

0,088

8918,180,088

H

tr x vrece x

tr tr x

Hx

hF g N

G g V

F G

F kg

m

ρ

ρ ρ

η ρ

ρ

= =

= ⋅ ⋅ ⋅ =

= ⋅ =

= =

Minimalna gustoća ispune vreće mora biti 8918,18 kg/m3.

uvjet 3. [2h-3h] – pomak vreća po tlu

( )2

3

31765,8

26 5,886

0, 294

6006,120, 294

H

tr x vrece x

tr x

Hx

hF g N

G g V

F

F kg

m

ρ

ρ ρ

ρ

ρ

= =

= ⋅ ⋅ ⋅ =

=

= =

Page 30: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

31. Za inicijalne uvjete zatvorene komore prema slici poklopac mase m2 nalazi se u mirovanju. Potrebno

je odrediti tlak u točki «A» i minimalnu masu poklopca m2 i širine B kojom se onemogućuje otvaranje poklopca rotacijom oko zgloba «O». Zadano je: ρ1 = 800 kg/m3; ρ2 = 1000 kg/m3; B = 2m; m1 = 105 kg; h1 = 4 m;

h2 = 2 m; h3 = 2 m; l = 2 m; α = 45o

kPalB

gmp

kPaghghlB

gmp

O

A

5,490

5,439

1

22111

=⋅

⋅=

=⋅⋅−⋅⋅−⋅

⋅= ρρ

( ) ( )

kPa102,408

3

222

22

222/

52

33

323332

⋅=

⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅=⋅⋅

m

gh

Bhgh

hBhphgm O

ρ

Page 31: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

32. Potrebno je provjeriti da li se za inicijalne uvijete sa slike pravokutni zatvarač jedinične širine (B=1m)

i mase m3 može zadržati u mirovanju ili će doći do njegovog otvaranja okretanjem oko točke «O». Nacrtaj dijagrame horizontalne i vertikalne raspodjele tlakova po konturama. Zadano je: m1 = 100 kg; m2 = 1000 kg; m3 = 2500 kg;

ρ = 1000 kg/m3 h1 = 1 m ; α = 45o ; l = 1 m

Moment oko točke “O“ uzrokovan hidrostatskim djelovanjem na poklopac:

Nm140613

2

2

12

2

22 1

111

111 =

⋅⋅⋅+⋅⋅

+=

hhgh

hhgh

l

gmM H ρρ

Moment oko točke “O“ od masa m2 i m3 :

otvaranja do dolazi 14061Nm5,122625,081,925002

13 →<=⋅⋅=⋅⋅= gmM m

Page 32: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

33. Stožasti zatvarač koji je ispunjen tekućinom gustoće ρ2 (u presjeku jednakostraničan trokut) pridržavan je do pola svoje visine u posudi u kojoj se nalazi tekućina gustoće ρ1 , a koja je kvadrat u presjeku. Potrebno je odrediti veličinu sile F kojom se pridržava zatvarač kako ne bi došlo do njegovog izbacivanja i nacrtati hidrostatske raspodjele tlakova na zatvarač. Zadano je: ρ1 = 1000 kg/m3; ρ2 = 800 kg/m3; h1 = 3m; h2 = 2m

3

2

2

3 22

haah =↔=

→ 723

1

243

3

1

242 3

22

2

2

2

2

πππ

⋅=⋅⋅

=⋅⋅

=hh

h

h

a

Vstošcadijelauronjenog

→ 93

1

43

2

3

1

4

32

2

2

2

2

2 ππ

π ⋅=⋅⋅

=⋅⋅=h

h

h

ha

Vstošca

⋅⋅=

⋅−⋅⋅=

⋅−⋅

⋅=972

5,112724

3 32

1

32

2

22

1

32

1

2

2

1

πρ

ππρ

ππ

ρh

gh

hh

gh

h

h

gGVode

VodeG = 27,39 kN

)9

(32

22

πρρ

hgVgG stošcastošca ⋅=⋅=

=stošcaG 21,92 kN kN31,49=+= vodestošca GGF

Page 33: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

34. Potrebno je odrediti minimalnu veličinu sile F potrebne za okretanje poklopca mase m2 oko točke A.

Sila F djeluje na poklopac pravokutnih dimenzija L1 x B = 2 x 1m. Nacrtati hidrostatske raspodjele tlaka na konturu od točke A do točke C.

Zadano je: ρ1 ≈ 0 kg/m3; ρ2 = 1000 kg/m3; ρ3 = 800 kg/m3;

m = 500 kg; m2 = 1000 kg. L2 = 3 m ; L3 = 2 m ; L4 = 4 m ;

( )

2 22 4 3 3 2 2

1

0

2 2

490539240 15696 4,5 14715

2

4905 109872 3270

108,237

AM

L LF m gg L g L L B m g

L B

F

F

F kN

ρ ρ

=

+ ⋅− ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ≥ ⋅ ⋅

+ − − ⋅ ≥

+ − ≥

Page 34: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

35. Potrebno je odrediti veličinu tlaka p u komori kojom će se onemogućiti okretanje pravokutnog

poklopca oko zgloba u točki A. Nacrtati dijagrame hidrostatske raspodjele vertikalne komponente tlaka na konturu od točke B do točke F. Širina komore iznosi B = 1 m. Zadano je: ρ1 = 1000 kg/m3; ρ2 ≈ 0 kg/m3 ; h = 2 m

F1 = 1,981)41(281,9)2

(1 =⋅+⋅=+ Bth

ghρ kN

F2 = Bhpm ⋅⋅

07,52346

2242646

36

266 2222

=⋅+⋅

⋅+⋅⋅+⋅=

+⋅

+⋅⋅+⋅=

ht

hththC m

Ravnoteža momenata oko točke A:

107,1 21 ⋅=⋅ FF

kPaBh

Fpm 48,52

07,11 =⋅

⋅=

Page 35: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

36. Potrebno je odrediti gustoću fluida ρ3 ukoliko se zatvarač sa slike nalazi u ravnoteži. Pretpostavljen je idealan spoj zatvarača i okolne strukture, a masa konture zatvarača je zanemariva. Nacrtati dijagrame raspodjele tlakova po konturi zatvarača. Zadano je: ρ1 ≈ 0 kg/m3; ρ2 = 1000 kg/m3 ; pm = 9,81 kPa

d1 = 0,2 m d2 = 0,5 m h1 = 0,3 m h2 = 0,2 m h3 = 0,5 m

( )( )2 2 2 2 22 1 2 1 1

2 1 2 3 3 1 3 1 2( )4 4 4 4 4 m

G U

d d d d dg h h h g h p g h h

π π π π πρ ρ ρ

=

⋅ ⋅ + ⋅ + = − ⋅ + + +

3 3793,6 0, 485 308, 2 0,154ρ ρ= ⋅ + + ⋅

3485, 4 0,639ρ= ⋅ → 33 759,6 kg/mρ =

Page 36: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

37. Potrebno je odrediti gustoće kugle ρk1 i ρk2 uronjene u vodu gustoće ρv kao na slikama i obješenu na vertikalnu strunu sa oprugom konstantne krutosti K = 164,36 kN/m’. Deformacija opruge na lijevoj slici je ∆L = 0,5m. Zadano je: radijus kugle: r = 1m; ρv = 1000 kg/m3.

GULK =+∆⋅

kN55,203

4

2

1 31 =⋅⋅= grU Vρπ

113

1 1,413

4KK grG ρρπ =⋅⋅=

155,2055,205,036,164 Kρ=+⋅

11,41

73,102Kρ= → 33

1 /m1050,2 kgK ⋅=ρ

5,115,02 =+=+∆=∆ rLL

kN1,413

4 32 =⋅⋅= grU Vρπ

223

2 1,413

4KK grG ρρπ =⋅⋅=

21,411,415,136,164 Kρ=+⋅

21,41

64,287Kρ= → 33

2 /m100,7 kgK ⋅=ρ

Page 37: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

38. Potrebno je odrediti tlak u manometru pm2 ako se štap postavljen kao na slici nalazi u ravnoteži te ako

se pretpostavi idealno brtvljenje štapa sa čvrstim konturama kao i odsustvo trenja. Potrebno je nacrtati dijagrame raspodjela tlakova po konturi štapa. Zadano je: pm1 = 19,62 kPa ; ρv = 1000 kg/m3 ; ρstap = 7000 kg/m3 a = 1 m; r = 1,5 m

( ) NgG STAPSTAP 1,102524381,9700007,757,107,75,13

225,015,1 322 =⋅⋅++=⋅⋅

⋅+⋅+⋅= ρπππ

( )

kPapg

p

g

p

g

p

g

p

gg

pG

ggg

p

m

vode

m

vode

m

vode

m

voda

m

vodavode

mstap

vodavodavoda

m

68,1715,17

155,2

8,693425,262,1040652

80,6934280,693425,21,102524305,6163827,23114

05,13

25,15,2

)12(5,05,15,01

22

2

2

2

322

2221

=→=⋅

=

⋅=

+⋅

⋅=++

=⋅⋅

+⋅

⋅−+

+⋅⋅−⋅−+⋅⋅⋅

+

ρ

ρ

ρ

ρ

ρππρ

ρππρπρ

Page 38: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

39. Potrebno je odrediti tlak u točki C i gustoću fluida ρ2 ako se uronjena kugla nalazi u mirovanju i u pložaju kao na slici, te ako je pričvršćena na kraju šipke koja ima masu m = 1000 kg. Potrebno je nacrtati i dijagrame raspodjela tlakova na konture B-C-D. Zadano je: ρ1 = 800 kg/m3 ; ρ3 ≈ 0; L = 2 m; r = 1 m; a= 60°

NgmGšipka 9810=⋅=

33 m19,43

4== πrVkugla

NVgG kuglakugla 12,3288319,481,98001 =⋅⋅=⋅⋅= ρ

22 55,202

ρρ =⋅⋅=kuglaV

gU

ααα sin)(sin2

sin)( rLGL

GrLU kuglešipke +⋅+⋅=⋅+⋅

312,3288319810)12(55,20 2 ⋅+⋅=+⋅ρ 3

2 /28,1759 mkg=ρ

kPa-34,5220 2 =⋅⋅−= rgpc ρ

Page 39: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

40. Potrebno je odrediti minimalnu gustoću cilindričnog zatvarača ρ3, tako da ne dođe do njegovog podizanja rotacijom oko točke «A». Nacrtati dijagrame hidrostatske raspodjele tlakova po svim konturama posude. Zadano je: ρ1 ≈ 0 kg/m3 ; ρ2 = 1000 kg/m3; pm = 19,62 kPa; a = 1 m

∑ = 0AM

kN/m34,335,3181,910002

=⋅⋅⋅=

++⋅⋅⋅= mx ha

aagF ρ

( ) kN/m37,134

2

=

++⋅==

πρρ

ahaaggVF my

uvjet ravnoteže:

kFhahFaG ymcx ⋅+−−=⋅ )(

44,03713052,03433082,30 3 ⋅+⋅=ρ → 33 kg/m3,1109=ρ

Page 40: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

41. Četri tijela šesterokutnog poprečnog presjeka međusobno su povezana i ispunjena tekućinama gustoća

ρ2 i ρ3, a nalaze se u ravnotežnim položajima kao na slici. Potrebno je odrediti gustoće ρ2 i ρ3. Zadano je: ρ1 = 1000 kg/m3

Ravnoteža 1

Težina 2

2

2

3 222 agag ⋅⋅+⋅⋅⋅ ρρ

Uzgon 2

1 22 ag ⋅⋅⋅ρ

Ravnoteža 2 Težina 2

2

2

3 2222 agag ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅ ρρ

Uzgon 2

1 253 a,g ⋅⋅⋅ρ

( ) ( )12

232 2222 ρρρ gaga =+

( ) ( )1

2

23

2 532222 ρρρ ,gaga =+

20002 23 =+ ρρ

350022 23 =+ ρρ

3

2 /1500 mkg=ρ 3

3 250 m/kg=ρ

Page 41: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

42. Komore A i B ispunjene su tekućinama gustoće ρ1 i ρ2, a između njih nalazi se poklopac pravokutnog presjeka sa mogućnosti zaokreta oko točke «A». Potrebno je odrediti minimalnu gustoću ρ2 kojom će se za zadane geometrijske položaje vodnih lica sa slike onemogućiti okretanje poklopca oko točke «A» i istjecanje tekućine gustoće ρ1 u tekućinu gustoće ρ2. Zadano je: ρ1 = 1000 kg/m3; pm = 19,62 kPa h1 = 1 m h2 = 0,5 m

1

2 2

31 3 73575

2

30,5 3 58,86

2

DH

LH

F g N

F g

ρ

ρ ρ

= ⋅ ⋅ + ⋅ =

= ⋅ ⋅ + ⋅ = ⋅

2 2

2 2

6 1 6 3 1 2 32,8

6 1 3 3

6 0,5 6 3 0,5 2 32,375

6 0,5 3 3

Dc

Lc

h m

h m

⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅= =

⋅ + ⋅

⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅= =

⋅ + ⋅

2

32

0

( 1) ( 0,5)

73575 1,8 58,86 1,875

73575 1,8 1324351200 /

58,86 1,875 110,3625

A

D D L LH c H c

M

F h F h

kg m

ρ

ρ

=

⋅ − = ⋅ −

⋅ = ⋅ ⋅

⋅= = =

Page 42: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

43. Potrebno je odrediti dužinsku deformaciju ∆l opruga krutosti kopruge na koje su pričvršćene kugle.

Zadano je: ρ1 = 1500 kg/m3; ρ2 = 2500 kg/m3; ρ3 = 1000 kg/m3; ρ4 = 1250 kg/m3; r = 0,5 m; kopruge = 10 kN/m' a= 45°

2 31 0,785V r mπ= ⋅ =

1 1

2 21 2 1 2

1 3

2 4

11,67

19, 2517,44

/ 2 3,85

9,62

v

G V g kN

G V g kNR G G U U kN

U V g kN

U V g kN

ρ

ρ

ρ

ρ

= ⋅ ⋅ =

= ⋅ ⋅ = = − − + + = −

= ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ =

1

sin 45 6,172

oOPRUGE vF R kN= ⋅ = → 0,617OPRUGE

OPRUGE

Fl m

k∆ = =

Page 43: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

44. Potrebno je odrediti minimalnu masu kugle M[kg] koja će onemogućiti otvaranje zatvarača

pravokutnog presjeka zakretanjem oko točke «A». Nacrtati dijagrame vertikalne i horizontalne komponente po konturama zatvarača.

Zadano je: ρ = 1000 kg/m3 širina zatvarača = 1m; H = 2 m; t = 2 m; s = 2 m

a= 90°

2 26 6 2

6 3

2,533

3,524

ct

gct

dct

t Ht Hh

t H

h m

h m

+ +=

+

=

=

2 3( 2) 34683,58

23 4

( 2) 48557,022

0

2 258851,1

2999,55

g

d

A

g d

F g N

F g N

M

a aF F mg s

N m g s

m kg

ρ

ρ

+= =

+= =

=

⋅ + ⋅ = ⋅

= ⋅ ⋅

=

Page 44: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

45. Potrebno je odrediti minimalnu masu kugle M[kg] koja će onemogućiti otvaranje zatvarača trokutnog

presjeka zakretanjem oko točke «A». Nacrtati dijagrame vertikalne i horizontalne komponente po konturama zatvarača.

Zadano je: ρ = 1000 kg/m3 širina zatvarača = 1m; H = 2 m; t = 2 m; s = 2 m a= 60°

22,309

sin 60a m= =

°

mhHt

HHtth

ct

ct

111,336

266 22

=

+

++=

1 22651,32

2 4( ) (2,309 1) 67953,9

2

g

d

aF gt N

F g N

ρ

ρ

= ⋅ ⋅ =

+

= ⋅ ⋅ =

0

4 413075,5 39226, 4 19,62

2665

A

g d

M

a aF F mgs

m

m kg

=

⋅ + ⋅ =

+ = ⋅

=

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Page 45: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

46. Za zatvorenu posudu kao na slici, potrebno je odrediti vrijednost tlaka p2 kojim se omogućava

ravnotežno stanje. Tekućine ρ1 i ρ2 su nestišljive. Potrebno je izračunati vrijednosti vertikalnih i horizontalnih komponenti sila tlakova po konturama posude AB, BC, CD i rezultantnu silu FAD od točke A do točke D te nacrtati dijagrame tlakova za konturu posude od A do D.

Zadano je: ρ1 = 600 kg/m3 ; ρ2 = 900 kg/m3 ; h = 4 m ; p1 = 100 kPa

1

1

2 2

100

123.54

2 52.91

A

B C A

D C

p p kPa

p p p gh kPa

p p g h kPa p

ρ

ρ

= =

= = + =

= − = =

( )

( )

( )

( )

447.082

2 705.822 988.32

352.92

447.08 705.8

988.32 352.9 1341.22

A BH AB

D CH CD

V BC B

C DV CD

H

V

p pF h kN

p pF h kN

F p h kN

p pF h kN

F kN

F kN

+= =

+= ⋅ = −

= ⋅ =

+= ⋅ =

= − = −258.72

= + =

Page 46: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

47. Za zatvorenu posudu kao na slici, potrebno je odrediti vrijednost visine h tako da se omogući

ravnotežno stanje. Tekućine ρ1 i ρ2 su nestišljive. Potrebno je izračunati vrijednosti vertikalnih i horizontalnih komponenti sila tlakova po konturama posude AB, BC, CD i rezultantnu silu FAD od točke A do točke D te nacrtati dijagrame tlakova za konturu posude od A do D.

Zadano je: ρ1 = 600 kg/m3 ; ρ2 = 900 kg/m3 ; p1 = 20 kPa ; p2 = 60 kPa ; a = 5m

1 1 2 2( 2 )

60 0,9 9,81 5 20 0,6 9,81 54,65

2 0,6 9.81

B Cp p

p g a h p ga

h m

ρ ρ

=

+ + = +

+ ⋅ ⋅ − − ⋅ ⋅= =

⋅ ⋅

( )

( )

( )

( )

H AB

H CD

V AB

V BC

F

F

F

F

=

=

=

=

Page 47: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

48. Voda se nalazi s boje strane perforiranog lima kao na slici. Potrebno je odrediti ukupnu silu kojom

voda djeluje na lim. Također treba nacrtati horizontalne i vertikalne komponente dijagrama tlaka posebno s lijeve i posebno s desne strane te rezultantne dijagrame horizontalnih i vertikalnih komponenti tlaka.

Zadano: ρ = 1000 kg/m3 h = r = 0.5 m a)

22

13,5 3,5 60,09

2

0,50,5 1, 4

2

LH

LV

F g kN

F g kN

ρ

πρ

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =

= ⋅ ⋅ − =

2

11,5 1,5 11,04

2

0,53,85

2

DH

DV

F g kN

F g kN

ρ

πρ

= − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = −

= − ⋅ ⋅ =

2 2

60,09 11,04 49,05

1, 4 3,85 2,45

49,05 2,45 49,11

ukH

ukV

F kN

F kN

F kN

= − =

= − = −

= + =

Page 48: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

b)

2

13,5 3,5 60,09

2

0,50,5 0,5 1,4

2

LH

LV

F g kN

F g kN

ρ

πρ

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =

= ⋅ ⋅ ⋅ − = −

2

12 2 19,62

2

0,53,85

2

DH

DV

F g kN

F g kN

ρ

πρ

= − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = −

= ⋅ ⋅ =

2 2

60,09 19,62 40,47

1,4 3,85 2, 44

40, 47 2, 44 40,54

ukH

ukV

F kN

F kN

F kN

= − =

= − + =

= + =

Page 49: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

49. Kocka gustoće ρ2 uronjena je u tekućinu gustoće ρ1 > ρ2. Ravnotežno stanje se osigurava pridržanjem

užetom s donje strane kako je prikazano na slici. Potrebno je odrediti ukupnu horizontalnu i vertikalnu komponentu sile tlaka koja djeluje na tijelo te silu u užetu. Nacrtati horizontalni i vertikalni dijagram tlaka na konturu prednje stranice tijela koja je istaknuta na slici.

Zadano: ρ1 = 1000 kg/m3 ; ρ2 = 300 kg/m3 h = 3 m; a = 1 m

3

1

31 2

(1 ) 9,81

0

( ) (1 )

6,9

0

V

H

uže V

H

F g kN

F

F F G

g

kN

F

ρ

ρ ρ

= ⋅ ⋅ =

=

= −

= − ⋅ ⋅

=

=

Page 50: 1_hidrostatika

HIDROSTATIKA 2009

50. Tijelo sastavljeno od kocke i polovice valjka ima gustoću ρ2 i uronjeno je u tekućinu gustoće ρ1 > ρ2.

Ravnotežno stanje se osigurava pridržanjem užetom s donje strane kako je prikazano na slici. Potrebno je odrediti ukupnu horizontalnu i vertikalnu komponentu sile tlaka koja djeluje na tijelo te silu u užetu. Nacrtati horizontalni i vertikalni dijagram tlaka na konturu prednje stranice tijela koja je istaknuta na slici.

Zadano: ρ1 = 800 kg/m3 ; ρ2 = 200 kg/m3; h = 4 m; a = 1 m; d = 0,5 m

23

1

22

2

0,5(1 1)

20

0,5) (1 )

2

0

V

H

uže

H

F g kN

F

F g

kN

F

πρ

πρ ρ1

= ⋅ ⋅ + ⋅ = 10,93

=

= ( − ⋅ ⋅ +

= 0,6 ⋅9,81⋅1,393

= 8, 2

=