Для регулирования уровня воды в напорном баке установлен щиток (рис. 1), который вращается вокруг

Для регулирования уровня воды в напорном баке установлен щиток (рис. 1), который вращается вокруг шарнира О и должен открывать квадратное отверстие со стороной м в вертикальной стенке при заданном уровне над отверстием м. Определить глубину погружения шарнира и силу гидростатического давления на щиток. Плотность воды кг/м3. Дано: b=0,4м, Н=2м, кг/м3 Определить h,Р

Сила избыточного гидростатического давления на плоскую стенку вычисляется по формуле:
,
где рц.т. – давление в центре тяжести смоченной поверхности, Па,
ω – площадь смоченной поверхности.
Глубина погружения центра тяжести:
Давление в центре тяжести:
,
где ρ – плотность воды.
рцт=2,2∙1000∙9,81=21,58кПа
Площадь смоченной поверхности определяется площадью квадрата:
Сила давления воды на щиток:
Р=21,58∙0,16=3,45 кН
Положение центра давления определяется по формуле:
где lцд – расстояние в плоскости стенки от центра давления до свободного уровня жидкости, м,
I – момент инерции смоченной плоской площадки относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести.
lцт=hцт=2,2м
Момент инерции пластины в форме квадрата:
Минимальный момент, который удерживает щит, будет тогда, когда горизонтальная ось щита будет расположена на его центре тяжести, т