高考申論題
107年
[機械工程] 流體力學
第 一 題
一、如圖一所示,在壓力計中,當在管 A 的壓力增加 34.4 kPa,而在管 B 的壓力維持固定。試求左側柱水銀的高度改變值為若干?(15 分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到本題,首先要辨識出這是流體靜力學中的「U型管微差壓力計」問題。解題核心在於利用「靜水壓方程式」建立壓力平衡關係,以及利用「連續方程式(體積守恆)」找出兩側液面高度變化的幾何關係。當管A壓力增加時,左側水銀面必然下降,右側斜管內的水銀面必然沿斜面上移。應該先假設左側下降高度為x,再利用兩側截面積與斜管角度,求出右側垂直高度的上升量。最後,比較變化前與變化後的壓力平衡方程式,透過兩式相減來解出未知數x。過程中須特別注意各流體比重(SG)轉換為比重量($\gamma$),以及單位的統一(kPa轉換為Pa或以kN/m³為單位計算)。