Вокруг вертикальной оси. Горизонтально расположенный диск равномерно вращается вокруг вертикальной оси

23.10.2019

Фармакологическое действие:Средство, восполняющее дефицит витамина D3. Участвует в регуляции кальций-фосфорного обмена, усиливает всасывание и фосфатов в кишечнике (за счет повышения проницаемости клеточных и митохондриальных мембран кишечного эпителия) и их реабсорбцию в почечных канальцах; способствует минерализации костей, формированию костного скелета и зубов у детей, усиливает процесс оссификации, необходим для нормального функционирования паращитовидных желез.
Воздействие на рецепторы:рецептор витамина D
В некоторых странах основные продукты питания искусственно обогащают витамином D.

Растительные источники витамина Д3

Животные источники витамина Д3

Масла из печени рыб, такие как масло печени трески. В 1 столовой ложке (15 мл) содержится 1360 МЕ (90,6 МЕ/мл) вещества.
Жирные виды рыб, такие как:
Сом (дикий), 85 г (3 унции) содержит 425 МЕ (5 МЕ / г)
Лосось, приготовленный, 100 г (3,5 унции) содержит 360 МЕ (3,6 МЕ / г)
Скумбрия, приготовленная, 100 г (3,5 унции) содержит 345 МЕ (3,45 МЕ / г)
Сардины, консервированные в масле, высушенные, 50 г (1,75 унции) содержит 250 МЕ (5 МЕ / г)
Тунец, консервированный в масле, 100 г (3,5 унции) содержит 235 МЕ (2,35 МЕ / г)
Угорь, приготовленный, 100 г (3,5 унции) содержит 200 МЕ (2,00 МЕ / г)
Цельное яйцо содержит 20 МЕ при весе 60 г (0,333 МЕ / г)
Говяжья печень, приготовленная, 100 г (3,5 унции), содержит 15 МЕ (0,15 МЕ / г).

Промышленное производство витамина Д3

Витамин D3 (холекальциферол) производится промышленно при ультрафиолетовом облучении 7-дегидрохолестерина, с последующей очисткой. 7-дегидрохолестерин является природным веществом шерстного жира (ланолина) овцы или других шерстистых животных. Витамин D2 (эргокальциферол) получают аналогичным способом с использованием эргостерина из дрожжей или грибов в качестве исходного материала.

Описание действия

Природная форма витамина D. Субстрат, который после гидроксилирования в положении 1 и 25 превращается в активную форму 1,25-дигидроксивитамина D3. Витамин D играет важную роль в регуляции кальций-фосфатного баланса, необходим для правильной абсорбции кальция и фосфатов в желудочно-кишечном тракте, а также для правильного развития и минерализации костей. Облегчает преобразование органического фосфора в неорганическую форму и образование кальциевых и фосфорных соединений, необходимых для формирования костной ткани. Повышает остеокластический остеолиз в костной ткани. Гидроксилируется в печени и почках в активную форму - кальцитриол, который связывается с определенным белком-носителем в сыворотке и транспортируется в ткани (кишечник, кости, почки). t1/2 составляет примерно 19 дней, но при почечной недостаточности может быть продлен.

Показания к применению

Профилактика и лечение дефицита витамина D. Профилактика рахита, остеомаляции и костных заболеваний на фоне метаболических нарушений (включая гипопаратиреоз и псевдогипопаратиреоз) и их лечение. Гипокальциемическая тетания. Профилактика при мальабсорбции. Вспомогательная терапия при остеопорозе.

Противопоказания

Повышенная чувствительность к любому из компонентов препарата, гипервитаминоз D, гиперкальциемия, гиперкальциурия, кальциевые камни в почках, саркоидоз, почечная недостаточность, отсутствие активности гидроксилазы холекальциферола в печени и почках. Соблюдать осторожность иммобилизованным пациентам.

Взаимодействие с другими препаратами

Одновременное использование антацидов, содержащих магний, может привести к гипермагниемии. Совместное применение с гликозидами наперстянки увеличивает их аритмогенное действия. Противоэпилептические препараты (например, фенитоин, барбитураты), а также рифампицин, холестирамин и жидкий парафин уменьшают абсорбцию витамина D3. Одновременное использование тиазидов увеличивает риск возникновения гиперкальциемии. Глюкокортикоиды могут ослаблять действие витамина D3.

Побочные эффекты

В случае передозировки (гипервитаминоза)возникают следующие побочныереакции: слабость, отсутствие аппетита, тошнота, рвота, запор, беспокойное состояние, жажда, полиурия, диарея, спазмы в животе. Часто: головная боль, мышечные и суставные боли, депрессия, психотические расстройства, атаксия, мышечная вялость и прогрессирующая потеря веса. Ухудшение функции почек с протеинурией, гематурией и полиурией, увеличение потери калия, никтурия, умеренное повышение артериального давления. В тяжелых случаях может возникнуть помутнение роговицы, реже отек диска зрительного нерва, воспаление радужной оболочки, а также катаракта. Передозировка также может привести к возникновению камней в почках, кальцификации почек, мягких тканей, кровеносных сосуды, сердечной мышцы, легких и кожи. Редко: холестатическая желтуха. Особое внимание должно уделяться пациентам с гипопаратиреозом, так как у этих пациентов могут быть периоды нормальной чувствительности к витамину D и спрос на него в это время значительно меньше. Острые симптомы гиперкальциемии включают сердечную аритмию, тошноту, рвоту, психические расстройства, расстройства сознания. В случае передозировки, в зависимости от тяжести гиперкальциемии, можно использовать диету с пониженным содержанием кальция, глюкокортикоиды, применить форсированный диурез или кальцитонин. Специфического антидота не существует.

Беременность и лактация

Kaтегория C. При беременности применять только в случае крайней необходимости. Витамин D и его метаболиты проникают в материнское молоко, однако у детей, вскармливаемых грудным молоком, не обнаружено симптомов передозировки.

Холекальциферол: инструкция по применению

Дозировка устанавливается индивидуально, но следует принимать во внимание текущее потребление кальция (в том числе при диете). Перорально. Профилактически. Грудные дети старше 4 недель, доношенные, часто пребывающие на свежем воздухе, а также дети до 2-3 лет: 500 МЕ/день. Недоношенные дети старше 4 недель, близнецы, а также младенцы, находящиеся в плохих социальных условиях: 1000 МЕ/день. Взрослые: 500–1000 МЕ/день. Терапевтически детям от 4 недель до 18 лет: 3000–10 000 МЕ/день в течение 4–6 недель под строгим медицинским наблюдением; при необходимости лечение можно повторить после недельного перерыва. Лечение рахита и остеомаляции: 1000–5000 МЕ/день. Вспомогательная терапия при остеопорозе: 1000–3000 МЕ/день. Лечение гипопаратиреоза и псевдогипопаратиреоза: 10 000–20 000 МЕ/день в зависимости от концентрации кальция в сыворотке. Уровень кальция в сыворотке и в моче следует контролировать каждые 4–6 недель, далее каждые 3–6 месяцев.

Примечания

Во время применения витамина D3 в течение длительного времени или использования высоких доз, превышающих 1000 МЕ/день, следует контролировать уровень кальция в сыворотке.

Нормальная жизнедеятельность человеческого организма возможна при условии восполнения запасов витаминов, минералов и других полезных веществ. Их недостаточность приводит к нарушению работы органов и обмена веществ. Особая роль отведена витаминам. Дефицит этих компонентов очень заметно сказывается на состоянии здоровья. Для того чтобы не встречаться с этой проблемой, необходимо рационально питаться и для профилактики принимать

Значение витамина Д3

Принимает участие во многих процессах в организме. Он оказывает влияние на иммунную, костную, нервную системы, на рост клеток и состояние желез внутренней секреции.

Компонент в первую очередь отвечает за усвоение минералов магния и кальция, которые необходимы для формирования зубной и костной ткани. Витамин Д3 принимает активное участие в обмене фосфора и кальция, в результате чего из-за увеличения притока минералов укрепляются зубная и костная ткань. Он оказывает влияние на процессы обновления и роста клеток, защищает организм от развития раковых образований. Достаточная концентрация компонента способствует укреплению иммунитета, нормализирует уровень глюкозы в крови, положительно влияет на сердечно-сосудистую систему.

Суточная норма составляет около 500 МЕ, для взрослых - 600 МЕ. Женщинам в период беременности и кормления грудью рекомендуется принимать до 1500 МЕ. Дополнительная доза нужна также людям пожилого возраста.

Дефицит витамина D: причины

Дефицит витамина D в организме, причиной развития которого могут быть такие факторы, как нехватка солнечного света и недостаточная инсоляция помещений, довольно распросраненное явление. Чаще он встречается у людей, которые живут в северных широтах, где недостаток солнечных лучей и долгие зимы препятствуют выработке компонента кожей. Неправильное питание, недостаточное употребление молочных продуктов и рыбы также могут привести к развитию дефицита.

Организм способен использовать витамин Д3 только в активной форме, за что отвечают почки. Соответственно, люди с почечной недостаточностью или другими проблемами с этими органами также находятся в зоне риска развития недостатка витамина D. Такие заболевания, как муковисцидоз, целиакия, болезнь Крона, нарушают всасывание компонента из пищи.

Развитию нехватки витамина D способствуют следующие факторы: вегетарианская диета, использование антацидов, заболевания почек и печени, темная кожа, период лактации и беременность, возраст старше 50 лет.

Симптомы дефицита

В зависимости от степени дефицита и чувствительности человека, может отличаться и симптоматика нехватки. На начальных стадиях она может совсем себя не проявлять, а потом резко превратиться в рахит. К симптомам дефицита относятся: потеря веса, слабость, сутулость, костные деформации, деформация позвоночника, замедленный рост у детей, мышечные судороги, деформация зубов, задержка в формировании зубов, боли в суставах.

Недостаточность витамина в организме можно излечить, если вовремя обратить внимание на наличие проблемы. Для этого нужно следить за состоянием своего здоровья и здоровья своих детей, составлять правильное меню, гулять на свежем воздухе и избегать вредных привычек.

Возможные осложнения

Если не принимать меры для нейтрализации дефицита витамина D, то это может привести к развитию очень серьезных заболеваний, которые трудно поддаются лечению, а в некоторых случаях могут остаться на всю жизнь. К наиболее распространенным осложнениям относятся рахит (особенно в детском возрасте), остеопороз (хрупкость костей), остеомаляция, переломы и деформация костей. В раннем детском возрасте, когда костная ткань ребенка только формируется, недостаток витамина может повлиять на качество костей в будущем.

На фоне недостатка могут постепенно развиваться следующие болезни: рассеянный склероз, гипертония, постоянная головная боль, депрессивное состояние, хронические боли и усталость, заболевания сердечно-сосудистой системы, онкологические недуги, астма, артрит.

Профилактика

Предупредить развитие дефицита можно, придерживаясь простых правил. Первое - это достаточное пребывание на солнце и свежем воздухе. Солнечный свет положительно влияет на общее состояние человека и стимулирует выработку витамина D кожей. В дневной рацион питания должны входить продукты, которые содержат данный компонент. Именно они могут заменить лекарственные препараты и обеспечить организм необходимыми веществами.

Комплексные добавки или витамины в препаратах стоит принимать только после тщательного осмотра врачом. Специалист может назначить их при заболеваниях, которые могут способствовать развитию дефицита.

Лечение недостаточности

Нехватка витамина в крови грозит возникновением серьезных осложнений, поэтому необходимо принимать меры при первых признаках. Лечение должно быть комплексным и состоять из нескольких шагов. Во-первых, необходимо обнаружить причину, которая вызвала дефицит, и устранить ее. Стоит пересмотреть свой образ жизни и дневной рацион питания, внести в него некоторые коррективы. В частности, нужно чаще есть жирную рыбу, молочные продукты, пить витаминизированное молоко.

После осмотра в поликлинике врач может назначить препараты, содержащие витамин D. Выбор лекарственных средств очень большой, популярностью пользуется витамин Д3 (раствор). Еще препарат известен под названием "Аквадетрим". Перед применением любого средства следует ознакомиться с инструкцией. Большое значение имеет витамин Д3 для грудничков. Препарат "Аквадетрим" хорош тем, что подходит для применения с четырех недель жизни.

Витамин Д3

Для поддержания нормального уровня компонента в крови нужно включать в свой дневной рацион продукты, содержащие его в достаточном количестве. Если не удается, то на помощь придут лекарственные препараты, которые предназначены для обеспечения организма витамином Д3.

К наиболее распространенным препаратам относят "Виганол", "Минисан", "Аквадетрим". Особого внимания заслуживает последний, водный раствор витамина Д3. Особенность препарата в том, что он разрешен для применения беременным женщинам и новорожденным малышам. Средство предупреждает развитие рахита, остеопороза и других подобных болезней, используется в лечении авитаминоза. Препарат можно купить в любом аптечном киоске по доступной цене, отпускается он без рецепта, но перед применением, особенно в период беременности, желательно проконсультироваться с доктором и внимательно ознакомиться с инструкцией.

Фармакология

Препарат "Аквадетрим", или водный витамин Д3, благодаря действующему веществу - колекальциферолу, влияет на нормализацию метаболизма фосфатов и кальция, в результате чего происходит правильное формирование костного скелета и сохранение структуры ткани костей. Активный компонент средства принимает участие в реабсорбции фосфатов, функционировании влияет на синтез аденозинтрифосфорной кислоты.

Раствор способствует нормализации содержания ионов кальция, влияет на свертываемость крови и проведение нервных импульсов, предупреждает развитие гиповитаминоза и дефицита кальция, в результате которых развиваются такие болезни, как остеопороз и рахит.

Водный раствор "Аквадетрим", по сравнению с масляным, имеет большую биодоступность и лучше адсорбируется, для всасывания в кровь не требует присутствия желчи, что особенно важно для недоношенных детей, у которых еще незрелая система пищеварения.

Показания

Применение витамина Д3 рекомендовано в первую очередь при авитаминозе и гиповитаминозе. Назначают препарат для лечения и профилактики рахитоподобных заболеваний, гипокальциемии, тетании (вызванной гипокальциемией). Достаточное количество компонента необходимо для младенцев и детей, которые растут и развиваются, кости их формируются и требуют его наличия для нормального усвоения кальция.

В период менопаузы и постменопаузы в связи с гормональными изменениями у женщин может развиваться остеопороз, для лечения которого также нужно принимать витамин Д3. Инструкция по применению описывает все случаи, при которых можно употреблять средство "Аквадетрим". Препарат назначается при потере кальция в зубах и костях, при остеомаляции различной этиологии, при остеопатиях, вызванных метаболическими нарушениями. Он также хорошо влияет на восстановление и срастание костной ткани после переломов.

Противопоказания

Перед тем как давать витамин Д3 детям или принимать самому, желательно проконсультироваться с врачом, ведь он имеет перечень противопоказаний к применению и побочных эффектов.

Не стоит принимать препарат при индивидуальной чувствительности к колекальциферолу, а также при непереносимости бензилового спирта. При повышенном уровне кальция в крови (гиперкальциемия) или моче (гиперкальциурия) также следует отказаться принимать витамин Д3. Инструкция запрещает употреблять препарат при гипервитаминозе, недостаточности функции почек, активной форме туберкулеза, мочекаменной болезни. При длительной иммобилизации противопоказаны большие дозы препарата.

В период беременности и грудного вскармливания средство назначают, учитывая состояние матери и плода (ребенка). В этом случае нужна крайняя осторожность, ведь при передозировке у малыша могут быть нарушения в развитии. С осторожностью также нужно назначать витамин Д3 для новорожденных, а особенно для недоношенных малышей.

Побочные эффекты

У пациентов при применении витамина Д3 могут возникнуть некоторые побочные эффекты. Если препарат употреблять в рекомендованных дозах, то возможность их возникновения близка нулю. Появиться побочные действия могут при превышении дозы или при индивидуальной гиперчувствительности к компонентам средства.

Определить реакцию организма на действие препарата можно по следующим симптомам: раздражительность, резкие перемены настроения, ступор, депрессия, нарушения психики, головная боль. Со стороны ЖКТ могут потревожить сухость во рту, чувство жажды, рвота, тошнота, нарушения стула, стремительная потеря массы тела, вплоть до анорексии. Сердечно-сосудистая система может среагировать повышением артериального давления, увеличением ЧСС, нарушениями деятельности сердца. Кроме того, могут проявляться такие побочные эффекты, как нефропатия, миалгия, общая мышечная слабость, полиурия, кальциноз мягких тканей.

Особые указания

Если препарат используется с целью лечения какого-то заболевания, то назначить его может только врач, ссылаясь на результаты анализов крови и мочи. При применении средства в профилактических целях необходимо помнить о возможности передозировки, особенно это касается пациентов детского возраста. При длительном применении витамина Д3 в повышенных дозах возможно развитие хронического гипервитаминоза.

Давая препарат новорожденным, следует обращать внимание на их индивидуальную чувствительность к его компонентам. Если на протяжении длительного времени принимать это грозит возможностью задержки роста. В пожилом возрасте у пациентов возрастает суточная потребность в компоненте, но препараты витамина Д им могут быть противопоказаны в связи с наличием различных заболеваний. В таком случае нужно восполнять потребность организма посредством употребления в пищу продуктов с высоким содержанием данного вещества.

Витамин Д3 в продуктах

Восполнить нехватку витаминов можно при помощи не только лекарственных препаратов, но и продуктов питания. В достаточном количестве витамин Д3 содержится в скумбрии, макрели, сельди, тунце, печени рыб, морепродуктах, яйцах, сливочном масле, сыре, твороге, кисломолочных продуктах.

В продуктах растительного происхождения витамина мало, на что следует обратить внимание вегетарианцам. К таким продуктам можно отнести картофель, крапиву, хвощ, петрушку, овсянку. Синтезируется он под влиянием солнечных лучей, так что стоит побольше времени проводить на свежем воздухе, по возможности принимать солнечные ванны.

Витамин D3 (холекальциферол) – жирорастворимый витамин, основной функцией которого является регуляция обмена кальция и фосфора в организме, что в свою очередь отвечает за целостность костей и зубов.

Характерной особенностью этого витамина есть его способность пополняться в организме от солнечных лучей. Если все тело человека находиться под солнцем в течении хотя бы двух часов, в организме повышается наличие витамина D3. Но стоить заметить, что такое пополнение сопровождается быстрым исчезновением, всего через сутки уровень холекальциферола вернется к прежнему показателю. Исходя из этого установлено, что в летнее время, конечно же накопление витамина будет выше, чем зимой, но все же его не достаточно для удовлетворения физиологических потребностей организма витамином D3. Что еще значительнее, так это то, что пополнение витамина за счет продуктов питания также незначительно . Поэтому даже при полноценном и правильном питании потребность организма в витамине D3 не будет полностью обеспечена. Исходя из этого напрашивается единственно-верный вывод, а именно: необходимость применения препаратов содержащих витамин D3 на протяжении всей жизни.

В данный момент определено три группы процессов на которые влияет или более того регулирует холекальциферол :

1. Он участвует в регуляции пролиферации (разрастание ткани организма путем размножения клеток) и дифференциации клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови, иммунокомплектных клеток;

2. Витамин D3 является одним из основных регуляторов обменных процессов в организме: белкового, липидного, минерального. Он регулирует синтез рецепторных белков , ферментов и гормонов;

3. Холекальциферол ответственен за поддержание функциональной активности многих органов и систем , в том числе сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, печени, поджелудочной железы и многих других.

Беременным не следует принимать этот витамин в больших дозах из-за возможности нарушения эмбрионального развития плода в случае передозировки. Также не следует злоупотреблять витамином D3 женщинам, которые кормят ребенка грудью, так как большие дозы у матери, могут вызвать симптомы передозировки у ребенка.

Симптомы дефицита витамина D3 : жжение во рту и горле, нервозность, потливость головы, диарея, бессонница, снижение содержания минеральных веществ в костях и близорукость. Классический симптом недостаточности называется рахит.

Симптомы передозировки витамина D3 : слабость, отсутствие аппетита, тошнота, рвота, запоры, беспокойство, жажда, полиурия (увеличенное образование мочи), понос, кишечная колика, боль в мышцах и суставах, головные боли, депрессии, нарушение психики, атаксия (нарушения координации движений).

Взаимодействие:

Витамин D3 стимулирует поглощение кальция в кишечнике, а поскольку кальций и железо конкурируют за всасываемость, дополнительный прием витамина D3 может вызвать дефицит железа.

Холекальциферол также стимулирует всасывание в кишечнике магния – одного из помощников кальция в построении кости.

Дефицит витамина Е нарушает метаболизм витамина D3 в печени.

Растительные источники витамина D3 : люцерна, хвощ, крапива, петрушка.

Животные источники витамина D3 : яичный желток, сливочное масло, сыр, рыбий жир, икра, молочные продукты.

МЕТОД ВРАЩЕНИЯ. ВРАЩЕНИЕ ВОКРУГ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	МЕТОД ВРАЩЕНИЯ. ВРАЩЕНИЕ ВОКРУГ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ
Рубрика (тематическая категория)	Геология

ПРОЕКЦИИ С ЧИСЛОВЫМИ ОТМЕТКАМИ. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧЕРТЕЖА

При решении метрических задач, в первую очередь связанных с определением величин линейных углов, истинных размеров плоских фигур, а также при решении многих других позиционных задач возникает крайне важно сть изменить положение рассматриваемого объекта в пространстве, чтобы он проецировался на плоскость проекций без искажения, т. е. в натуральную величину. В проекциях с числовыми отметками наиболее удобен в данном отношении метод вращения.

Сущность метода вращения состоит по сути в том, что расположение изображаемой фигуры изменяется посредством ее поворота вокруг некоторой оси так, чтобы фигура относительно плоскости проекций заняла удобное для решения задачи положение. При решении задач методом вращения крайне важно помнить следующие положения (рис. 4.1):

Рис. 4.1 Рис. 4.2

1) точка А при вращении вокруг некоторой оси i перемещается в плоскости Т, которую условимся называть плоскостью вращения и которая расположена перпендикулярно к этой оси;

2) траекторией движения точки является окружность, центр которой определяется как точка К. пересечения плоскости Т с осью вращения;

3) радиус АК окружности перпендикулярен к оси вращения. При вращении точки В (рис. 4.2) вокруг вертикальной оси точка описывает в горизонтальной плоскости Г окружность радиуса ВК, которая на плоскость проекций По проецируется без искажения. В случае если точку В повернуть вокруг оси i на угол b, то и проекция точки на плане переместится по дуге окружности на такой же угол и займет положение B 2 . На рис. 4.3 рассматривается случай вращения точки А вокруг вертикальной оси i до совмещения ее с плоскостью S. Точка A будет принадлежать плоскости S при условии, в случае если она при вращении окажется расположенной на горизонтальной плоскости с той же числовой отметкой, что и у точки А.

Строим линию пересечения плоскости вращения Г с плоскостью Σ - h 5,5 проводим из центра вращения точки К 5,5 дугу окружности радиуса К 5,5 А 5,5 . До пересечения с горизонталью h 5,5 . Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, точка А после поворота займет положение А 5,5 и А 5,5 .

На рис. 4.4 рассматривается случай вращения плоскости Λ (т ∩ n) вокруг вертикальной оси i до совмещения ее с заданной точкой F. Плоскость Λ будет проходить через точку F при условии, в случае если ее горизонталь с отметкой 5 м после поворота будет проходить через эту точку. Заметим также, что при вращении плоскости вокруг оси i ее угол падения не изменит своей величины. Проинтерполировав прямые т и п, строим горизонталь плоскости Λ с отметкой 5 м, которая при вращении плоскости будет перемещаться в горизонтальной плоскости, отметка которой равна 5 м. На горизонтали h 5 находим точку Е, ближе других расположенную к оси вращения i. Отрезок ЕК является радиусом окружности, по которой точка Е перемещается при вращении вокруг оси i . Через точку F 5 , проводят касательную к окружности - h 5 . Касательная h 5 является проекцией искомой горизонтали плоскости, проходящей через точку F после поворота плоскости на угол γ. Проекции пересекающихся прямых т и п строят, исходя из условия сохранения вращаемой плоскостью величины угла падения. Следует отметить, что задача имеет второе решение, так как через точку F 5 можно провести вторую касательную к окружности п.

МЕТОД ВРАЩЕНИЯ. ВРАЩЕНИЕ ВОКРУГ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "МЕТОД ВРАЩЕНИЯ. ВРАЩЕНИЕ ВОКРУГ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ" 2017, 2018.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ПОКОЙ ЖИДКОСТИ

в цилиндре, вращающемся вокруг вертикальной оси

Учебно-методическое пособие к выполнению

лабораторной работы №2

по дисциплине «Гидравлика»

для студентов специальностей

270112 «Водоснабжение и водоотведение»,

270102 «Промышленное и гражданское строительство»,

270205 «Автомобильные дороги»

всех форм обучения

Учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с действующей рабочей программой дисциплины «Гидравлика» и предназначено для развития навыков самостоятельной работы студентов.

Данное методическое пособие знакомит студентов с базовыми понятиями раздела «Гидростатика»

Составитель Лапшакова И.В., доц., канд. техн. наук

Рецензент Мартяшова В.А., доц., канд. техн. наук

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

С относительным покоем жидкости во вращающихся сосудах приходится часто встречаться на практике (например, в сепараторах и центрифугах, применяемых для разделения жидкостей, а также в приборах для определения и регулирования чисел оборотов). При этом, как правило, решаются два типа задач. Первая задача связана с расчетом на прочность стенок сосуда. Для этого необходимо знать закон распределения давления в жидкости. Вторая задача связана с расчетом объема и габаритных размеров сосуда (например, жидкостного тахометра). В этом случае нужно уметь рассчитывать координаты точек свободной поверхности.

Жидкость находится в цилиндре, вращающемся вокруг вертикальной оси с угловой скоростью вращения w.

При равномерном вращении цилиндра с жидкостью вокруг вертикальной оси жидкость через некоторое время начинает вращаться вместе с сосудом, т.е. приходит в состояние относительного покоя. В этом состоянии отсутствует смещение частичек жидкости относительно друг друга и стенок цилиндра, и вся массе жидкости с цилиндром вращается как твердое тело.

Для решения этих задач воспользуемся прямоугольной, жестко связанной с цилиндром системой координат. Начало ее расположим в точке пересечения дна цилиндра с его осью. Применим к жидкости основное уравнение гидростатики в дифференциальной форме:

гдеdP – полный дифференциал давления в данной точке;

X, Y, Z – проекции единичных массовых сил (проекции ускорений) на соответствующие оси координат;

r – плотность жидкости.

Возьмем во вращающейся жидкости частицу А (рис.1), находящуюся на расстоянии r от оси вращения цилиндра. На эту частицу перпендикулярно оси Z действует центробежная сила инерции с ускорением w 2 r , проекция которого на ось X

Рисунок 1 – Расчетная схема

Аналогично на ось ОУ

Вдоль оси OZ действует ускорение Z=-g

Подставим найденные значения X, Y, Z в уравнение (1)

Интегрируя (2), найдем

(3)

Полагая , получим из выражения (3) уравнение изобарических поверхностей

. (4)

Как видно, эти поверхности представляют собой конгруэнтные параболоиды вращения с осью Z, во всех точках которых давление неизменно. Такие поверхности называют поверхностями уровня. Одной из них является свободная поверхность жидкости. Обозначим через z 0 координату вершины параболоида свободной поверхности(см. рис. 1). Так как в вершине параболоида

уравнение свободной поверхности запишется в виде

, (5)

где z сп – координата свободной поверхности жидкости.

Учитывая, что

. (6)

Высота параболоида

Угловая скорость вращения

Подставив (8) в выражение (7) найдем число оборотов

Следовательно, врезающийся цилиндр, частично заполненный жидкостью, можно использовать как счетчик оборотов (тахометр).

Такие жидкостные тахометры имели очень широкое распространение до создания электрических и электронных тахометров, обладающих целым рядом преимуществ перед жидкостными.

Если в цилиндре внешнее давление равно p 0 то, задавая в уравнении (3)

находим постоянную интегрирования

Тогда закон распределения давления в жидкости выразится формулой

. (10)

Для произвольной точки М, находящейся ниже координаты z 0 , давление определится

Так как величина , равная h м (см. рис. 1), представляет собой глубину погружения точки М под свободную поверхность, то можно записать

, (11)

Т.е. в этом случае справедлив линейный (гидростатический) закон распределения давления по глубине, которая отсчитывается от криволинейной, свободной поверхности.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

2.1. Визуальное наблюдение формы свободной поверхности жидкости во вращающемся цилиндре.

2.2. Изучение закономерностей относительного покоя, необходимых для конструирования центрифуг, жидкостных тахометров и других устройств.

2.3. Оценка точности показаний жидкостного тахометра.

3. ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ

Установка (рис.2) состоит из стеклянного цилиндра2, вставленного в обойму 1. Цилиндр приводится во вращение через клиноременную передачу от электродвигателя, который подключен к электросети через реостат, что позволяет изменять число оборотов двигателя. Рядом с цилиндром расположена координатная линейка 3 с подвижной измерительной иглой 4, при помощи которой измеряются координаты z н и z 0 . Для определения числа оборотов цилиндра установлен частотомер. Кроме того, число оборотов может быть определено по числу щелчков, производимых иглой 5 при задевании ею выступа на диске 6.

Рисунок 2 – Схема установки

4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Залить цилиндр подкрашенной жидкостью примерно на 1/3 его высоты.

4.2. Замерить радиус цилиндра R и уровень жидкости в нем z н .

4.3. Включить двигатель. Движком реостата установить такие обороты цилиндра, при которых высота параболоида будет максимальной. При этом нужно проследить, чтобы вершина параболоида не касалась дна цилиндра или вода не переливалась через его верх.

4.4. Дождаться (здесь очень важно не спешить, иначе точность замеров будет мала), когда установится относительный покой жидкости в цилиндре, т.е. высота параболоида перестанет изменяться и замерить координату z 0 с помощью координатной линейки.

4.5. Определить число оборотов по показанию счетчика или числу щелчков в единицу времени.

4.6. Немного уменьшить с помощью реостата обороты двигателя. Повторить замеры по пунктам 4.4 и 4.5.

4.7. Произвести 5-6 опытов при различных числах оборотов.

4.8. Результаты измерений занести втаблицу.

5. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

5.1. Определить разность показаний z н – z 0 .

6.2. Определить число оборотов по формуле (9).

6.3. Вычислить число оборотов цилиндра по щелчкам (счетчику оборотов).

6.4. Определить ошибку путем сравнения вычисленного числа оборотовп т , с замеренным п:

6.5. Результаты расчетов занести в таблицу.

Таблица 1

Результаты расчетов

6.1. Записать цель работы.

6.2. Зарисовать и описать установку.

6.3. Записать расчетные формулы.

6.4. Привести заполненную таблицу наблюдений и вычислений.

6.5. Сделать вывод о проделанной работе, оценив погрешность измерения числа оборотов жидкостным тахометром.

7. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

7.1. Что такое относительный покой?

7.2. Какие силы действуют на жидкость, находящуюся в состоянии относительного покоя в цилиндре, вращающемся вокруг вертикальной оси?

7.3. Запашите основное уравнение гидростатики в дифференциальной форме. Что такоеХ, Y, Z ?

7.4. Что называется единичной массовой силой? Каковее физический смысл?

7.5. Почему при оценке Х, Y, Z мы не учитываем ускорение Кориолиса?

7.6. Что такое поверхность уровня?

7.7. Запишите дифференциальное уравнение свободной поверхности жидкости?

7.8. Как определить давление в любой точке жидкости, расположенной ниже свободной поверхности в сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси

7.9. Как изменятся форма свободной поверхности, если при неизменном числе оборотов заменить воду ртутью; бензином, вязким машинным маслом? Какое влияние на форму свободной поверхности оказывают вязкость и плотность жидкости?

7.10. Где в технике применяется закономерность относительного покоя? Какие параметры устройств могут быть рассчитаны по этим закономерностям?

7.11. Как будет выглядеть форма свободной поверхности во вращающемся заполненном жидкостью и закрытом цилиндре? Как будет распределяться давление по дну и крышке такого цилиндра?

7.12. Как определить давление в любой точке вращающейся кольцевой массы жидкости, расположенной между двумя цилиндрическими поверхностями?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Штеренлихт, Д. В. Гидравлика [Текст] : учеб. для вузов / Д. В. Штеренлихт. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : КолосС, 2007. - 656 с. : ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов вузов).