水流の圧力の求め方及びSI系重力系の違い

まあ、
> 鉄板を垂直に上から差し込み川の流れを堰止めます。
って、
? 最初から、鉄板を差し込んで、川に水が流れてきたら止める/止まることにまる
? 川に水が仮に高さ0.05m程度流れている時に、鉄板で堰を止め、1.3mまで水位が上昇し、
　 一杯になると、鉄板の上を0.05m程度溢れて、下流の同形状水路に流れ込む
? 川に水が仮に高さ1.3m程度流れている時に、鉄板で堰を止め、深さ1.3mの水路や鉄板
　 から溢れ出す仕様とは全く思えない

因って、計算は小生投稿初出の水撃値(安全率を充分取っての)＋水圧の等分布荷重で可と考察。

再出は、只計算の単位記載重視で、アドバイスしたのみ。

先出の回答者さんから質問が無いようですが、堰の下流側はどのような状態
なのでしょうか？ 水位は上流側の底面（水面-1.3m）を基準として、
ある程度の水深が保たれているのか否かが気になります。
堰の下流の水位がゼロで、堰が1.3mの水位を堰止めているならば、まずは
静荷重（水深に応じて圧力が変化する）を考えることが先だと思います。

また、流速1m/sと書いていらっしゃいますが、堰で堰き止められた水は、
どの方向に流れるのでしょうか？ 堰の上端を越流して、下流に落ちていく
のでしょうか？

SI系と重力系についてのお問い合わせですが、それ以前に、物理現象に
対応した適切な式を適用することが必要に思えます。

堰の前後で、1.3mの水位差があるとすれば、堰は少なくとも静水圧に耐える
必要がある筈です。
静水圧によって堰にどれほどの力が加わるか計算すると、水圧分布は、参考
資料のように三角形分布になります。

圧力を求める式（SI）
　　　　 p = ρ g h
　　　　　　　ここで　　ｐ：圧力　　（Pa = N/m2）
　　　　　　　　　　　　ρ：水の密度（1000kg/m^3）
　　　　　　　　　　　　ｇ：重力加速度（9.8m/s^2）
　　　　　　　　　　　　ｈ：水深　　（m）
この式に（最深部の）水深1.3mを代入すると
　　　　　ｐ＝1000 kg/m^3×9.8 m/s^2×1.3 m＝12740 N/m^2
水深が1.3m、幅が1m、圧力分布が三角形であることを考慮して、
堰全体に加わる力Ｆ（N)を求めると、
　　　　Ｆ＝(1/2)×12740 N/m^2×1 m×1.3 m＝8281 N　のようになります。

圧力を求める式（重力単位）
　　　　 p = γ h
　　　　　　　ここで　　ｐ：圧力　　　（kgf/cm2）
　　　　　　　　　　　　γ：水の比重量（1000kgf/m^3）
　　　　　　　　　　　　ｈ：水深　　　（m）
この式に（最深部の）水深1.3mを代入すると
　　　　　ｐ＝1000 kg/m^3×1.3 m＝1300 kgf/m^2＝0.13 kfg/cm^2
水深が130cm、幅が100cm、圧力分布が三角形であることを考慮して、
堰全体に加わる力Ｆ（kgf)を求めると、
　　　　　Ｆ＝(1/2)×0.13 kgf/cm^2×100cm×130cm＝845 kgf
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　のようになります。

SI系で計算しても、重力単位で計算しても矛盾は生じていません。



参考文献：
http://spokon.net/eelnews/hydraulics/020s.htm

私が先に回答した静水圧の計算と、ご質問者さんがお問い合わせの
動水圧の計算に共通しますが、“γ”：“比重量”をどのように捉えるか
辺りがキーポイントのように思います。

γは、γ＝ρ×ｇで定義されているように思います。
　ここで、γ：比重量　　　　　kgf/m^3
　　　　　ρ：密度　　　　　　kg/m^3
　　　　　ｇ：重力加速度　9.8 m/s^2

“重量”という言葉が曲者で、重力による力を表すことになっています。
SI単位系では、上記式のとおり、質量に重力加速度を掛けた値です。
重力単位系では、質量kgによる力をkgfで表しますから、見かけの上では、
“質量”と“重量”の値が同じになります。


お問い合わせの２つの式
　　F＝Q×γ×V
　　F＝γQ×V/ｇ
双方の式の出典を示していただければ、もう少し説明ができると思います。






http://www.cranenet.or.jp/tisiki/si.html

再出です。
前出で、小生が密度や比重量で、単位を省略し誤解を与えました。
また、他の回答者さんからの誤った投稿は、質問者さんの誤解を生みます。
以下に、質問者さんの直接の問いに関してだけ、以下に回答します。
(式の運用が、合っている合っていないは、今回はアドバイスしません。)

さて、URLの比重量サイトには、
比重量（ひじゅうりょう、英語： specific weight）は、物質にかかる単位体積当たりの
重量（＝重さ、すなわち重力の大きさ）。
これに類似して密度や比重があるが、前者は、単位体積当たりの質量であり、後者は無次元量
である。
地球表面上における水の水温4℃での比重量は、約9.8 kN/m3 になる。
とあり、9.8 kN/m3 の表示があります。

もうお判りでしょう。
かかる力F＝Q×γ×流速V＝1.3×1000×1＝1300Kg
は、昔のMKS単位(cgs単位ではありません)での公式と、記載内容でしょう。
ですから、[kgf]でなく[kg]を用いてるのでしょう。
しかしある本を見ますと、F＝γQ×V/ｇとあります式
は、F＝Q×V×γ/ｇと置き換えてみれば、γ/ｇは9.8 kN/m3/(9.8N/ kgf)＝1000 kgf/m3の
意味合いと解る。
だから、この公式はSI単位での計算となり、
F＝γQ×V/ｇ＝Q×V×γ/ｇ＝1.3m3/sec×1m/sec×(9800N/m3÷9.8N/ kgf)＝1300kgf･m/sec＾2
から、1300kg(f･m/sec＾2)の括弧ない加速度単位を消去し、1300kgと計算します。

以上が、直近の質問内容のアドバイスです。

そして、この式の水撃値は、力積の時間単位を0.5secとしていることが判った。
だから、1/2÷0.5secで、1/2が消去されたと認識。

>>力を重量と同じ単位で考えるから混同してしまうのである。
そのとうり


kgf の　ｆ　を理解してない


>>F＝1000×1.3×1/9.8＝132.6Kg
理解できればこの式が変なのがわかるよ

単位時間の力積から　水撃力F＝MV＝γQ/g＝γAV/g
流量Q＝断面積A×流速V＝1×1.3×1＝1.3ｍ3/ｓ、比重量γ＝1000kgf/ｍ3
アングル２本にかかる力F＝γ×Q/9.8＝1000×1.3/9.8＝132.6kgf＝1,300N
ではないでしょうか。
なお川は常時流れがあるので、全幅せきのような考え方が必要では？

http://criepi.denken.or.jp/result/pub/text/no1.pdf

http://heartland.geocities.jp/watayamachix/Fluid/Pipe_hydraulics/PipeLine_Hydraulics.pdf

http://www.amnis-flow.co.jp/product/product_seki.html