Giáo trình thủy lực cơ sở

BQ NONG NGHIE;p vA PHAT TRIEN NONG THON
TRUONG CAO DANG CONG NGH:E;- KINH TE vA THUV LQI MIEN TRUNG

~)

D\f an Khoa hQc cong ngh~ nang nghi~p - Giai dO~lD2010-2012
Ti~u hQc ph in 3.1
Hl.lng ml}c: Bien s0l.lnGiao trinh h~ Cao ding
Ngimh Cong ngh~ Ky thuit xay dllng

GIAOTRINH

THUY LUC
CO
•
~

.

TRUONG CAO nANG KINH Tt! vA THUv LOI MI~N mUNG

S6:

"

NGUYEN XUAN VUI

Bien soan:
•

THUVIEN

Sa

.

..:.~:".,
•.

HQi An 11/2012


l:

..•. ~"',-"""lIo""".;r","~~~'.
._~-~"'~"-"
'

"

II
,

I

"

,

(jI

••
•

,(
,
i

Ii
'.\


UJINOI BAll

Duqc sg h6 trq ciIa Dg an Khoa hQc cong ngh~ nong nghi~p- Chuang
trinh tang cu<'mgnang Igc quim Iy, giang dl;1yva cai ti€n giao trinh cho cac trII<'mg
(ti~u hqp phfuI 3.1) vay vbn ADB, gilio trinh ThiIy Igc co sa nay duqc bien sOI;lll
tren co sa Chuang trinh hQc phfuI ThiIy Igc co sa la mQt hQCphfuI b~t bUQctrong
chuang trinh dao tl;10Cao dfulg nganh Cong ngh~ ky thu~t xay dl,l'llghim tai li~u
giimg dl;1y,hQc t~p cho sinh vien. Dbng thai ding la mQt trong cac tai li~u tham
khao cho cac giimg vien, hQc sinh sinh vien, can bQ, cong nhan quan tam d€n linh
Vl,l'Cnay.
Giao trinh duqc chia lam 06 chuang sau:
Chuang Ma dau
Chuang I: ThiIy tinh hQc
Chuang 2: dl;1icuang v~ thuy dQng Igc hQc ch~t long
Chuang 3: T6n th~t cQt nuo-c.

.•

Chuang 4: Dong chay 6n dinh trong bng co ap
"\

Chuang 5: Dong chay qua 16 va voi
Chuang 6: Dong d~u trong kenh ba.
Hc gia chan thimh cam an t~t ca nhUng ngum dli giup da cho giao trinh
duqc xu~t bim, cac tac gia co cac giao trinh, tai li~u duqc tham khao va sir dl,lI1g
trong giao trinh nay
Giao trinh Il;1iduqc bien sOI;llllfuI dau nen khong trlinh khoi nhUng thi€u
sot, r~t mong nh~ duqc sg gop y va b6 sung ciIa cac dbng nghi~p va bl;llldQCd~
giao trinh duqc hoan thi~n han.
Tae gia

1


I~,

>.

,.',),

•I


ChU'01lg

Ma BAu

MVC LVC

Trang

'"

0.1. KHAI NIBM CHUNG
,. dung va. p h uang ph~
.
O. 1..1 Kh'".'
lUnt~m, nQI
"p n ghi'en cUll
0.2. SO LUOC qCH sO' pHAT TRIEN CUA KHOA HOC THiJy L{/C
0.2.1. Sa lugc sg phat trifuI Cllakhoa hQCthllYIgc tren th~ giffi

9
10
12

0.4. NHUNG DAC TlNH vAT LY CO BAN CUA cHAT LONG
0.4.1. ChAtlong co kh6i luqng rieng, trQng luqng rieng:

12
12
15
15

0.5. L{/C TAc Dl)NG VAo CHAT LONG
0.5.1. H~ n(li Igc (lgc trong):
0.5.2. H~ ngo~i Igc (lgc ngoai ):
cAu HalON TAP

~

ChlfO'Dg 1. THuY TiNH HQC

17
17
18
18
19

1.1. KHAI NIBM vE AP L{/C vA AP SUAT THUY TiNH
1.1.1. Khlii ni~m v~ lip Igc thllYtiIill
,
,""
;;.,
;. . Inh
1.1.2. KhlUnt~m ve ap suat thuy t :
1.2. HAl TlNH CHAT CO BAN CUA Ap SUAT THiJy TiNH
1.2.1. Tfnh chAt 1:
1.2.2. Tfnh chAt2:

19
19
19
20
20
20

1.3. PHVONG TRiNH VI PHA.N CO BAN CUA CHAT LONG DUNG CAN

BANG (HB PHVONG TRiNH 0 LE)
21
1.3.1. Phuang trinh vi phan co ban CllachAtlong dUng can bfulg:
21
1.3.2. Tich phan phuang trinh vi phan co ban CllacMt long dUng can bfulg: 23
1.4. MAT DANG AP ..........................................................................•...........
24
1.4.1. Djnh nghia:
24
1.4.2. Tfnh chAtCllam~t dfu1glip:
24
1.5. S{/ CAN BANG CUA CHAT LONG TRONG L{/C
24
1.5.1. Djnh nghia chAtlong trQng Igc
24
1.5.2. Phuang trinh CO'ban CllachAtlong tr~g thlii can bfulg
24
1.5.3. M~t dfulg lip CllachAtlong trQng Igc
25
1.5.4. Djnh I~t binh thong nhau
26
1.5.5. Djnh lu~t Plitscan
26
1.5.6. Clic lo~ lip sufu thllYtInh - Chi~u cao do lip
28

a

•

7
7
9

0.2.2. SO'lugc sg phat trifuI CllathllYlqi va khoa hQcthllYIgc a Vi~t Nam
0.3. DAc DIEM CUA CHAT LONGTRONG THUY L{/C

0.4.3. Suc cilng m~t ngoai:
0.4.4. Tfnh nh6t:..

.."

7

2


1.5.7. Y nghia hlnh hQCva nang IUQllgCllaphuong trinh co ban Clla thuy tinh

.~

hQC •..•••••••••••••..•••••••••••••••..••.••••••••••••••••.•••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
;. 31

.. do phau bo..'lip soot thuy tinh - Doap h,rc
1.5.8. Bi&!

. 33

1.6. AI' Ll)'C THUY TiNH TAc Dl,lNG LEN MAT TIEP XUC CO HiNH

D~G BAT KY
35
1.6.1. Tri. s6 ap'luc"
35
.
1.6.2. Phuong, chieu va di~ ~t lip IVc
36
1.7. AI' Ll)'C CHAT LONG LEN THANH pRANG HlNH CHUNHAT
• NGANG
DA. Y D~- T NAM
1.7.1. Phuong phap giai tich:
1.7.2. Phuong phap db gild:
1.8. AI'Ll)'C CHAT LONG LEN ~T
1.8.1 Cong thirc tinh toano
1.8.2. V~t lip lvc

CO
38
38
39

TRl) DUONG SINH NAM NGANG ..41
;
41
43

1.9. DJNH LuAT ACSIMET
Cau hoi chuong I
Bai ~p chuong I

ChllO'Dg 2. D~ CUONG

ilJ

.46
48
48

vE THiJY

DQNG

q1c HQC

. NIJ;:M
. CHUNG
2-1. NHUN G KHAl
2.1.1. Clic y~u t6 chuy~ dQng cua ch~t long (u, p,a)
2.1.2. Phau lo(lichuy~ dQngCllach~t long
2.1.3. Clic y~u t6 rno ta dong ch~t long

CHAT LONG 50
50
50
51
51

2-2. cAc YEU TO THVY Ll)'C CVA DONG cRA Y
;
53

2.2.1. M(it c~t u6t:
53
2.2.2 Chu vi u6t:
53
2.2.4 Luu IUQllg:
"
53
2.2.5. Luu tOetrung blnh Clladong chay t(lirnQtrn(itc~t :
54
2-3. PHAN LO~ DONG cRA Y
55
2.3.1.Dong chayem djnh khong deu va dong chay 6n djnh deu
55
2.3.2.Dong chay cOlip, khong lip, dong tia:
55
2.3.3. Dong chay d6i dan va dong chay d6i dQtngQt:
56
2-4. PHlJONG TRiNH LIEN WC CVA DONG CRAYON DJNH
56
2.4.1. Phuong trinh lien tvc cua dong nguyen t6 chay 6n djnh
56
2.4.2. Phuong trinh lien tvc cua dong chay 6n djnh
57
2-5. pHlJONG TRiNH BECNUL Y CVA DONG NGUYEN TO CHAT
LONG LY WONG CRAYON DlNH
58
1

3

.


2-6. PHUONG TRiNH BECNUL Y CUA DONG NGUYEN TO CHAT
LONG TIfl)'c, CRAYON DJNH
59
2.6.1. Phuong trinh
59
2.6.2. Y nghia nang luqng va thuy l\lc Cllaphuong trinh Becnuly dong nguyen
~ dinh
to~ Ch'ayon
. .
60
2.6.3. DQd6c thuy I\lCva dQd6c do ap Clladong nguyen t6
62
2-7. PHUONG TRiNH BECNUIY CUA ToAN DONG (CO KicH TRUOC
HUu ~)
CHAT LONG THVC, CRAYON DJNH
63
2.7.1. Khai ni~ v~ dong chity thay d6i dful
64
2.7.2. Phuong trinh Becnuiy Cllatoan dong (kich thufJc hiiu hr;m) chAtlong th\lC,
chay 6rt djnh
65
2.7.3. Di~u ki~n sir d\U1gphuong trinh Becnuiy Cllatoan dong (kich thufJc hiiu
Ju;m) chAtlong th\lC,chity 6n djnh

68

2-8. UNG Dl)NG PHUONG TRiNH BECNULI TRONG VI1~CDO LVU

TOC VALVU LUONG
2.8.1. Ong pita: dilng do luu t6c di€m
2.8.2.Ong Venturi: dilng do luu luqng
Cau hoi chuong 2:
Bill ~p chuong 2:

:

ChtrO'ng III. TON THAT CQT NlfOC

72
72

;

3.1. KHAI NIEM
3.1.1. Khai ni~m t6n thAtcQtnmJC
3.1.2. Nguyen nhOOgay ra t6n thAtCQtnuac
;
3.1.3. PhOO1000i
t6n thAtCQtnuac
3.2. HAl T~NG THAI cRA Y
3.2.1. Thi nghi~in Riiynan (Reynolds)
3.2.2. Tieu chuk xac djnh hai ~g thai chity .;
3.2.3. AM huang Clla~g thai chity d6i vai quy lu~t t6n thAtCQtnuac
- BO"VU"
3.3. sV PHAN
L
TOC L VU" TOC
3.3.1 S\l phiin b6 luu t6c trong dong chity tAng

3.3.2 PhOOb6luu t6c trong dong chity r6i
3.4:TlNH ToAN TON THAT COT NlfOC
3.4.1. T6n thAtcQtnuac dQcduang
3.4.2. T6n thAtcQtnuac C\lCbQ
3.4.3. T6n thAtcQtnuac toan phfuI:
Cau hoi chuong 3
Bai ~p chuong 3

4

70
70
70

74
74
74
74
74
75
75
76
78
79
79
80
81
81
89
95

97
98


ChUO'Dg4. DONG

clIAYON

DJNH TRONG ONG

c6 Ap

4.1. KHAI NI~M vA PRAN LO,;\.1DONG cRA Y TRONG ONG CO AP
4.1.1. Khai ni~m
;
;
4.12. Phlin lo~
4.2. TINH TOAN TRUY UJC ONG DAI
4.2.1. Cong thuc CeJ ban
. 4.2.2. Tinh thuy 1\fCdUOng6ng diUdan gian
:
,

,

~

A-'

99

..99
99
99
0
10
100
102

4.2.3. Tinh thuy 19c dUOng6ng dai phuc hqp
106
4.3. TINH ToAN THuY LVC ONG NGAN
109
4.3.1. TnrOng hqp chAytg do qua 6ng nglln ..........................•.............................109
4.32. TnrOng hqp chAyng~p qua 6ng nglln
110
Cau hoi chuang 4
113
Bai t~p chuang 4
113
A

.,.

••.

'"

.•

ChuO'Dg5. DuNG CHAY QUA LO VA VOl

5.1. KHAI NI~M vA PRAN LO,;\.1DONG cRA Y QUA La
5.1.1. Khai ni~m
5.1.2. Phlin 1o~ dong chay qua 1iL
5.1.3. Phlin 10{lidong chAyqua voi
;

114
114
114

114
115

5-2. TINH ToAN THUY LVC DONGCRA YON DlNH QUA La NHO
THANH MONG
;
115
5.2.1. Tnrcrng hqp chay tg do
115
5.2.2. TnrOng hqp chay ng~p
118
5.3. DONG cRA Y TV DO ON DlNH QUA La TO THANH MONG
5.4. DONG cRA Y QUA Val
5.4.1. Voi Venturi
5.4.2. Cac 10lilivoi khac
Cau hoi Chuang 5
Bai ~p Chuang 5

Chuang 6. DONG D:EU TRONG KENH HO
6-1 KHAI NI~M vA CONG THUC co BAN
6.1.1. Khai ni~m
,
6.1.2. Cong thuc CeJ ban
6-2. NHO'NG \'EU TO THuY LVC CO BAN CVA KENH HO
6.2.1. Cac 10lilimiiitciit ngang thuOng dimg trong kenh hO
6.2.2. Cac y~u t6 thuy 19c cua miiitcit um kenh h&
6-3. MAT cAT NGANG KENH CO LQI NHAT vB THUY LVC

5

120
122
122
125
126
126
127
127
127
128
128
128
129
132


6-4. NHUNG BAI ToAN CO BAN vE DONG cllA. Y DEU TRONG KENH
HO HiNH THANG

134
6.4.1. BIli toan kifun Ira
134
6.4.2. BIli toan thit~tke
137
6-5. TINH KENH THEO pHlfONG PHAP DOl CHIEU Val MAT cAT co
LOl NHAT vE THirY LlfC CUA 1. 1. AGOROTSKIN
140

1':1

6.5.1. Quan h~ giua m~t c~t c61qi nh~t ve thuy l\lc va m~t c~t b~t kY
6.5.2. Xac dinh ban kinh thuy l\lc lqi nh~t (Rm)

140
141

6.5.3. V~ d\lI1gtinh cac blli toan ve dong deu trong kenh ho6-6. TINH 'roAN KENH CO DIEU KIJ;N THUY LlfC PHUC T~

141
144

6.6.1. ~t c~t dan gian nhlffig c6 d9 nham khac nhau
144
6.6.2. Kenh c6 m~t clt phuc 41p
145
6-7. TiNH ToAN rnUY LlfC CHO DONG cllA. Y DEU KHONG AI'
TRONG ONG
146
6-8. LUU TOC CHO PHEP KHONG XOI vA KHONG LANG eVA KENH HO 148

6.8.1. Khai ni~m
148
6.8.2. Clic lruemg hQPdn tinh toan ki~m Ira dam bao dieu ki~n khong gay bai
l~g va x6i 10-kenh
149
Cau hoi chuang 6
Bai t~p chuang 6
PHlJ LlJC

150
150
152

PhVlvc
PhVlvc
PhVlvc
PhVlvc

3-1.
3-2:
3-3:
3-4:

152
153
157
161

Phv1Vc
PhVlvc

PhVlvc
Phvlvc

3-5: Bang tra trj sf> cJR theo R va n
~
4-1: Bang tinh d~c tinh lUll lm;mg K 0-khu binh phuang suc can
4-2: Bang tinh d~c tinh lUll Im;mg K 0-khu binh phuong suc can
6-1:, Bang tra trj sf>RIDtheo f(RID)

H~ sf>nham cua long ddn
Bang tinh h~ sf>Sezi theo cong thuc cua Maning
Bang tinh h~ sf>Sezi theo cong thlrc cua Paplopski
Bang tinh h~ sf>Sezi theo cong thuc cua Agrf>tskin

PhVlvc 6-2: Bang tra trj sf>

(R~l(:J, (:J

va m

183

Phvlvc 6-3 (Trich): Tieu chuAn Vi~t Nam TCVN 4118: 1985
ve H~ thf>ngkenh mai - Tieu chuAn thi~t k~
TAl LIJ;U THAM KHAo

.
189
191

'(i

6

theo

166
171
172
174

0"


,t::,

"

..

,


ChllO'Dg

MO BAu

0.1. KHAI NIt:M CHUNG
(; chuang nay trinh bay nhiing khai nifm, n6i dung, phuang phap nghien cUu va
sa IUf/c lich slf phtit triin cua man thuY hlc. Tren ca sa nhiing gia thih ca ban cua cMt

long nghien cUu trong thuY l/!c neu nhiing dgc tinh vt,'itIi ca ban va cac

hf

l/!c tac d!mg

vao cMt long do ili tam ca sa nghien CUucac chuang sau.

0.1.1. Khai ni~m,nc}idung va phU'01lgphap nghien cUu
1. Khai ni~m.
Thuy l\fc la m{>t mon khoa hQc nghien Clru cac qui lu~t can bfutg va
chuy€n d{>ngco hQc cua chilt long va cach (mg dt,lng cac qui lu~t d6 vao san xuilt,
dai s6ng xa Mi.
2. Npi dung nghien cUu.

Khoa hQc thUy l\fc bao gAm hQc phlin thuy h,rc d{li cmmg va nhi€u linh
V\fCnghien Clru chuyen mon nhu thuy l\fc duang 6ng, thuy l\fc kenh hCt,thuy l\fc
cong trinh, thuy l\fc dong thilm, thuy l\fc song ngoi.v. v .
HQc phlin thuy l\fc

ClJ

sa dung

cho h~ Cao dfutg nganh Cong ngh~ ky thu~t

xiiy d\lllg nghien Clru v€ thuy tinh hQc, cO' sa d{>ngl\fc hQc chilt long, ttm thilt c{>t
nuac trong dong chay va dong chay trong 6ng co ap, dong d~u trong kenh hCt.
Thuy tinh hQc nghien Clru cac qui lu~t cua chilt long a tr{lng thai tinh nhu
ap suilt va ap I\fCdo chilt long tac d{>ngvao m(it ti~p xuc, S\f lin dinh cua v~t rlln

trong chilt long.
CO' sa d{>ng I\fC hQc chilt long nghien Clru cac qui lu~t cua chilt long
chuy€n d{>ng.V~ d\lng cac qui lu~t d6 d€ nghien Clru v~ tlin thilt c{>tnuac cua
dong chay, dong chay trong 6ng c6ap va dong chay d~u trong kenh ha.
3. Phuang philp nghien cUu.

Phuong phap nghien Clru cua mon thuy l\fc hi~n d{li la k~t hgp ch(it chi! S\f
phan tich Iy lu~ voo S\f phiin tich tai li~u thi nghi~m, th\fC do, nh~m d{lt too
nhUng k~t qua C\l th€ d€ giai quy~t nhUng viln d€ th\fC t8 trong ky thu~t; nhUng
k~t qua nghien Clru cua mon thuy I\fCc6 th€ c6 tinh chilt If lu~ ho(ic m'ra Iy lu~
m'ra thl,l'cnghi~m ho(ic hoan toan thl,l'cnghi~m.

,"

CO' sa cua mon thuy Il,I'cla cO' hQc chilt long Iy thuy~t; mon nay cling
nghien Clru nhUng qui lu~t can b~ng va chuy€n d{>ng cua chilt long, nhung
phuong phap chu y8u cua vi~c nghien Clru la sir d\lng cong C\ltoan hQc phuc t{lp,

~.

7


,

vi v~y mon thliy h,rccon thuang dugc gQi la mon co hQc chdt long (mg d\lIlg ho\ic
co hQc chdt long kYthu~t.
Ki~n thuc v~ khoa hQc thuy h,l'c rdt cAn cho ngum. can b(\ kY thu~t

a

nhi~u nganh san xudt vi thuang phai gilii quy~t nhi~uvdn d~ kY thu~t c6 lien
quan d~ns\I can bdng va chuy~n d(\ng cua chdt long, d\ic bi~t la nuO'c. Nhiing
nganh thuy 19i, giao thong, xay d\lUg dan d\lIlg va cong nghi~p, duang thliy, cdp
thmit nuO'c cAn nhi~u ap d\lUg nhdt v~ khoa hQc thuy l\Ic, d~ giili quy~t cac hili
toan v~ cong trinh d~p, de, kenh, c6ng, nha may thuy di~n, tu6c bin, cac cong
trinh duang thuy, chinh tli dong song, cac h~ th6ng ddn, thao nuO'c, c6ng qua
duang, h~ th6ng cdp nuO'c. v.v ...

0.1.2. Bon vi do hrimg dung trong thoy l.••.•.
c.
Dan vi do luang hgp phap duQ'C quy dinh trong Nghi dinh s6
65/2001/ND-CP ngay 28 thang 9 nam 2001 cua Chinh phu ban hanh H~ th6ng
dan vi do luang hgp phap cua nuO'c C(\ng hoa Xli hQi Chu nghIa Vi~ Nam.
Trong thuy l\Ic thuang dung m(\t s6 dan vi dum day:
Bang (0 -I) Dan vi do IUOngthuOng dimg trong thuy l\Ic

TT
01

D\li hrqng
D(ldai

Quan h~ vOi don vi hi~n
dung

Don vi hflP phiip

Di~n tich

Met
Met vuong
Hecta

m
ha

m
m2
I ha = 10.000 m2

The tich
Dungtich

Metkh6i
Lit

m3
i

m3
I lit = I dm3

04

ThOigian

Giay
PMt
Gib'

s
ph
h

s
ph
h

05

V~ t6c
Kh6i luqng

Kiiogam

mls
kg

mls
kg

02
03

06
07

Kh6i iuqng rieng

08

L\lc

09

Ap su~t

10

D(l ohm d(\ng

m
2

kg/m3
Niutan
N/rn2
Atm6tphe (at)
I at = 10m c(\t nuac
I at = 9.81*104 N/m2
m2/s

8

N

kg/m3
IkG=9,8IN
lat = IkG/cm2

lat = 9,8IN/ cm2
m2/s


0.2. sa LUQC LJCH SU PIlAT TRIEN CllA KHOA HQC

THiN

qrc.

0.2.1. Sa Ilfl}'cS\I' phst tri@n cua khoa hf,lc thuy l\fCtren the gien.

Ngay tir thOiky c6 d~i, 1001i
nguOi da bi~t lQ'idl,lIlgcac ki~n thuc v~ thuy
h,rc(m~c dil chua co co so khoa hQc,chi mo mfun ti~p c~ d~n ml,lCdfch) de phl,lC
V1,1 cho dOi s6ng Cllaminh vi hQ s6ng va san xuAt lien quan m{itthi~t vo; nuoc
nhu dao kenh, dong thuy~n, dilng xe nuoc moi ruQng.v.v.
Khi nhll toan hQcAcsimet (287 -212 wac cong nguyen) voi djnh lu~t n6i
ti~ng v~ l\fc dAylen cua chAtlong trong lu~ van v~ thuy tinh hQc va v~ v{itn6i
thi ong duQ'ccoi la nhll khoa hQcd~u tien v~ thuy l\fc hQc.
Cho mai d~n t~ thai kYPhl,lchung 0 cMu Au (th~ kYXV) moi xuAthi~n
I~inghien CUuv~ thuy I\fChQccua Leonado da Vanhsi (1452 -1519) voi lu{invan
"Ban v~ chuyen dQngcua nuoc va do luang nuoc" va nhi~u nghien CUukhat v~
thuy l\fc trong 7 nghin trang ban thao duQ'Cluu gift 0 nhi~u thuvi~n nhu:
London, Pari, Milan, Tua rin. v.v.
Til th~ ky XVI tro di, cac cong trinh nghien cUu v~ thuy l\fc cua cac nha
toan hQc, v{itIy nglly cang nhi~u nhu: "Nguyen Iy v~ thuy tinh hQc" (1586) cua
Ximon Xteviniut (HIl lan, 1548 -1620); "Ban v~ cac v{itng{iptrong nuoc va cac
v{itchuyen dQngtrong nuoc" 91612) cua nhll v{itIy,ca hQc, thien van hQcGalile
(Y, 1564-1642);

"Dong chiiy qua 16" (1643) cua Torisenli (1608 - 1647);
"Truy~n Ap suAt" cua Pascan (1623 - 1662); "L\fc nQi rna sat trong chAt long"
(1685), Ly lu~ mang t\f thuy dQngl\fc cua Niu tan (1642 -1727).

Co so khoa hQc vfrng ch~c cho thuy l\fc hQc duQ'c xac dinh tir th~ kY
XVIII tro di voi cong trinh xuAts~c "Thuy dQng l\fc hQc" (1738) trong do chUng
minh phuang trinh nang luqng (nay thuang g(Ji la Phuung trinh Becnuli) cua
Danien Becnuli (1700 - 1782) va "Cac nguyen Iy chung v~ chuyen dQngcua chAt
long (1755) trong do chUng minh cac phuang trinh vi phan can bfu1gcua chAt
long, phuang trinh vi phan chuyen dQng cua chAt long khong nhOt (nay thuang
g(Ji la Phuung trinh a Ie) clla Leona die (1707 -1783); cilng nhi~u cong trinh
cua cac nha khoa hQc khac nhu Dalambe (1717 - 1783), Lagaranggio (1736 1813), Laplaxo (1749 - 1724).
Ciing trong th~ ky XVIII va ti~p d~n th~ ky XIX, nhi~u cong trinh nghien
cUu n6i ti~ng v~ van d~ thuy I\fCde dap Ung S\f phat trien cua san xuAt cua cac
nha khoa hQc da duQ'ccong b6, nen khoa hQc thuy l\fc d~t duQ'cnhi~u ti~n bQ 0
mQts6 m~t cM y~u:

9


Cac sang ch€ ve d\1Ilg C\l do luang nhu 6ng do ap, 6ng Pito do v(in t6c
dongchay cua Pito (1695 -1771), hru t6c k€ Von man cua Vonrnan (1757 -1837),

.'

hru luqng k€ Venturi cua Venturi (1746 -1822).
sir d\lng mo hinh de nghien Clm nhfrng hi~n tlIqng thuy h,rc de thi€t k€
nhfrng cong trinh va xay d\Ing nhfrng cong thfrc tinh toan Iy thuy€t k€t hen> vm
nhfrng h~ s6 dieu chinh, xac dinh hai nhfrng k€t qua thi nghi~m cUa cac nha khoa
hQc nhu Se di (1718 -1798), Booc da (1733 -1794), B6t suy (1730'-1814), Duy

boa ( 1734 -1809), Lomanox6p (1711 - 1765), Vaybllc (1806 - 1871), Raynon
(1842 -1912), Gromeko (1851 - 1889), Petrop (1836 -1920), Iu kopx ki (1847 1921), Buxinet (1842 -1929), Pranto (1875 -1953), Cacman (1881 -1963), Vebe
(1971-1951), Fooccorayme (1852 -1933), Bakhornechiep (1880 - 1951) .v.v.
Sau cach miUlg thang Muai Nga, nen khoa hQc Thuy 19i a Lien xo dii ti€n
trien rAt nhanh va dfrng hang dAu tren th€ gim. Nhieu nha khoa hQc XO vi€t dii
,
•
I
d6ng g6p nhieu cong trinh cho khoa hQc thuy h,rc the gi6'i nhu: Vi~n SI
Pavol6pski (1884 - 1937), vi~n SI Velicanop (1879-1964), N.M. Bec nat ski
(1817-1935), D. Ansun, N.Z. Forenken, F. A. Sevelep, Agor6tskin, M. D.
Sectoux6p, S. A. Coritschianovich, Akhuchin, E. A. Damarin, I. I. Levi, A. N.
Rakhornan6p, D. I. Cumin, V. I. Aravin, S. N. Numer6p, R. R. Sugaep v.v ...) .

a cac nuac

khac khoa hQc thuy h,rc cung pMt trien nhanh nhu Ha Lan,

My, Trung Qu6c, An DQ, Thai Lan .....
0.2.2. Sa hrvc Sl! pMt tri@n cua thuy IVi va khoa hQc thuy Il!c if Vi~t Nam.
Ngay ill thai kY db da cu (30 V(ln nam

wac

cong nguyen)

a Vi~t

narn,

ong cha ta dli bi€t 19i d\1Ilg cac ki€n thfrc ve thUy l\lc, sir d\1Ilg nuoc de san xuat
. nong nghi~p va ph\lc V\I cho dai s6ng: cua minh. Til dAu Cong nguyen tra di
(thiYiky db sAt.phat d(lt) cong trinh thuy Iqi vdn ti€p wc phat trien, h~ th6ng de
dieu dli dAn dAn duqc hinh thanh dQc nhfrng song Ian dbng bing BAc BQ nhu de
Co Xa (1168), de Quai V(lC (1248) dai TrAn Thai Ton dAp ill dAu hgubn d€n ba
bien va ciing ill d6 cho d€n ngay nay vi~c xay d\Ing, tu b6, bao v~ h~ th6ng de
dieu hang nam trathanh nhi~m V\I cua tOlm dan, mQt ch(rc nang quan trQng cua
chinh quyen. Nhieu kenh ngoi duqc dao them ho~c n(lOvet I(linhu kenh a Trang
an (1445), song Nha Le
Thanh H6a, Ngh~ An (th€ ky XV), song Binh La
(VInh Phuc). Kenh VInh T~ .vv.
I

a

a

Thbi ky Phap thuQc, trong nhfrng nam do hQ Th\lC dan PMp dli xay d\Ing
mQt s6 cong trinh thuy 19i de ph\lC V\I san xuat nong nghi~p nhu h~th6ng Thac
Hu6ng, Li~n son, Song Chu, D6ng Cam.

10

>"


Sau khi cUQckhang chi€n ch6ng th\l'c dan Phap thfutg l(}i, mi~n B~c dugc
giai phong hoan toan, clIng tac thliy Igi dugc coi la bi~n phap hang dAu bilo dam
.-~

cho vi~c phap tri~n nhanhva b~n vilng n~n nong nghi~p nen S\l'nghi~p thliy Igi
dw;ycphat tri~n m~ me. Vai 64 h~ th6ng tum til 1000 ha tra len, trong do co 31
h~ th6ng c6ng d~p, 17 h6 chUa, 16 trl;Ullbam di~n va hang ngan M th6ng nh6 d~n
nam 1975 cac h~ th6ng thuy nong clia ca nuac dii tum dugc 2.036.000 ha gieo
tr6ng (tang 4 IAnso vai nam 1955) va tieu cho 720.000 ha, mai dam bao tum cho
khoang 58% di~n tich cAn tum va tieu cho 36% di~n tich cAn tieu. Nhi~u cong .
trinh thUy di~n dugc xay d\l'llg nhu Thac Ba, Ban Th~c, cAm san, Na hang.v.v.
Cong tac xay d\l'llg cling c6 bilo v~ de di~u cling dugc coi trQng. Chung ta dii dao
t~o, xay d\l'llg m(>t dl)i ngii can b(> khoa hQc kY thu~t thliy l(}i co kha nang thi~t
k~; quan Iy va thi cong nhUng cong trinh tuang d6i Ian va mQt h~ th6ng cac

twang D~i hQc, Trung cAp, cong nhiin cac Vi~n nghien Clm, thi~t ke ph\lc V\Iyeu
cAu clia S\l'nghi~p thUy IgL

o mi~n Nam wac

nam 1975, ngoai vi~c khai thac cac h~ th6ng cii a Nam
Trung bl) nhu D6ng Cam, Nha Trinh - Urn cam dii ti~n hanh xay d\l'llg h~ th6ng
thuy di~n Da Nhim, h~ th6ng tum Nha Trinh - Lam Cam. 0 d6ng bfutg song Clm,
Long co xay d\l'llg them ml)t s6 tuy~n kenh ph\lc V\I san xuAt nong nghi~p va dan"
sinh nhu: Kenh Cai S~n, Kenh Mai An Giang, Kenh Tra Su, Kenh Tham Thu,
Kenh D6ng Ti~n va dung may bam nh6 trong cac hi) nong dan.
Sau ngay Mi~n Nam hoan tom giai phong, dAt nuac th6ng nhAt Dang va
Nha vfu1xac dinh: "Thuy Igi la bi~n phap hang dAu trong phat tri~n nong nghi~p"
S\l'nghi~p Thuy Igi dugc cling c6 va phat tri~n d~u trong ca nuac.
H~ th6ng Thuy l(}i clia chUng ta vai nang l\I'c thi~t k~ tum gAn 3 tri~u ha,
tieu han 1,4 tri~u ha, ngan m~ han 700 ngan ha bao g6m han 750 h6 chua vira
va lan, 10.000 h6 chua nuac nho, 75 h~ th6ng thuy nong vira va lan, han 2000
tr~m bam di~n co cong suAt 450 MW, 30 v~ may bam dAu, han 1000 c6ng tuai
tieu Ian va hang ch\lc v~ cay s6 kenh muang. H~ th6ng de di~u dii hinh thilnh

7.700 km, trong do de song 5.700 km, de bi~n 2.000 km va gAn 3.000 km de
ngan Iii thang 8 d6ng bfutg song Clm Long.

a

Muai cong trinh thuy di~n thul)c lo~i Ian va vira vai t6ng cong suAt tren
4.000 MW dua vao khai thac di~n hinh nhu Thuy di~n Hoa Binh 1.920 MW,
Thuy di~n YaLy 720 MW, Thuy Di~n Tri An 400 MW. Dang xay d\l'llg nhi~u
cong trinh thuy di~n thul)c lo~i Ian va vira nhu thliy di~n San La 2.400 MW, thUy
di~n Lai Chau 1.200 MW.v.v.

11


,

HQc phk Thuy h,rc la hQc phk C(Jsa ky thu~t bAt bUQctrorg cac nganh
co lien quan d~n nuac cac wang ky thu~t nuac tao MQt s6 phong thi nghi~m

a

a

thuy h,rc vm thi~t bi kha tien ti~n dli duQ'c hinh thanh, dli nghien cUu gilli quy~t
mQt s6 vAn de ve thUy b,rc,nhu giai mQt s6 hai toan ve dong khong
dinh trong
tinh toan Iii, trieu, nhfrng vAn de ve thuy h,rc cong trinh, ve chuyen dQng cua bim

em

.
~-.

cat, ve dong thfun, ve cac may thuy b,rcv.v
Trong thm d{l.iC(Jgim hoa, t\I dQng hoa, thm dl;}ichinh phl,lc vii trl,l hi~n
nay, doi hoi khoa hQc Thuy l\Ic cua nuac ta phai phat trien m~

me, ti~p thu v~

dl,lllg sang tl;lothanh l\fu cua th~ giai vao dieu ki~n th\IC t~ Vi~t Nam de du khll
nang gilli quy~t nhfrng vAn de thuy l\Ic mm, phuc tlilP,chinh tri song, 19i dl,lng co
hi~u qull ngu6n nuac nuac nhfun phl,lc Vl,lcac nganh nong nghi~p, cong nghi~p,
giao thong v~ tlli thuy, cap thoat nuac.v.v. dap U"ngnhu cAu trong S\I nghi~p
"cong nghi~p hoa, hi~n dlilihoa " cua dat nuac.
0.3. D~C DIEM CUA CHAT LONGTRONG

THiJV LlfC .

Vi~c nghien cUu mon thuy l\Ic d\Ia vao khai ni~m phk tfr chat long. Phk
tfr chat long duQ'c coi la vo cimg nho (tuy nhien kich thuac cua no con vugt xa
kich thuac cua phan ill). Clic phAn ill chat long duQ'c gill thi~t la d6ng chat, dimg
hu6'Ilg va lien tl,lc va khong xet d~n cau truc phan ill, chuyen dQng phan ill nQi
bQ. Chat long trong nghien cUu mon thUy l\Ic duQ'c xay dl,lllg tren nhfrng gill thi~t

.

C(Jban sau day:
Chat long duQ'c coi nhu moi wang

lien tl,lc, d6ng chat, dimg huang va cac

dlililugng C(JIf d~c trung cho no la ham lien tl,lC.
L\Ic lien k~t gilta cac phk ill chat long rat nho nen no co tinh di dQng cao
(tinh chay, khong co hinh dlilllgrieng rna phl,l thuQCvao hinh dlilllgv~t chUa), tinh
ch6ng l\Ic keo va l\Ic cAtrat kern (hAu nhu khong ch6ng duQ'C).

cab

Chat long co tinh ch6ng nen rat Ian (khong nen duQ'c) vi
phAn ill chat
long rat sat nhau, nen khong giam bOt d~ dang the tich chUng dli chi~m. Cac phk
tfr chat long rat sat nhau va hut lful nhau nen tlilora mQt kh6i cMt co m~t thoang
Wdo.
0.4. NHUNG D~C TiNH V~T LY co BAN CUA cHAT LONG.
0.4.1. Chllt long co khai hrQ"ngrieng, trQng ItrQ"llgrieng:
1. Kh6i IIl(1ng rieng: La kh6i lugng cua I dan vi the tichchat
3

hi~u p, dan vi kg/m

.

long: kY

D6i vai chat long d6ng chat kh6i lugng rieng duQ'c xac

dinh theo cong thuc (0-1).

12

.


M
p=W

(0-1)

M: Kh6i luqng ella kh6i ehdt long (kg)
W: The tfeh ella kh6i ehdt long (m3)
D6i v6i nuoe thong thuemg dimg kh6i luqng rieng ella nuoe edt t{li nhi~t
d(l40C

Pnum: =1000 kg/m3
2. Tr(Jng lU(J1lgrieng : La trQng luqng ella I dan vi the tfeh ehdt long: kY

hi~u y, dan vi N/em3

,

kN/m3, kG/m3

•

D6i v6i ehdt long d6ng ehdt kh6i luqng rieng duge xlie dinh theo eong
G

thue (0-2):

(0 - 2)

y =-

W

G: TrQng luqng eua kh6i ehdt long (N, KN, kG)
D6i v6i nuoe thong thuemg dung trQng luqng rieng eua nuoe edt t{li nhi~t
d(l 4°c.
YnuiJc

= 9,81

kN/m3 hoi,ie 1000 kG/m3

YnuiJcbi~n = 10 + 10,1 kN/ m3.
Ylhliy ngl1n =

134 kN/

3
m •

3. Quan h~ giira kh6i lU(YYlgrieng va tr(Jng lU(YYlgrieng:
Ta co G

=

g.M nen:

G g.M

y=-=-=p.g

W

W

(0 - 3)

y=p.g

0.4.2. Tinh co giiin cua chit long:
1.Tinh co etta eMt long duai tae dl,mg etta
SI,f gia tang ap sUli!:

.

WI

Tinh eo the deh eua ehdt long duge di).e
tnrng b6i h~ s6 eo the deh do tang lip sudt ~w bieu
thi sg bi~n d6i wang d6i eua the deh ehdt long
frng v6i sg tang lip sudt len m(lt dan vi lip sudt.
1 dW h'oae vIet
.~ th eo tn. trung b°nh
I .
~ = ---W dp'
..
W

~w=

WI-W,
WJ(PJ-P,)

(0 -4)

13

Hi"h 0-1
Thi nghiem x,ic dinh hi!
thl! ueh eua ehiit long

sa co


Dan vi eua

Pw IIIem2/N; m2/kN ho~e em2/kG/.

WI- th~ tieh kh{;i eh~tlong duai tlie d\ffig eua lip su~t PI'
W2- th~ tieh kh{;i eh~t long duai tlie d\ffig eua lip s~t khi tang-len d~n P2.
Tri s{; dllo nguQ'e eua M s{; co th~ tich III mo dun dan hai eua eh~t long
(E), dan vi eua E Ill: N/em2, kN/m2 ho~e kG/em2
E=_l

Pw

=-W

dp

dW

(0 - 5)

D{;i vai nuae ehiu lip su~t til 17 500 at vll OOi~tdQtir ooc + 20°c:

P = _1_,

em2/kN hoae
206.
.

P=

1
::::;0,00005::::; 0 em2/kG
21.000

Khi do: E =206 em2/kN ho~e 21.000 em2/kG.
Do h~ s{; Pw eua nuae r~t 000 nen thong thuimg trong thuy 1ge eoi nuae
khong m:n dUQ'e.
2. Tinh giiin my thi tich coo cMt long duai S,! tang nhi~t d(J:
Duai sg tang OOi~tdQ, ta dimg h~ s{; gian
ncr th~ tieh vi OOi~t PI - bi~u thi sg bi~n d6i tuang
d{;i eua th~ tich eh~t long (mg vai sg tang OOi~tdQ
len 1°c.

d OOi~tdQ tl

kh{;i eh~t long co th~ tich III

W \. Khi tang OOi~tdQ len t2 kh{;i eh~t long tang len

HiM 0-2
Thi nghiem nc dinh M s5 no
thSuch cu. cMllong

co th~ tich la W2 nen:
A

P,

1 -dt
dW h ay viet
.~ th eo tq. trung b°OO
At
= W
I
p

,

__

W,- W2

(0 -6)

---

W,(t1-t2)

D{;i vai nuae, trong dieu ki~n lip su~t khong khi va t

= 4 710°C

thi

Pt =

0,00014 khi t = 10720 °C thi PI = 0,00015. Vi v~y trong tiOOtolin thUy 1ge eoi
nuae khong gian ncr khi tang OOi~tdQ.
Tom l~i, eh~t long trong thuy 1ge dUQ'eeoi la khong d6i ve th~ tich khi co
sg thay d6i v~ lip su~t va OOi~tdQ. Noi each khlie Ia kh6i lugng rieng khong d6i
me p = hang s{;.

14

).


0.4.3. Sllc cliog m,t ogoai:

~\\

Sirc chiu keo tren b~ m~t tiSp xuc cua chAt long v6i chAt khi ho~c v6i
chAt rfut gQi III sirc cling mllt ngolli cua chAt long. Do c6 sirc cling mllt ngolli nen
c6 xu hu6ng lam giam di~n tich m~t tg do, lam mllt tg do c6 dQ cong nhAt dinh.
Vi
nho trong
trong 6ng

nSu trong

d\!: Khi ciim mQt 6ng c6 duang kinh
cMu nuac ta thAy nuac dang len
cao han mllt nuac tg do ngolli ch~u,
cMu III thuy ngan thi mllt tg do

•

•

trong ong thap han a ngolli cMu hay mQt giQt
nuac tren la sen hinh dt(t.v.v.

,II

/'

'"~-~ ~ 7
HI"" IJ..3
Cae bien l1tQ'ngdo sue eang
mal ngoai eli. ehlil!Ong

Sirc cling mllt ngolli duqc bieu thi biing h~ s6 sirc cling mllt ngolli cr, III
sirc keo tren mQt dan vi chi~u dlli duang tiSp xuc.
Sirc cling mllt ngoAl ph\! thuQc vllo chAt long vll nhi~t dQ,.
nhi~t dQ a t

=

20°c mllt tiSp xuc v6i khong khi cua nuac c6 cr

thuy ngan III cr

=

=

0

di~u ki~n

0,0726 N/m, cua

0,540 N/m (gAp 7,5 Ian cua nuac). Nhi~t dQ tang, cr giam. Sirc

cang mllt ngolli thuang kha nho nen nhi~u wang

hqp bo qua, thuang chi tinh

sirc ding mllt ngolli trong trnang hqp c6 mao dfut. NSu 6ng thuy tinh c6 duang
kinh d (mm) thi dQ dang cao h (mm) d6i vai nuac, hollc dQ h~ thAp h (mm) d6i
vai nuac thuy ngan dugc xac dinh nhu sau:
D6i v6i nuac: h*d

=

30 mm2

;

D6i v6i thuy ngan: h*d

=

10,15 mm2

•

0.4.4. Tioh ohM:
ChAt long sg ch6ng I~i chuySn dQng tuang d6i, Igc d6 III Igc rna sat
trong IIIvi chAt long c6 tinh nhat. Trong thuy Igc tinh nhat rAt quan trQng vi no III
nguyen nhan sinh ra t6n thAt nling lugng khi chat long chuyen dQng.
Niim 1686 I.Niutan da: neu ra gill thuySt v~ qui lu~t rna sat trong vll da:
dugc nhi~u thi nghi~m chirng minh IIIdung nhu sau:.
"L"re rna sat trong giifa cae lap eMt long ehuy~n il(ing tY l~ vai di~n tieh
tiip xue eua cae lap eMt long, phlj thu(ie VaG lot;li chat long va gradien ttie il(i
theo ehi€u thang goe wyi phuang ehuy~n il(ing, khOng phlj thu(ie VaGap l"re " :
Dinh lu~t rna sat trong cua I. Niutan dugc viSt :
F = J.!S du

dn
Trong d6: F - Igc rna sat giua hai lap chAt long (N )

15

(0-7)


s - Di~n tich ti~pxuc

U

=

giua hai lap chdt long (rn2).

1'-- -

fl:n) - v~ t6c (n Iii phuang thfulg goc vm phuang chuy~n

dQng)

/.

~~ - graddien tilc dQtheo phuang n, mc d~o ham cua u d6i vo; n.
11 - Hfulg s6 ph\!thuQc lo~i chdt

n

long gQi hf s6nMt ho~c hf s6 GQng [lie nh&t
cua chdt long. Dan vi hqp phap cua M s6 nh61li1
(Ns/rn2); dan vi (mg vai 1~ Ns I m2 gQi Iii Poaza
(P). Tinh nh61 cua chdt long ph\! thuQc vilo nhi~t
dQ chdt long, dQ nh61 gil'lrn dAn khi nhi~t dQ

o

u

tang.

D~i Im;mg 't gQi Iii (mg sudt ti~p (hay (mg sudt rna sat)
't

-','"

T
S

du
dn

(0-8)

=-=11-

Trong thUy h,rccon hay dung h~ s6 nh61 dQng: v.
u = 11

(0-9)

P
Trong do: P - kh6i IUQ1lgrieng.
Dan vi do h~ s6 nh61 dQng v trong M do IUOnghqp phap Iii: rn2/s; dan vi
crn2/s gQi Iii st6c. Cong thuc xac dinh h~ s6 nh61 t6ng quat Iii:
11

=

110

ae+ bt+ 1

Trong do: Ilo - h~ s6 nh61 vai t

=

(0-10)

OOC.

A, b la h~ s6 ph\! thuQc vilo timg chdt long.
D6i vai nuac theo Poaza:

0,0178Po

Jl=----~--

0,00022 t' + 0,0337 t+ 1

Trong do: Po - rn?t dQ cua nU
16

(0-11)


.

Bang 0-2. H~ s6 nhat dQngcua nuac .

~

Nhi~tdQ
(tOC)

°

5
10
12

\)
2

(cm /s)

Nhi~tdQ
(tOC)

\)
2

(cm /s)

Nhi~t dQ
(t°C)

0,D178
0,0152
0,0131

0,0124

15
20
30
40

0,D114
0,0101
0,0081
0,0066

50
70
90
100

\)
.

(cm2/s)
0,0055
0,0051
0,0031
0,0028

Bang 0-3. H~ s6 nhat)l cua mQt s6 chAtcr 200c (dan vi tinh Poaza (P) = 1~ Ns/m2
Nuac

DAutuy~c bin

DAunhan

Galixerin

0,0101

1,5280

1,7200

8,7000

Nhfing lo~i chAt long tuan theo dinh lu~t rna sat trong cua Niu tan neu tren
gQi la chdt long th,!c hay chdt long Niu tan. Mon thuy h,rc nghien CUu chAt long
Niu tan.
D6i vm mQt s6 vAn d~ Thuy Il!c hQc con dimg chdt long ly fu'ang thay th~
chAt long thl!c. ChAt long Iy tuOng la chAt long tuOng tugng, hoan toan khong co
tinh nhat tuc la hoan toan khong co nQi rna sat khi chuy~n dQng.
Khi nghien CUu chAt long & tr~g thai tInh thl khong dn phan bi~t chAt ..
long thl!C hay chAt long Iy tuOng. Nhung khi nghien CUuchAt long thl!c chuy~n
dQng thl pMi xet anh hUOng cua rna sat trong (tinh nhat), con d6i vai chAt long Iy
tUOng chuy~n dQng thl khong pMi d~ c~p d~n anh huiJng cua tinh nh6't.
Cac d~c tinh: co kh6i lugng, co trQng lugng va co tinh nh6't la nhfing d~c
tinh v~t Iy quan trQng nhAt cua chAt long nghlen CUutrong rnon thuy Il!c.
0.5.

L\rC TAc

DVNG VAG CHAT LONG

Mu6n gii'li quy~t mQt bi'li toan thuy Il!c, t~i rnQt thai di~rn cho wac, nguai
ta co I~p b~ng tri tUOng tugng tAt ci'l nhfing phfut ttl chAt long ben trong rnQt rn~t
kin co. TAt ci'l cac h,rctac d\mg len cac phfut ill &ben trong co duQ'c chia thanh hai
lo~i Il!c la: Il!c trong (nQi h,rc) vi'lll!c ngoai (ngo~i Il!c)
0.5.1. H~ n{li I,!c (I'!c trong):
Nhfing phfut ill & ben trong co tac d\lllg len nhau nhfing Il!c timg doi rnQt
can b~ng nhau (theo nguyen Iy tac dVng va phan tac dvng), nhfing Il!c do t~o
thanh rnQt h~ Il!c tuang duang vai s6 khong. Thi dV: Il!c rna sat trong, ap Il!c
trong nQi bQ th~ tich giai h~n b&i m~t co.

T.HU'VIEN
17

TRUONG CAO DANG CONG NGH~
. K!,NH vA THUYLQI MI~N mUNG

Jt

80:

:

.
:


0.5.2. H~ ngOl,li l\l'c (l\l'c ngoai ):
Cac h,rcngoai tac d\lIlgvao ch~t chay chia lam 02 lo~i: !lIe kh6i lU:(Tflghay
19cth~ tich va !lIe mijt.

J. L,!e kh6i lU:(Tflg: la nhUngwang 19c (trQng19c, til wang, di~n truang

.v.v) mc d\lng len tUngphAntil a trong m~t (0, tYl~ vai nhUngyeu t6 th~ tich ch~t
long. Chung ta thuang chi xct nhUng19cth~ tich la frQngIgc, 19cquan tinh.
2. L,!e mijt: la nhUng Igc tac d\lIlg len cac m~t bao quanh kh6i ch~t long ta

dang xct (vi d\l: ap 19c,phan 19cthanh r~n, 19c rna sat). NhUng Igc nay tY I~ v6i
nhUng yeu t6 di~n tich. Mu6n tinh Igc m~t cAnbiet qui lu~t phan b6 cua no tren
m~t din tinh.
CAUH616NT~

1.
Trinh bay nhUng d~c di~m chung cua ch~t long trong nghien
mon thuy 19c.

c(.'1l

2.
Dinh nghia kh6i lugng rieng, trQng lugng rieng. Neu m6i quan
giua kh6i lugng rieng va trQnglugng rieng?
3.

M

T~i sao n6i m~t dQ ch~t long trong thuy 19c duqc coi la khong d6i
khi co sg thay d6i v~ ap su~tva nhi~t dQ?
4.

Phan bi~t ch~t long thgc va ch~t long Iy illang?

5.

Trinh bay v~ h~ s6 nh61:dQngcua ch~t long?

18


CbllO'Dg1. THUY TiNH HQC
nay trinh My khtii ni?m v€ tip sudt thuj tinh, tip l,!c thuj

Chuang
hnh, hai tinh
cMt ClYban cila tip sudt thuy tinh, phuang trinh vi phan ca ban cila cMt long dlmgcan
bang, m(it ddng tip, S,! can bang cila cMt long trl)ng l,!c. Phuang phtip gitii tich va
phuang phtip dd gitii dd xtic d;nh tip l,!c thuy tinh ttic d',mg len m(it tilp xuc phdng hinh
d{lng biit kY, hinh phdng chii nh4t dtiy , thanh cong hinh tr1,ltron duitng sinh nam
ngang. Mrt s6 Mi vi d1,ltinh latin tip sudt va tip IllC thuj tinh.
1.1. KHAI NI~M vE Ap LVC

vA Ap

SUAT THUV TiNH

1.1.1. Khlii ni~mv~ lip I\fCthily tinh
Thuy tinh hQc la mi)t bi) ph~ cua thuy Igc hQc, nghien Clm cac quy lu~t
cua chAt long a tn,mg thai tinh va tac d\mg cua n6 vm v~t rlln.
Xet mi)t kh6i chAt long a tqmg thai tinh (hinh 1-1). Tucrng tm;mg cAt kh6i
chAt long d6 bllng mi)t m~t phllng ABCD my y r6i bo phdn chAt long ben tren.
Mu6n gifr cho phdn duai duQ'Cdin bllng, ta phiti thay tac d\1llg cua phdn tren len
phdn dum bfuIg mi)t h~ Igc tuang duang.

Tren m~t phllng ABCD lAy mi)t di~n tich co. Lgc P

Ia Igc cua phdn tren tac d\1llg len co duQ'c gQi Iii ap Igc thuy

..

tinh tren m~t chiu tac d\lng co.

c

V~y ta c6 khai ni~m sau:
Ap Igc thuy tinh lit ap Igc tUlIng

kg

gifra cac phdn

cua chAt long tinh ho~c chAt long vai v~t rAn, dan vi cua ap
Igc lit (N) hay (KN).

H'",lt 1-1

1.1.2. Khlii ni~mv~ lip suit thoy tinh:
Mi)t m~t c6 di~n tich la co, chiu ap Igc thUy tinh P tac d\lng thi ti s6 P gQi
{i}

Iii ap suAt thuy tinh trung binh.
P

Ptb

( I-I)

=-

co

Giai hl;ln cua ti s6 tren khi di~n tich cua co ti~n d~n 0 gQi la ap suAt thuy
tinh tl;limi)t di~m.

.

P

p= I11.1100-+0

(0

19

(1-2)


Dan vi coo ap sudt: N/cm2, KN/cm2, at, KG/cm2 ho~c met cQt nuac
lat = 9.81 N/ cm2 = 98.1 KN/cm2 = 1 KG/cm2

1.2. HAl TiNH ellA T eo BAN eirA AP SuAT THiry TiNH
1.2.1. Tinh chAt 1:
Ap sudt thily tinh tac dyng thang g6c vai di~n tich chiu
vai di~n tich

va vuong g6c

IlfC

6y.

Ta chia hIe ap suAt thuy tinh (P) t~i di~m 0 lAy tren
m~t phan chia ABCD (hinh 1-2) thanh hai thanh phdn: Pn
theo huang phap tuyen t~i di~m 0 va

't

theo huang tiep

Pn

p

c
A

tuyen.
Thanh phdn

't

co me d\lIlg lam m~t ABCD di

Hinhl-2

chuy~n, nrc la chAt long chuy~n dQng tugia thuyet til dftu, chAt long dang xet i:J tr~g thai tinh nen

't

= O.

Thanh phdn phap tuyen Pn chi co th~ huang vao trong, vi chAt long khong
chbng I~i dugc sue keo rna chi chju dugc suc nen.
V~y ap suAt p t~i di~m 0 chi co thanh phdn phap tuyen Pn va huang vao
trong.
1.2.2. Tinh chAt 2:
Tri s6 ap sudt thily tinh t(li m(jt i1i~m theo m{Jiphuang la nhu nhau.
Ta chQn mQt vi phan di~n tich dS co tiim I va mQt hinh trv vo cimg nM co
tiet di~n thang dS. Daycon I~i hinh trv co di~n tich dS' tam S' hgp vai tf\lC hinh
tf\l mQt goc a bAtky, chi~u cao I I'la mQt vo cung be b~c nhAt (hinh 1-3).
Cac ap suAt thuy tinh va ap l\fc thUy
dF'=p'.dS'!'
tinh p, dP va p', dP' t~i cac m~t dS va dS'
~
tu
$

,dS

--!

-+-dF=p.dS

dP =pdS.
Jrmhl-3

dP' = p'dS'

L\fc th~ tich tac d\mg len hinh trv nay dUng din biing nay la vo cung nho
b~c ba nen bo qua. L~p phuphuI I', ta co phu!

20

-.


dP - dP'cosa.

=0

(1-3)

Vi dS - dS'cosa. = 0 nen
p = p'

(1-4)

Khi chi~u cao I I' ti~n dAn den 0 thi I' ti~n d~n I va d~ng thuc (1-4) van
dUng. Tinh chdt 2 da dm;rc chUng minh.

Noi cach khac ap sudt thuy tinh t~i diem I la m(it d~i IUQ'Ilgvo hu6ng p,
chi ph\! thuQc vao vi tri cua diem I, nghia la trong h~ tQa dQ vuong goc Oxyz thi;

p

=

f(x, y, z)

(1-5)

K~t qua nay' van dung khi diem I & m~t
thanh rlin ti~p xuc vai chdt long.

H

G:

I

Vi dy: Cho be chua nuac & (hinh (1-4), xet
diem A & goc day be chua nuac. Diem A thuQc
goc day be va hai Thanh be. Ap sudt thuy tinh ~i

E

diem A tac d\!ng len day be ABCD va hai m~t
thanh be ADEF, ABGF theo ba hu6ng khac nhau

D

I

B

I
PA(ABCD)

PA(ABEF)

H'U1111-4

nhung co cling mQt tri s6 .
"

PAl ABeD)

1.3. PHUONG

= PAl

ADE F)

= P(ABGE)

TRiNH VI PHAN CO BAN CVA CHAT LONG DUNG

CAN BANG (H~ PHUONG TRiNH 0 LE)
1.3.1. Phucmg trinh vi phan

CO'

ban cua chdt long dUng can bAng:

Ta xet mQt kh6i chdt long hinh l(ip phuong vo cling nho ABCDEFGH co
cac c~nh ox, oy, oz dUng can biing (hinh 1-5). Di~u ki~n can biing Ia tAng hinh
chieu len 3 tf\lc tQa dQ cua cae l\Ic m~t, I\IC the tich tac d\!ng len kh6i do biing
khong.
GQi P la ap sudt tl;ii trQng tam M cua hinh hQp, thi ap sudt t~i trong tam
m~t ADHE biing

[ p+

op
ox]
Ox 2

[p-~:0;],

thi ap sudt t~i trong tam m~t BCGF biing

;gQl. F x I'a th~_.. p h'"an tren

A
. d\!ng I'en mQt
,
tf\lC 0'
, x cua I\IC th e' tIc h' F tac

don vi kh6i IUQ'llgchdt long. Phuong trinh di~u ki~n can biing cua kh6i chdt long
do theo phuong Ox nhu sau:

21