Phan tich chuong Co hoc chat luu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.25 MB, 24 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

MỤC LỤC

A. MỞ ĐẦU ...2

B. NỘI DUNG ...3

I. Đặc điểm chương cơ học chất lưu...3

II. Mục tiêu và nhiệm vụ chương cơ học chất lưu...4

III. Cấu trúc chương cơ học chất lưu...5

IV. Nghiên cứu nội dung kiến thức chương cơ học chất lưu...6

4.1. Một số khái niệm cơ bản...6

4.1.1. Khái niệm chất lưu...6

4.1.1.1. Khái niệm...6

4.1.1.2. Các tính chất của chất lưu...6

4.1.1.3. Chất lưu lí tưởng...7

4.1.2. Khái niệm áp suất ...7

4.1.2.1. Khái niệm ...7

4.1.2.2. Chất lưu ở trạng thái nghỉ. Áp suất thủy tĩnh...9

4.1.3. Khái niệm đường dòng, ống dịng...9

4.1.3.1. Đường dịng...9

4.1.3.2. Ống dịng và phương trình liên tục...11

4.1.3.3. Sự chảy ổn định và không ổn định...11

4.2. Các nguyên lí, định luật...12

4.2.1. Nguyên lý Pa-xcan...12

4.2.2. Định luật Béc-nu-li...14

4.3. Một số ứng dụng của chất lưu trong kỹ thuật...16

4.3.1. Ứng dụng của nguyên lý Pa-xcan...16

4.3.1.1. Máy nén thủy lực...16

4.3.1.2. Máy tích năng...16

4.3.1.3. Máy tăng áp...17

4.3.1.4. Kích...17

4.3.2. Ứng dụng của định luật Béc-nu-li...18

4.3.2.1. Cửa sổ bật mở...18

4.3.2.2. Đo vận tốc chất lỏng. Ống Venturi...18

4.3.2.3. Đo vận tốc của máy bay nhờ ống Pi-tơ...19

4.3.2.4. Lỗ rị trong bể nước...19

4.3.2.5. Lực nâng cánh máy bay...20

4.3.2.6. Bộ chế hồ khí...20

C. KẾT LUẬN...21

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

A. MỞ ĐẦU

Đổi mới phương pháp dạy học theo tinh thần phát huy tính tích cực, chủ động
của học sinh là một vấn đề đang được các cấp, các ngành quan tâm. Ngành giáo dục
và đào tạo đã hoàn tất cơng việc biên soạn chương trình, nội dung sách giáo khoa
nhằm mục đích nâng cao chất lượng giáo dục cho phù hợp với sự phát triển của xã
hội. Vì thế để đáp ứng mục tiêu chung, người giáo viên phải ln tự bồi dưỡng về
phương pháp và hình thức tổ chức dạy học. Muốn làm được điều đó, cần phải
nghiên cứu kĩ cấu trúc chương trình, nội dung kiến thức trong sách giáo khoa. Do
đó, việc nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng là một việc làm quan trọng, cần
thiết đối với mỗi giáo viên.

Nhiệm vụ chính của “Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng” là nghiên cứu
cấu trúc chương trình, nội dung kiến thức và cách thể hiện nội dung kiến thức đó
trong sách giáo khoa vật lí theo chuẩn kiến thức, kĩ năng.

Đối tượng của “Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng” là chương trình và
sách giáo khoa vật lí phổ thơng theo chuẩn kiến thức và kĩ năng.

Cơ sở của nghiên cứu chương trình bao gồm các kiến thức về vật lí đại cương,
vật lí lí thuyết và vật lí kĩ thuật, những kiến thức về lí luận dạy học bộ mơn, những
kiến thức về triết học, về tâm lí học và về giáo dục học.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

B. NỘI DUNG

I. Đặc điểm của chương “Cơ học chất lưu”

1.1. Đặc điểm

Chương “Cơ học chất lưu” ở lớp 10 NC được trình bày riêng một chương
(cịn SGK CB thì khơng có) có một phần được trình bày trong chương trình cơ học
lớp 8. Song, có tính chất hồn chỉnh và đề cao rõ rệt, khơng chỉ đi sâu vào bản chất
vật lí mà còn chú ý nâng cao mức định lượng. Hơn nữa chương trình cịn quan tâm
nhiều đến những ứng dụng kỹ thuật của chất lưu (đó là các ứng dụng của nguyên lí
Paxcan, định luật Béc-nu-li).

Các kiến thức cơ bản trong phần cơ học chất lưu gồm các khái niệm cơ bản
(Khái niệm: chất lưu, áp suất, khối lượng riêng, đường dòng, ống dòng). Các
nguyên lý, định luật (Nguyên lý Pa-xcan, nguyên lý Acsimet, Định luật Bec-nu-li).
Và một số ứng dụng của chất lưu trong kỹ thuật. Tuy nhiên trong chương “Cơ học
chất lưu” SGK VL 10NC khơng trình bày khái niệm chất lưu, khái niệm khối lượng
riêng và nguyên lí Acsimet.

1.2. Vị trí và yêu cầu dạy học

SGKNC trình bày chương “Cơ học chất lưu” sau chương “Các định luật bảo
toàn”. Ở đây xem các định luật bảo toàn là tổng quát nên áp dụng được cho chất
lỏng và chất khí (chất lưu). Cơ học chất lưu áp dụng các kiến thức đã học ở các
phần (động lực học chất điểm, tĩnh học vật rắn, các định luật bảo toàn) để nghiên

cứu về chất lưu, tức là mọi chất lỏng, chất khí khơng nén được và chảy thành dòng.

Học sinh đã được học về áp suất trong lòng chất lỏng và định luật Acsimet ở
lớp 8. Do đó, chỉ cần nhắc lại một vài điều cần thiết như cơng thức tính áp suất, áp
suất phụ thuộc vào độ sâu, tại mọi điểm trong lòng chất lỏng áp suất là như nhau
theo mọi phương để nhấn mạnh vào nội dung của ngun lí Pa-xcan, khơng chứng
minh mà chỉ giải thích như trong bài học.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

II. Mục tiêu, nhiệm vụ chương “Cơ học chất lưu”

2.1. Mục tiêu dựa trên chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình
Kiến thức

- Nêu được áp suất thủy tĩnh là gì và các đặc điểm của áp suất này.
- Phát biểu và viết được hệ thức của nguyên lí Pa-xcan.

- Nêu được chất lỏng lí tưởng là gì, ống dịng là gì. Nêu được mối quan hệ
giữa tốc độ dòng chất lỏng và tiết diện của ống dòng.

- Phát biểu được định luật Béc-nu-li và viết được hệ thức của định này.
Kĩ năng

- Vận dụng nguyên lí Pa-xcan để giải thích được nguyên lí hoạt động của máy
nén thủy lực.

- Vận dụng định luật Béc-nu-li để giải thích nguyên tắc hoạt động của một số
dụng cụ như máy phun sơn, bộ chế hồ khí...

- Vận dụng được định luật Béc-nu-li để giải một số bài tập đơn giản.
2.2. Nhiệm vụ

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

III. Cấu trúc chương “Cơ học chất lưu”

Cơ

học

chất

lưu

Áp suất thủy tĩnh

Nguyên lí
Paxcan

Ứng dụng

- Đo áp suất tĩnh và áp suất toàn phần
- Đo vận tốc chất lỏng

- Đo vận tốc máy bay nhờ ống Pi-tô
- Một vài ứng dụng khác

+ Lực nângcánh máy bay
+ Bộ chế hịa khí

+…

Sự chảy thành
dịng của chất
lỏng và chất khí

Định luật
Béc-nu-li

Khái niệm

Đặc điểm

Ứng dụng

- Máy nén thủy lực
- Máy tích năng
- Máy tăng áp
- Kích

. ………

Chất lỏng lí tưởng

Khái niệm đường
dòng, ống dòng

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

IV. Nghiên cứu nội dung kiến thức chương “Cơ học chất lưu’’
4.1. Một số khái niệm cơ bản

- Khái niệm chất lưu
- Khái niệm áp suất

- Khái niệm đường dòng, ống dòng
4.1.1. Khái niệm chất lưu

4.1.1.1. Khái niệm

Chất lưu bao gồm các chất lỏng và chất khí. Về mặt cơ học, một chất lưu có
thể quan niệm là một mơi trường liên tục tạo bởi các chất điểm liên kết với nhau
bằng những nội lực tương tác [ 5].

4.1.1.2 Các tính chất của chất lưu

Các tính chất của chất lưu cần được kể đến khi khảo sát: khơng có hình dạng
nhất định, tính nén được, độ nhớt và sức căng bề mặt.

a. Chất lưu khơng có hình dạng nhất định như một vật rắn.

Chất lưu là chất có tính dễ chảy, thể tích cũng như hình dạng của chúng có thể
bị thay đổi dưới ảnh hưởng của lực ngồi [1].

b. Tính nén được

Tính nén được thể hiện thơng qua sự thay đổi khối lượng riêng hoặc thể tích
của chất lưu. Đối với chất lưu, đặc biệt là chất khí, tính nén được phụ thuộc vào áp
suất và nhiệt độ.

Khối lượng riêng của chất khí tăng rất nhanh theo áp suất (chất lưu dễ nén).
Khối lượng riêng của chất lỏng không tăng theo áp suất (chất lưu khó nén).
c. Tính nhớt

Nhớt là tính chất chống lại sự dịch chuyển của chất lưu. Khi chất lưu chuyển
động, giữa các phần tử của chúng hay các lớp của nó chuyển động với những vận
tốc khác nhau, nên giữa chúng xuất hiện lực tương tác gọi là lực nội ma sát hay lực

nhớt. Lực nhớt tác dụng lên bề mặt tiếp xúc các phần tử.

Các thí nghiệm do Newton tiến hành trên chất lỏng và chất khí cho thấy lực
ma sát nhớt tỉ lệ với vận tốc tương đối giữa các phần tử.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Chất lỏng chảy ra khỏi ống truyền dịch không thành một dòng liên tục mà nhỏ
từng giọt. Một chiếc kim khâu thoa mở nếu được đặt cẩn thận có thể nằm n trên
mặt nước mà khơng bị chìm. Nước đọng thành giọt trên mui xe hơi trơn láng chứ
không lan ra. Tất cả những hiện tượng này và nhiều hiện tượng khác có tính chất
của lớp ngồi, phân cách chất lỏng với một chất nào đó.

4.1.1.3. Chất lưu lý tưởng

Khi giải một bài toán thường bỏ qua ma sát. Một điều được chấp nhận ngầm
là nếu kể cả ma sát thì bài tốn sẽ trở thành q khó. Đó cũng là trường hợp ở đây.
Chuyển động của chất lưu thực là phức tạp và chưa được hiểu đầy đủ. Thay vào đó,
chúng ta nghiên cứu chuyển động của một chất lưu lí tưởng, nghiên cứu đơn giản
hơn về mặt tốn học. Tuy các kết quả của chúng ta khơng thể hoàn toàn phù hợp với
kết quả của chất lưu có thực, chúng vẫn khá gần, đủ để có thể sử dụng được.

Một chất lưu gọi là lý tưởng khi chất ấy hồn tồn khơng nén được và trong
chất ấy khơng có các lực nhớt. Một chất lưu khơng lý tưởng gọi là một chất lưu
thực.

Như vậy, mọi chất lưu đều là chất lưu thực. Tuy nhiên, một chất lỏng rất lưu
động (khơng nhớt) có thể tạm coi như chất lưu lý tưởng. Ngoài ra, lực nội ma sát
chỉ xuất hiện trong chất lưu chuyển động, vậy một chất lưu ở trạng thái nằm n có
gần đầy đủ các tính chất của một chất lưu lý tưởng.

Chất lưu lý tưởng đang chuyển động thoả mãn các tính chất

Chảy ổn định: Trong sự chảy ổn định hay chảy thành lớp, vận tốc chất lưu tại
bất kỳ điểm cố định nào cũng không thay đổi theo thời gian cả về độ lớn lẫn về
hướng.

Chất lưu không chịu nén: khối lượng riêng của nó khơng đổi.
Chất lưu khơng nhớt: trong chất lưu khơng có lực nhớt.
Dịng khơng xốy: vận tốc dịng chảy ổn định.

4.1.2. Khái niệm áp suất 
4.1.2.1. Khái niệm

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

lượng mà lò xo (đã được chia độ) bị nén, và do đó ghi được cường độ ∆F của lực
tác dụng vào pittông. Ta định nghĩa áp suất do chất lưu tác dụng vào pittông là

(1)
Hình 1(a). Một bình

chứa đầy chất lưu, chứa một
cảm biến áp suất nhỏ, có chi
tiết trình bày ở hình b. Áp
suất đo bằng vị trí tương đối
của pit- tơng trong cái cảm
biến. Ở một vị trí đã cho, áp
suất khơng phụ thuộc vào sự
định hướng của cảm biến.

Hình 1

Theo lí thuyết, áp suất tại một điểm bất kì nào trong chất lưu cũng là giới hạn

của tỉ số này, khi diện tích của pittơng, có tâm tại điểm đó được làm càng ngày càng
nhỏ. Tuy nhiên, nếu lực là đồng đều trên cả diện tích phẳng S, thì ta có thể viết
phương trình (1) là

Bằng thực nghiệm, người ta thấy rằng áp suất p được định nghĩa bằng phương
trình (1) có cùng một giá trị tại một điểm cho trước trong một chất lưu ở trạng thái
cân bằng, bất kể cái cảm biến áp suất hướng thế nào. Áp suất là một đại lượng vơ
hướng, khơng có tính chất nào phụ thuộc hướng. Đúng là lực tác dụng vào pittông
của cái cảm biến áp suất là một đại lượng vectơ, nhưng phương trình (1) chỉ đụng
đến cường độ của lực là một đại lượng vô hướng.

Đơn vị của áp suất trong hệ đơn vị SI là Pascal (Pa). Paxcan liên hệ với vài
đơn vị áp suất thơng dụng khác (ngồi hệ SI) như sau:

1atm = 1,013.105Pa=760 torr=14,71b/in2

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Torr (để lưu niệm Evangelius Torricelli, người sáng chế cái phong vũ biểu
thủy ngân năm 1674) được gọi hình thức là milimet thủy ngân (mmHg). [4]

4.1.2.2. Chất lưu ở trạng thái nghỉ. Áp suất thủy tĩnh

Xét một chất lỏng ở trạng thái cân bằng tĩnh trong một bình chứa (hình 2).
Xem một phần chất lỏng đó là hình trụ, tiết diện S. Chọn trục Oy có gốc tại mặt
thống và hướng xuống dưới. Tọa độ của đáy trên là y1, của đáy dưới là y2. Chiều
cao của hình trụ là y2- y1 = h.

Hình trụ này nằm cân bằng, do đó ta có: F1 - F2 + P = p1S - p2S + P = 0.

Trong đó p1S là lực nén từ trên xuống, - p2S là lực đẩy từ dưới lên. P là trọng
lượng hình trụ, P=ρgS (y2- y1), với y2- y1là chiều cao hình trụ, ρ là khối lượng riêng

của chất lỏng. Công thức trên viết được là: p1 - p2 + ρg (y2- y1) = 0.

Lấy y1 = 0 tại mặt thoáng của chất lỏng, khi đó p1 = pa là áp suất khí quyển ở

mặt thoáng của chất lỏng, y2 = h. từ cơng thức trên ta có: p = p2 =pa + gh (2)

Hình 2. Chất lỏng nằm ở trạng thái tĩnh. Các lực đặt lên hình trụ

p cịn gọi là áp suất thủy tĩnh hay áp suất tĩnh của chất lỏng ở độ sâu h và tích số
gh

 . Cơng thức (2) nói lên rằng áp suất tĩnh của chất lỏng ở độ sâu h phụ thuộc vào
áp suất khí quyển và tích số gh. Tích số gh bằng trọng lượng của một cột chất
lỏng có chiều cao h và tiết diện bằng 1cm2. Tích số này cho biết độ chênh lệch áp

suất ở một điểm có độ sâu h với áp suất một điểm trên mặt thoáng của chất lỏng.
4.1.3. Khái niệm đường dòng, ống dòng

4.1.3.1. Đường dòng

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

đổi, cả về độ lớn lẫn về hướng, trên hình 3 véc tơ vận tốc của nó tại một điểm bất kì
bao giờ cũng tiếp tuyến với đường dịng tại điểm ấy. Các đường dịng khơng bao
giờ cắt nhau: nếu chúng cắt nhau, thì một hạt chất lưu khi đi tới giao điểm sẽ phải
có hai vận tốc khác nhau cùng một lúc, đó là một điều khơng thể có được. [4]

Hình 3. Một hạt chất lưu P vạch ra
một đường dịng, khi nó chuyển động. vận
tốc của hạt tiếp tuyến với đường dịng tại
mọi điểm.

Hình 4. Ơtơ trong phịng thí nghiệm
của hãng sản xuất. Người ta tạo ra những
luồng khí thổi vào ơtơ để nghiên cứu hình

dạng thích hợp

Hay định nghĩa khác : Khi chất lỏng chảy ổn định, mỗi phân tử của chất lỏng
chuyển động theo một đường nhất định gọi là đường dòng [5].

Khi chất lỏng bao quanh vật thì đường
dịng bị tách ra ở cạnh vật. Điểm tại đó có sự
tách xảy ra (trên hình 5) điểm P1 được gọi là

điểm tới hạn phía trước. Ở phần đi của vật,
tại điểm tới hạn phía sau P2, đường dịng lại

khép lại. Tại các điểm tới hạn vận tốc Hình 5

của dịng đối với vật bằng khơng.
Tính chất đường dịng

Nơi ống hẹp các đường dịng xít nhau, nới ống rộng các đường dịng thưa hơn
(hình 6).

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Hình 6. Ống dịng, đường dịng

4.1.3.2. Ống dịng và phương trình liên tục

Tập hợp những đường dòng tựa lên một đường cong kín gọi là ống dịng. Hay
có định nghĩa khác ống dòng là một phần của chất lỏng chuyển động có mặt biên

tạo bởi các đường dịng. Khi chất lỏng chuyển động trong một cái ống thì bản thân
ống đó là một ống dịng [5].

Như vậy, trong các đường dịng trên hình 5 ta có thể tách riêng một ống dòng
mà mặt biên của chúng tạo bởi các đường dịng. Một ống như vậy có tác dụng như
một cái ống thật vì một hạt chất lưu bất kỳ đã đi vào trong ống thì khơng thể thốt
ra qua các vách ống, nếu nó thốt được thì ta sẽ có trường hợp các đường dịng cắt
nhau.

Hình vẽ 6 trình bày hai tiết diện thẳng, diện tích S1 và S2 trên một ống dòng

mỏng. Tại tiết diện S2 chất lưu chuyển động với tốc độ v2, tại tiết diện S1 chất lưu

chuyển động với tốc độ v1. Trong khoảng thời gian tchất lưu chuyển động từ tiết

diện S1 đến tiết diện S2. Trong khoảng thời gian này một hạt chất lưu sẽ chuyển

động một khoảng nhỏ v t1 và một thể tích Vcủa chất lưu cho bởi V S v t1 1 sẽ
đi qua tiết diện S2. Vì chất lưu khơng nén được và khơng thể tạo ra hoặc tiêu hủy.

Do đó, trong cùng một khoảng thời gian, cùng một thể tích chất lưu phải đi qua tiết
diện S2, lúc đó V S v t2 2 . Từ đó, suy ra S v1 1S v2 2

Như vậy, dọc theo ống dòng A Sv c  onst (3)

Phương trình (3) gọi là phương trình liên tục đối với dịng chất lưu. Nó cho
thấy rằng dòng chất lưu trong các phần hẹp của ống dịng thì chảy nhanh hơn và ở
đó các đường dịng ở gần nhau hơn.

Lưu ý

Hệ thức liên hệ giữa vận tốc dịng chảy và diện tích tiết diện ngang của dịng
chỉ đúng khi chất lỏng là khơng nén được. Nếu áp dụng cho chất khí thì chỉ đúng
khi chất khí cũng chảy thành dòng.

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

4.1.3.3. Sự chảy ổn định và không ổn định

- Sự chảy được gọi là ổn định nếu tại mọi nơi có vận tốc khơng đổi về độ lớn
và về hướng, hay tại mọi thời điểm ta đều quan sát được cùng hình ảnh về sự chảy.

- Nhưng khi có một vật nào đó chuyển động trong một chất lỏng đứng n thì
sự chảy khơng cịn ổn định nữa gọi là sự chảy khơng ổn định [6].

4.2. Các nguyên lý, định luật
4.2.1. Nguyên lý Pa-xcan

Khi bạn bóp một đầu tuýp kem đánh
răng, là bạn đang theo dõi hoạt động của
nguyên lý Pa-xcan đấy. Nguyên lý này được
Blaise Pascal (Pa-xcan) nêu lên một cách rõ
ràng, lần đầu tiên vào năm 1652. Nội dung
nguyên lý : Một độ biến thiên áp suất tác
dụng vào một chất lưu nhốt chặt được
truyền không thuyên giảm cho mọi phần

của chất lưu và cho thành bình chứa [4]. Blaise Pascal (1623 -1662)

Chứng minh nguyên lý Pascal [4]

Ta xét trường hợp chất lưu là một

chất lỏng khơng chịu nén, chứa trong một
hình trụ cao, như hình 7.

Hình trụ được đậy bằng một pittơng,
trên đó có một hộp đạn chì nằm n. Khí
quyển, cái hộp và các viên đạn tác dụng
một áp suất png vào pittông. Do đó, trên

chất lỏng áp suất p tại một điểm bất kỳ P
trong chất lỏng là ppng gh . Ta thêm
một ít đạn chì vào pittông, để làm cho png

tăng thêm một lượng png.

Hình 7

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Nguyên lý Pascal và đòn bẩy thuỷ tĩnh

Nguyên lý Pascal làm cơ sở cho đòn bẩy thuỷ tĩnh.

Khi hoạt động, giả sử một lực có cường độ F tác dụng hướng xuống vào
pittơng bên nhánh trái, có diện tích Si. Một chất lỏng khơng chịu nén trong dụng cụ,

khi đó tác dụng một lực hướng lên có độ lớn F0 vào pittơng bên nhánh phải có diện

tích S0 (hình 8).

Để giữ cho hệ cân bằng, phải
tác dụng một lực ngồi, hướng xuống,
cường độ FV vào pittơng ra. Lực Fi tác

dụng vào bên trái và lực FV tác dụng

vào bên phải gây ra độ tăng áp suất
p

 của chất lỏng, được cho bởi:

0
0
0
i V
V i
i i

F F S

p F F F

S S S

      (4)

Phương trình (4) cho thấy lực
F0 tác dụng lên tải có thể lớn hơn lực

tác dụng vào Fi nếu S0 > Si.

Hình 8. Một cách bố trí địn bẩy thuỷ tĩnh
Nếu chúng ta cho pittông chuyển động đi xuống một đoạn di thì pittơng ra

chuyển động đi lên một đoạn d0 sao cho cùng thể tích V của chất lỏng khơng chịu

nén bị chuyển động trong cả hai pittơng. Khi đó V = Sidi = S0d0 suy ra 0

0
i
i
S
d d
S


Biểu thức trên cho thấy rằng nếu S0 > Si thì pittơng ra chuyển động một

khoảng nhỏ hơn so với pittông vào.

Từ các cơng thức trên, ta tính cơng ra: 0
0 0

W=F ( )( i)

i i i i

i

S S

d F d F d

S S

 

(5)
Nhận xét: công W thực hiện trên pittông vào bởi lực đặt vào thì bằng cơng
thực hiện trên pittơng ra khi nâng tải đặt trên nó.

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

áp dụng để nâng một chiếc ôtô. Công cụ ứng dụng nguyên lý này gọi là đòn bẩy
thuỷ tĩnh.

4.2.2. Định luật Bec-nu-li cho ống dòng nằm ngang
Đây là định luật cơ bản của động học chất lưu lý tưởng
Nội dung định luật: Nếu tốc

độ của hạt chất lưu tăng khi nó đi
theo một đường dịng, thì áp suất
của chất lưu phải giảm và ngược
lại [5]. Phương trình Béc-nu-li:

onst
2

p v gz c (6)

Phương trình Béc-nu-li chỉ
đúng đối với chất lưu lý tưởng.
Nếu có mặt các lực nhớt, thì thế
năng sẽ xuất hiện, phương trình
Béc-nu-li khơng cịn đúng nữa.

Daniel Bernoulli (1700 – 1782).
Ông là nhà bác học người Thụy Sĩ

Chứng minh

Xét một khối chất lưu ABCD chuyển động trong một ống dòng nhỏ giới hạn
bởi hai tiết diện (AB) = S1 và (CD) = S2 ( hình 9).

Gọi v1, v2 lần lượt là vận tốc chất lưu tại (AB) và (CD)

z1, z2 là các độ cao của hai vị trí (AB) và (CD)

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Trong khoảng thời gian t khối chất lưu (ABCD) chuyển đến vị trí
(A’B’C’D’). Vì khơng có lực ma sát (chất lưu lý tưởng) nên công của áp lực bằng độ

biến thiên cơ năng của khối chất lưu.

Áp lực tại (AB) là p S1 1, tại (CD) là p S2 2. Công của áp lực tác dụng lên khối
chất lưu trong quá trình chuyển động từ (ABCD) đến (A’B’C’D’) là :

A =(p S1 1).AA - (p 2S CC2) 

Độ biến thiên cơ năng của khối chất lưu trong quá trình đó là :

' ' ' ' ABCD

W=W B C D W

 

Nhưng (ABCD) và (A’B’C’D’) có phần chung là (A’B’CD), do đó có thể viết

' ' ABA' '

W=WCDC D W B

  , trong đó ' '

'
' 2

2 2 2 2

CDC

W ( . ) ( . )

D   S CC v  S CC gz

' '

'
' 2

1 1 1 1

ABA

W ( .AA ) ( .AA )

B   S v  S gz

Ta có W= A, do chất lưu không nén đượcS1.AA' S2.CC' nên suy ra

2 2

2 2 1 1 1 2

2 2

2 2 2 1 1 1

1 1

( )

2 2

1 1

2 2

v gz v gz p p

hay

p v gz p v gz

   

    

   

Vậy với chất lưu lý tưởng chuyển động trong trọng trường đều thì
2

1
2

p v gzhằng số (đpcm) [6].

Trường hợp chất lưu chảy trong ống dòng nằm ngang z1 = z2 thì

2 2

1 1 2 2

1 1

2 2

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

Hình 10. Chất lưu chảy trong ống nằm ngang

4.3. Một số ứng dụng của chất lưu trong kỹ thuật
4.3.1. Ứng dụng của nguyên lý Pa-xcan

Nguyên lý Pa-xcan được ứng dụng nhiều trong kỹ thuật và đời sống như máy
nén thuỷ lực, máy nâng vật có trọng lượng lớn, phanh thuỷ lực trong các xe máy,
ôtô, máy ép dùng chất lỏng.

4.3.1.1. Máy nén thủy lực
Máy nén thuỷ lực là một thiết
bị dùng để tạo ra những sức ép lớn
dựa trên nguyên lý Pa-xcan. Cấu tạo
của máy gồm hai xilanh chứa đầy
chất lỏng (dầu), đáy thông nhau, một
xilanh có tiết lớn hơn một xilanh kia.
Trong hai xilanh có hai pittông
chuyển động ngược chiều nhau. Khi
tác dụng lên pit-tơng nhỏ một lực F1

thì pit-tơng lớn bị đẩy lên một lực F2

Hình 11. Sơ đồ máy nén thuỷ lực

lớn gấphàng trăm lần F1. Thường dùng để ép nước quả, ép giấy, ép gỗ hay dùng để

nâng một chiếc ơtơ như hình 11. [5]
4.3.1.2. Máy tích năng

Cơng dụng: thường kèm theo
máy ép thủy lực, khi máy bơm dầu
vào, máy ép làm việc chưa hết công
suất, hoặc trong hành trình khơng
làm việc của máy ép thì bơm tích
lũy bổ sung thêm cho năng lượng
máy bơm khi cần thiết (hình 12)

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

vào xilanh, nâng pit-tơng P trên đó
có xà ngang K để treo quả tạ lên độ
cao h. [7]

Hình 12. Máy tích năng

4.3.1.3. Máy tăng áp

Công dụng: thường kèm theo máy
tích năng để tăng áp suất cho dầu từ
máy tích năng cung cấp ra trước khi

đưa vào máy ép thủy lực (hình 13 )

Sơ đồ, nguyên lí làm việc: chất
lỏng có áp suất p1 được đưa từ máy tích

năng hoặc bơm vào xilanh qua lỗ 1,
làm cho pittông A bị đẩy lên. Chất lỏng
cũng chảy qua lỗ 2 (rỗng ruột) và bị
pittơng C nén, do đó áp suất tăng lên
thành p2. Đáy pittơng C có lỗ 3 dẫn

chất lỏng với áp suất đã được tăng lên

P2 đến ống nối vào máy ép. [7] Hình 13. Máy tăng áp

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Các kích ơ tơ thường được chế tạo
theo kiểu máy ép thủy lực (hình ) bao
gồm các bộ phận sau đây:

1. pittông không chuyển động.
2. xilanh dưới.

3. thân kích (đồng thời là bình chứa
dầu).

4. cần điều khiển kích, bơm dầu từ
bình 3 qua xilanh 2.

5. van hút dầu vào bơm.

6. van nâng kích (đẩy dầu từ bơm
qua xilanh dưới).

7. van hạ kích. [7]

Hình 14. Kích ơ tơ

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

4.3.2. Ứng dụng định luật Bec-nu-li
4.3.2.1. Cửa sổ bật mở

Nếu một cơn gió mạnh thổi qua trước một của sổ, thì áp suất bên ngồi cửa sổ bị
giảm và kính cửa sổ có thể vỡ ra phía ngồi. Cơ chế này có tác dụng làm cho những
mái bằng phẳng của các tồ nhà bị thổi bay lên. Khi có bão ít nhất một phần mái nhà
bị đẩy lên bởi áp suất của khơng khí bị giam trong nhà. Tuy mái nhà được thiết kế để
chống đỡ nổi một độ chênh lệch áp suất hướng xuống tương đối lớn, chúng lại nhiều
khi khơng được dự tính để chống đỡ một độ chênh lệch áp suất lớn, hướng lên. [4]

4.3.2.2. Đo vận tốc chất lỏng. Ống Venturi

Lưu lượng kế Venturi là dụng cụ để đo tốc độ dòng chảy của một chất lưu trong
một cái ống. Ống được gắn giữa hai tiết diện của ống như hình 15. [4] [5]

Hình 15. Một ống đo Ven-tu-ri được nối giữa hai tiết diện của một cái ống, để đo
tốc độ chất lưu chảy trong ống

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

luật bảo tồn dịng) ta tính được
2
2 2
2
( )

s p
v
S s




 (8), trong đó

là khối lượng riêng

của chất lưu.

4.3.2.3. Đo vận tốc của máy bay nhờ ống Pi-tô

Dụng cụ đo vận tốc của máy bay gọi là ống Pi-tơ (hình 16), được gắn vào cánh
máy bay. Dịng khơng khí bao quanh ống như hình vẽ. Vận tốc chảy vng góc với tiết
diện S của một nhánh ống chữ U. Nhánh kia thông ra một buồng có các lỗ nhỏ ở thành
bên để cho áp suất của buồng bằng áp suất tĩnh của dịng khơng khí tức là vận tốc của
máy bay. [5]

4.3.2.4. Lỗ rò trong bể nước
Một bể nước được tạo ra một lỗ
ở cách mặt nước phía dưới một đoạn
h. Tính cơng thức vận tốc của nước
thốt ra khỏi lỗ? Chọn mức nước của
lỗ làm mốc để đo độ cao và áp suất
phía trên bể nước và áp suất của lỗ

đều là áp suất khí quyển. Áp dụng Hình 17: Lỗ rị trong bể nước

phương trình Bec-nu-li ta được: [4]

2 2

1 1

2 2

A A A B B B

p  v gz p  v gz trong đó pA = pB = p0, vA = 0, zA = h, zB = 0

(mốc thế năng). Vậy tốc độ nước chảy ra khỏi lỗ là v 2gh đây cũng chính là cơng
thức tính vận tốc của một vật đạt được khi rơi từ trạng thái nghỉ khi rơi được quãng
đường h.

P0

y=0
P0

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

4.3.2.5. Lực nâng cánh máy bay

Hình 18. Lực nâng cánh máy bay

Hình vẽ 18 trình bày các đường dịng xung quanh cánh một máy bay đang
chuyển động. Giả sử rằng khơng khí tiến lại gần theo phương ngang từ bên phải, với

vận tốc va1



. Góc chếch lênh của cánh gọi là góc đụng làm cho dịng khơng khí bị ngoặt
xuống, dịng này có vận tốc va2



. Như vậy, cánh tác dụng một lực vào dịng khí để đẩy
nó ngoặt xuống. Theo định luật III Niutơn, dịng khí phải tác dụng một lực bằng và
ngược chiều vào cánh. Thành phần thẳng đứng của lực Ftác dụng vào cánh gọi là lực
nâng, còn thành phần nằm ngang là lực cản cảm ứng. [4] [5]

4.3.2.6. Bộ chế hồ khí

Bộ phận trong các động cơ đốt trong, tạo nên hỗn hợp khơng khí và xăng. Gồm
bầu chứa xăng A có phao P để giữ mực xăng ln ngang dầu, kim phun G. Khơng khí
đi tới chỗ thắt lại của ống thì áp suất giảm, xăng bị hút lên và phân tán thành giọt nhỏ
hồ lẫn với khơng khí thành hỗn hợp đi vào xi lanh [2], [5]

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

C. KẾT LUẬN

Nghiên cứu chương trình Vật lí phổ thông là việc làm quan trọng, cần thiết đối
với mỗi giáo viên vật lí. Qua việc xác định và phân tích những kiến thức cơ bản trong
chương “Cơ học chất lưu” bản thân đã làm rõ được các nội dung sau:

Các khái niệm cơ bản.
- Khái niệm chất lưu.
- Khái niệm áp suất.

- Khái niệm đường dòng, ống dòng.
Các nguyên lí, định luật.

- Nguyên lí Paxcan.
- Định luật Béc-nu-li.

Các ứng dụng của cơ học chất lưu trong kỹ thuật.

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

D. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Dương Trọng Bái – Vũ Thanh Khiết, Từ điển Vật lý phổ thông, Nhà xuất bản
Giáo Dục, 2004.

2. Lương Duyên Bình, Vật lý đại cương- tập 1, Nhà xuất bản giáo dục, 1998.
3. Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, Chương trình bộ mơn Vật lý cấp THPT, Nhà xuất
bản Giáo Dục, 2006.

4. David Halliday- Robert Resnick- Jearl Walker- (Ngô Quốc Quýnh (dịch), Cơ
sở vật lý - tập 2, Nhà xuất bản GD, 1996.

5. Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên) và một số tác giả, Sách giáo khoa; Sách
giáo viên Vật lý 10 Nâng cao, Nhà xuất bản giáo dục, 2006

6. Lê Công Triêm, Phân tích chương trình Vật lý phổ thơng, Nhà xuất bản ĐHSP
Huế, 2006.

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24></div>