CƠ HỌC CHẤT LƯU – CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁU TRONG HỆ TUẦN HOÀN ppt

CƠ HỌC CHẤT LƯU – CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁU TRONG HỆ TUẦN HOÀN... Mục tiêuhọc chất lưu phương trình liên tục – phương trình Bernoulli và ứng dụng Poiseuille , phân tích ảnh hưởng của độ nhớ

CƠ HỌC CHẤT LƯU –

CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁU

TRONG HỆ TUẦN HOÀN

Mục tiêu

học chất lưu

phương trình liên tục – phương trình

Bernoulli và ứng dụng

Poiseuille , phân tích ảnh hưởng của độ nhớt đến sự chuyển động của chất lỏng thực

máu trong cơ thể

I/ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

2- Khối lượng riêng và áp suất :

Khối lượng riêng của chất lưu tại M là :

đồng chất

không nén được

dm :khối lượng của chất lưu chứa trong dV

dm dV

kg / m V

ρ =

dm dV

kg / m V

ρ =

dm dV

ρ =

+ Đặc biệt : áp súât tại một điểm M trong chất lưu là một

đại lượng vô hướng

n

dF p

II/ TĨNH HỌC CHẤT LƯU

Lấy một khối chất lưu lý tưởng,

nằm yên,trong trọng trường đều

Chọn z1 = 0( mặt thoáng) , p1= p0 = 1 atm ( áp suất khí

Áp suất ở độ sâu h là :

Do ρ, g không đổi nên áp suất thủy tỉnh p tăng theo

z

z1

z2p

p1

F2 = p2S

P = mg

F1 = p1S

• Một thùng Tono chứa đầy nước đóng kín rồi nối lên trên một

ống dài có tiết diện nhỏ.Đến lượt đổ nước vào ống: Áp suất

chênh lệch Δp= ρgh mang vào cho nước phụ thuộc chiều cao

của mực nước trong ống mà không phụ thuộc tiết diện ống.

Chẳng hạn, với một ống đường kính 1 cm , chỉ cần đổ một lít

nước vào ống thì cột nước đã cao 10 m , điều đó đã tạo ra

một chênh lệch áp suất khoảng 105 N/m2 ( tương tự ta lặng

sâu xuống 10 m nước ),có thể vỡ thùng Tô nô.

Thùng tô nô PASCAL

hhh

⇒ pc > pA : Khi mở nút ,chất lỏng chảy ra ngoài

Giải:

Dầu - Nước bên nhánh trái (dưới mặt

thoáng của dầu,một khoảng l+d)

Bài toán :

Một ống hình chữ U chứa hai chất lỏng cân bằng tĩnh

của dầu?

d l

Dầu

Nước

Mặt phân cách

(H 4)

• Gọi pp là áp suất bên nhánh phải ngang cùng mức với mặt tiếp xúc trên (dưới mặt thoáng

của nước một khoảng là l) ta lại được :

2/ Định luật Pascal :

a- Phát biểu:

Một độ biến thiên áp suất tác dụng vào một chất lưu bị giam kín, được truyền không

thuyên giảm cho mọi phần của chất lưu và cho thành bình

b- Đòn bẫy thủy tỉnh(máy ép thủy lực):

F p

S

=

F1

S1

F2

F p

Biến đổi lực nhỏ thành một lực lớn hơn bao nhiêu lần thì quảng đường dịch chuyển nhỏ

hơn bấy nhiêu lần

(Công A= F2d2 = F1d1 là không đổi :đòn bẫy thủy tĩnh )

Ứng dụng : máy ép , con đội ……

3/ Nguyên lý Archimede

a- Phát biểu :

Một vật nhấn chìm hoàn toàn hoặc

một phần trong một chất lưu sẽ chịu

tác dụng của một lực nổi (lực đẩy

Nướ c Nướ c

Gỗ

0

nướ c

b- Sự cân bằng của vật nổi :

Một vật nhúng chìm trong chất lưu thì có thể xảy ra 3

P thì vật nằm cân bằng trên mặt chất lưu )

Bài toán :

tảng băng có tỷ lệ là bao nhiêu ?

Giải :

Gọi V là thể tích toàn phần của tảng băng thì

III/ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU LÝ TƯỞNG

1/ Các khái niệm

• Đường dòng : Là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với vecto vận tốc của

phân tử chất lưu tai điểm đó

+ Quy ước :đường dòng thưa = vận tốc bé

đường dòng dày = vận tốc lớn

+ Đường dòng không cắt nhau

• Ống dòng : Là tập hợp các đường dòng tựa trên một đường cong kín

• Trạng thái dừng :

Là trạng thái chất lưu chuyển động sao cho vận tốc

của các phần tử chất lưu tại mỗi vị trí nhất định đều

không đổi theo thời gian

Xét khối chất lưu lý tưởng, chuyển động trong một ống

dòng ở trạng thái dừng

Vận tốc v của dòng chảy tỷ lệ nghịch với tiết diện

thẳng S của ống dòng

diện S trong một đơn vị thời gian

• 3 Phương trình Bernoulli

a- Thiết lập phương trình

Ta xét khối chất lưu lý tưởng chiếm vị trí (1,2) chứa

trong ống dòng giới hạn bởi các tiết diện có diện tích

S1 và S2 ở độ cao lần lượt là h1, h2

• Công do sự chênh lệch áp suất chất lưu trong

khoảng thời gian ∆t là :

1

p2S2

Mặt đất

1 1’

2 2’

Khối chất lưu (1,2) dịch chuyển đến vị trí (1‘,2’)

2

v

2 1

2

v

2 1

2

v

2 2

2

v

Do m = ρV ρ : là khối lượng riêng của chất lưu

↔ p 1 + ρ gh 1 + ρ = p 2 + ρ gh 2 + ρ

(áp suất tĩnh) (áp suất thủy lực) (áp suất động)

Trong chuyển động dừng của chất lưu lý tưởng

tổng áp suất tĩnh, áp suất động và áp suất thủy

lực là một đại lượng không đổi

2

2

v

2 12

2

v

4/ Áp dụng của phương trình Bernoulli

v 2 =v

h

(2)

• Vậy, vận tốc v dòng chảy của chất lỏng lý tưởng

tại vòi chỉ phụ thuộc độ cao h của mặt thoáng chất

lỏng so với miệng vòi , không phụ thuộc bình to

hay nhỏ

• Vận tốc này có giá trị đúng bằng vận tốc các

phần tử chất lỏng rơi tự do từ mặt thoáng đến

vòi Ngược lại thì nếu các phần tử chất lỏng có

vận tốc v phun thẳng đứng , nó có khả năng phun

đến độ cao h ( bảo toàn cơ năng )

0

h

h

v 2 = v

v 2 = 0

b/- Hiện tượng Venturi :

S 2

S 1

mức bé hơn áp suất trong bình A.

Định luật Newton (thực nghiệm)

Lực ma sát nhớt F giữa hai lớp chất lưu có :

- Phương : phương chuyển động (vuông góc với Ox)

- Chiều : làm cản trở lớp chuyển động nhanh và thúc

đẩy lớp chuyển động chậm.

- Độ lớn :

dv/dx : gradient của vận tốc theo phương x

∆S : Diện tích tiếp xúc giữa hai lớp chất lưu

Vd : Chất lưu chuyển động trong một cái ống , ta

thấy lớp chất lưu sát thành ống không

2/- Lực cản nhớt – Công thức Stokes

Lực cản nhớt là lực cản tác dụng lên các vật chuyển

động trong chất lỏng do tính nhớt của chất lỏng gây ra

Lực cản nhớt F của các khối cầu bán kính r ,chuyển

- Lưu lượng của chất lưu chảy

qua ống theo công thức :

R

4/-Tốc độ lắng – Ứng dụng:

Một môi trường chất lỏng, rộng vô

- Ứng dụng

Tốc độ lắng của hồng cầu thuộc vào yếu tố như bán

huyết tương và độ nhớt η của máu

Việc xác định tốc độ lắng của

hồng cầu để đánh giá những

thay đổi về cấu tạo và số lượng

của tế bào máu cũng như của

huyết tương

5/ Chuyển động của máu trong hệ tuần hoàn

a/ Khái niệm:

(0,038– 0,045 P), Máu bao gồm huyết tương và các tế bào máu Trong huyết tương lại gồm nhiều thành phần

vô cơ và hữu cơ

- Phân phối các chất dinh dưỡng cho cơ thể và chuyển các chất cặn bã ra các cơ quan bài tiết

- Hệ tuần hoàn gồm 2 vòng khép kín:

Vòng tiểu tuần hoàn : Máu từ tim

Vòng đại tuần hoàn : Máu từ tim

trái qua hệ thống động mạch xuống

tất cả các mô ,tế bào Ở đó máu cung

qua hệ tĩnh mạch về tim phải

- Tác dụng đàn hồi của thành động

mạch đóng vai trò quan trọng để duy

Mô , cơ quan

Phổi

NP

TP

NT

TT

b/ Sự thay đổi của áp suất và tốc độ chảy của máu trong các đoạn mạch

Do lưu lượng máu chảy qua các đoạn mạch đều

giống nhau, nghĩa là vẫn đảm bảo quy luật tích số :

Lưu ý:

Vì phân thành nhiều nhánh nên tổng tiết diện của các

mao mạch lớn hơn động mạch chủ Nên tốc độ chảy

của máu giảm dần từ động mạch lớn đến các mao mạch

(ngược lại tăng dần từ mao mạch đến tĩnh mạch)

Cụ thể, tốc độ chảy của máu giảm từ động

mạch chủ là 10 – 20m/s, lúc xuống mao mạch

tốc độ chỉ còn 5m/s nhưng ở tỉnh mạch cổ là

14,7 m/s

- Áp suất :

Nguyên nhân của hao hụt áp suất là lực ma sát

nhớt xuất hiện giữa thành mạch và máu chảy

thể biểu diễn bằng công thức Poiseuille :

Q : lưu lượng máu Fc : sức cản chung của mạch ngoại vi, phụ

R

η π

=

Ở người bình thường, chiều dài tổng cộng các mạch lên

đến trên 100.000km

• Áp suất p của máu ở động mạch chủ khoảng 130 -150

tor rồi giảm dần theo chiều dài l của hệ mạch, khi đến

mao mạch chỉ còn lại 20 -30 tor

• Tương tự ,áp suất ở tĩnh mạch khoảng 8 - 15 tor đến

trước khi đổ vào tim, tại tĩnh mạch chủ áp suất máu có

gía trị âm (so với áp suất khí quyển).

TÓM TẮT CƠ HỌC CHẤT LƯU ( CÔNG THỨC )

1/ Công thức thủy tĩnh ( pt cơ bản THCL )

Lực nổi : FA = ρ Vg ρ : Khối lượng riêng chất lưu

4/ Phương trình liên tục : ( chất lưu lý tưởng , chảy trong trạng thái dừng )

S1v1 = S2v2 hay Sv = const

∉

∉

5/ Phương trình Bernouilli :

h : độ cao của tiết diện S so với mức gốc

v : vận tốc chất lưu chảy qua tiết diện S

p : áp suất tĩnh của chất lưu tại tiết diện S

7/ Công thức Poiseuille ( chất lưu chảy thành lớp trong ống

−

2 rvρ η

4

8

R

p l

π