Bài giảng thuỷ lực_Chương 1 ppt

BÀI GIẢNG: THỦY LỰC GV: ThS.Lê Văn Thông Địa : KXD-ĐH Kiến Trúc TP.HCM Email : lvthong@hcmuarc.edu.vn CHƯƠNG 1: CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG NỘI DUNG • • • • • • • Giới thiệu lịch sử phát triển môn học & ứng dụng Khái niệm môn học Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Các đặc trưng chất lỏng Các tính chất chất lỏng Phân loại lực tác dụng chất lỏng Khái niệm chất lỏng lý tưởng §1 Lịch sử & Ứng dụng Các nhà khoa học nghiên cứu học chất lỏng Archimedes (C 287-212 BC) Navier (1785-1836) Newton (1642-1727) Stokes (1819-1903) Leibniz (1646-1716) Reynolds (1842-1912) Bernoulli Euler (1667-1748) (1707-1783) Prandtl Taylor (1875-1953) (1886-1975) Ứng dụng • Chất lỏng cần thiết cho sống – 95% thể người chất lỏng – 2/3 bề mặt trái đất nước – Tầng khí bao quanh trái đất kéo dài 17km bề mặt trái đất • Lịch sử hình thành phát triển nghiên cứu chất lỏng : – – – – Địa mạo học Sự di trú văn minh người Khoa học đại lý thuyết, phương pháp tốn học Chiến tranh • Ảnh hưởng đến khía cạnh sống Thời tiết & Khí hậu Vịi rồng Thay đổi khí hậu tồn cầu Sấm sét Bão Giao thông Hàng không Tàu lửa tốc độ cao Tàu thủy Tàu ngầm Mơi trường Ơ nhiễm khơng khí Dịng chảy sơng Y học Truyền máu Thiết bị trợ giúp não thất Thể thao & giải trí Điều khiển thuyền Đua xe Đua xe đạp Đua thuyền biển Lướt ván Tính nhớt: Chất lỏng Newton & Phi-Newton Toothpaste Latex Paint Corn Starch Chất lỏng Newton : Quan hệ ứng suất & biến dạng tuyến tính Hầu hết chất lỏng Newton Chất lỏng phi Newton khơng tuyến tính Sức căng mặt ngồi Thí nghiệm R ' = 2σ l ,= σ :là hệ số sức căng mặt (lực tác dụng đơn vị chiều dài) Tổng qt Ebm = σ A Theo Laplac 1 ∆p = σ ( + ) R1 R Ví dụ : Giọt nước Mơ hình tốn học R : bán kính giọt nước, σ: lực căng mặt , ∆p : độ chênh lệch áp suất phía bên bên ngồi Applied to Circumference Fsurface = 2π Rσ Điều kiện Fpressure = ∆pπR Applied to Area ∆p = pi – pe: 2σ ∆p = R Chứng minh bọt nước : 4σ ∆p = R Hiện tượng mao dẫn Ống mao : loại ống có đường kính nhỏ 1mm, hình dạng giống sợi tóc Dính ướt Nước θ < 90° Khơng dính ướt Thủy ngân θ >90° Điều kiện Fsurface = 2πRσ cos θ G = γπ R 2h Cân : 2σ cos θ h= γR §4 Lực tác dụng chất lỏng Khác với học vật thể rắn, tồn lực tập trung lẫn lực phân bố, học chất lỏng tồn lực phân bố Chất lỏng khơng có khả chịu lực tập trung Lực tác dụng lên chất lỏng : nội lực ngoại lực Nội lực lực tương tác phần tử chất lỏng Ngoại lực lực tác dụng lên phần tử chất lỏng từ phía mơi trường vật lý bên ngồi từ phía vật thể khác, tiếp xúc với thể tích chất lỏng Nếu ta tách phần từ thể chất lỏng để nghiên cứu lực tác dụng từ phía chất lỏng bao bọc xung quanh lên thể tích nghiên cứu trở thành ngoại lực Lực khối : ký hiệu , lực tác dụng lên đơn vị khối lượng chất lỏng Giá trị lực khối tỉ lệ với khối lượng chất lỏng Ví dụ trọng lực, lực qn tính Gọi lực khối tác dụng lên phần tử chất lỏng điểm A tích khối lựơng Vectơ cường độ lực khối điểm A đó: → ∆F F = lim ∆V →0 ρ∆V → Trường hợp lực khối trọng lực, → → F=g Trường hợp lực khối lực quán tính, → → F = −a Trường hợp lực khối lực quán tính ly tâm, → → F=w r Lực mặt : ngoại lực tác dụng lên thể tích chất lỏng thơng qua bề mặt bao bọc Gía trị lực mặt tỉ lệ với diện tích bề mặt §5 Chất lỏng lý tưởng Chất lỏng lý tưởng hiểu chất lỏng giả định, có tính dịch chuyển tuyệt đối, tức hồn tồn không nhớt, không nén tuyệt đối, không dãn nở nhiệt độ thay đổi tuyệt đối khả chống lại lực cắt ... tưởng ? ?1 Lịch sử & Ứng dụng Các nhà khoa học nghiên cứu học chất lỏng Archimedes (C 287- 212 BC) Navier (17 85 -18 36) Newton (16 42 -17 27) Stokes (18 19 -19 03) Leibniz (16 46 -17 16) Reynolds (18 42 -19 12)... (P) 1P = 0 .1 Ns/m2 = 0 .1 kg/(m.s) Đơn vị đo lường Stoke (st) 1st = cm2/s = 10 -4 m2/s 1Cst = 0. 01 st = 10 -6 m2/s Nước Không khí ( Poise ) 10 -2 1. 8x10-4 ( Stoke ) 0. 01 0 .15 Nga 0.06 31 ν = 0.07 31. .. Vs = / ρ Nước Không khí Thủy ngân ( kg/m3 ) 10 00 1. 228 13 .6x103 ( N/m3 ) 9.81x103 12 .07 13 3x103 Tính thay đổi thể tích thay đổi áp suất, nhiệt độ 5 .1 Thay đổi áp suất dV βp = − ;K = Vdp βp 5.2