Bài giảng cơ lưu chất chương 2 TS lê thị hồng hiếu

Chương 2: Tĩnh học lưu chất Fluid Statics Giới thiệu Áp suất thủy tĩnh Phương trình vi phân tĩnh học lưu chất Tĩnh học tuyệt đối 4.1 Phương trình thủy tĩnh 4.2 Phương trình khí tĩnh 4.3 Ứng dụng phương trình thủy tĩnh a Áp kế b Ứng dụng định luật Pascal c Biểu đồ phân bố áp suất 4.4 Áp lực thủy tĩnh a Áp lực thủy tĩnh bề mặt phẳng b Áp lực thủy tĩnh bề mặt cong c Lực đẩy Archimède 4.5 Tính ổn định vật nằm chất lỏng Tĩnh học tương đối 5.1 Chất lỏng bình chuyển động thẳng với gia tốc khơng đổi 5.2 Chất lỏng bình quay quanh trục thẳng đứng Giới thiệu Tĩnh học lưu chất nghiên cứu vấn đề lưu chất trạng thái cân bằng, khơng có chuyển động tương đối phần tử lưu chất  khơng có ứng suất tiếp ma sát tính nhớt lưu chất  Do khơng hữu ứng suất tiếp (ứng suất ma sát), lực tương tác lưu chất thành rắn bên lưu chất thẳng góc với mặt phân cách  Ngun lý tĩnh học lưu chất trường hợp lưu chất chuyển động hệ trục tĩnh hệ trục khác tĩnh học tương đối, ví dụ nước đựng xe chuyển động  Ngun tắc: xem xét phần tử lưu chất chịu tác dụng lực từ mơi truờng xung quanh từ thành rắn Theo định luật I Newton, tổng lực tác dụng theo hướng khơng tổng moment lực điểm khơng Áp lực thủy tĩnh 2.1 Định nghĩa: trạng thái tĩnh lưu chất tác dụng lực thẳng góc lên biên rắn lên mặt phẳng tưởng tượng vẽ qua lưu chất Áp suất thủy tĩnh lực pháp tuyến tác dụng lên đơn vị diên tích ∆P: lực pháp tuyến - lực áp suất ∆A: vi phân diện tích Áp lực thủy tĩnh 2.2 Tính chất : tính chất  Áp suất thủy tĩnh thẳng góc với diện tích chịu lực hướng vào bên diện tích  Trị số áp suất thủy tĩnh điểm khơng phụ thuộc hướng đặt diện tích chịu lực điểm Áp lực thủy tĩnh Xét vi phân hình lăng trụ tam giác đặt lưu chất, có chiều cao đơn vị Cân lực phương ngang phương đứng Bỏ qua trọng lương hình trụ từ tính chất hình học  trị số áp suất điểm khơng phụ thuộc hướng mặt phẳng chịu lực Áp lực thủy tĩnh 2.2 Tính chất  Áp lực thủy tĩnh tác dụng lên lưu chất bình kín truyền ngun vẹn theo hướng: định luật Pascal  Ngun lý máy thủy lực: cần tác dụng lực nhỏ, nhờ mơi trường lưu chất tạo lực lớn Áp lực thủy tĩnh Đơn vị áp suất hệ thống đơn vị tiêu chuẩn SI Pascal Pascal=1N/m2 Áp lực thủy tĩnh 2.3 Áp suất tuyệt đối – Áp suất dư – Áp suất chân khơng  Có hai cách để chọn quy chiếu cho áp suất: áp suất khí áp suất chân khơng  Áp suất ta xét áp suất tuyệt đối lấy chuẩn chân khơng Áp suất tuyệt đối khơng điều kiện chân khơng tuyệt đối  Áp suất dư = Áp suất tuyệt đối – áp suất khí  Áp suất dư khái niệm thơng dụng kỹ thuật hầu hết dụng cụ đo áp suất cơng nghiệp chia độ theo áp suất dư i.e đo chênh lệch áp suấp so với áp suất khí quyển vạch tương ứng với áp suất khí trời (differential pressure) 2.3 Áp suất tuyệt đối áp suất dư • Áp suất tuyệt đối ln có trị số dương • Áp suất dư có giá trị âm dương • Pgauge [...]...3 Phương trình vi phân cơ bản tĩnh học lưu chất 3 Phương trình cơ bản tĩnh học lưu chất Lực tác động trên một vi phân phần tử lưu chất hình trụ bao gồm lực áp suất và lực trọng trường Cân bằng lực trên phương thẳng đứng Lưu chất khơng nén được ρ≈ const p   gz  const p  z  const  Phương trình tĩnh học cơ bản của lưu chất khơng nén được 3 Phương trình cơ bản tĩnh học lưu chất p   gz  const Xác... lên những cơng trình lớn Lực đẩy Archimedes Lực đẩy Archimedes Điểm đặt B của lực đẩy Archimedes gọi là tâm đẩy, là trọng tâm của khối chất lỏng bị chiếm chỗ Định luật Archimedes cũng đúng khi vật nổi lên trên mặt tự do của chất lỏng Một vật nằm trong chất khí cũng chịu một lực đẩy Archimedes tương tự có trị số bằng trọng lượng của khối lưu chất mà vật chiếm chỗ 4.5 Tính ổn định của vật nằm trong lưu. .. b b Xét một mặt cong A có đường sinh song song với mặt thoáng nằm trong chất lỏng có trọng lượng riêng  4.3 Áp lực thủy tĩnh – áp lực tác dụng lên bề mặt cong 4.3 Áp lực thủy tĩnh – áp lực tác dụng lên bề mặt cong Tổng áp lực lên mặt cong P Px2  Pz2  Pz F Px Phương và chiều của P chỉ có thể xác đònh tuỳ theo điều kiện của bài toán, thí dụ trong trường hợp mặt cong abcd là một mặt trụ tròn thì phương... Tâm định khuynh M Tâm đònh khuynh M nằm trên G: cân bằng ổn định Tâm đònh khuynh M nằm dưới GB: cân bằng khơng ổn định 4.5 Tính ổn định của vật nằm trong lưu chất 4.5 Tính ổn định của vật nằm trong lưu chất 4.5 Tính ổn định của vật nằm trong lưu chất ... chỗ 4.5 Tính ổn định của vật nằm trong lưu chất • Vật ngập hoàn toàn trong chất lỏng : • Gọi B là tâm đẩy của áp lực thủy tónh và G là khối tâm của vật, ta có : B B G G Moment phục hồi B trên G : Cân bằng ổn đònh G B G B Moment tăng góc bất ổn định B dưới G : Cân bằng không ổn đònh 4.5 Tính ổn định của vật nằm trong lưu chất Vật ngập một phần trong chất lỏng Tâm định khuynh M Tâm đònh khuynh...  I x' x'  y2 A  yD  g yC sin  A Tọa độ xD : không cần xác đònh nếu diện tích A có một trục đối xứng vì D sẽ nẳm trên trục đối xứng đó 4.3 Áp lực thủy tĩnh – áp lực tác dụng lên bề mặt phẳng Phương : vng góc với mặt phẳng Chiều: hướng vào trong mặt phẳng Độ lớn: Tâm áp lực CP(xC,yC) 4.3 Áp lực thủy tĩnh – áp lực tác dụng lên bề mặt phẳng Phụ lục: Moment qn tính của một số hình cơ bản 4.3 Áp... pt cơ bản Mặt chuẩn  Áp suất thủy tĩnh tỉ lệ thuận với độ sâu Mặt đẳng áp là một mặt trên đó áp suất bằng nhau  từ pt thủy tĩnh ta suy ra mặt đẳng áp là mặt nằm ngang z=cont  Nếu có nhiều lưu chất khác nhau, khối lượng riêng khác nhau và khơng trơn lẫn vào nhau thì mặt phân chia là các mặt đẳng áp nằm ngang 4 Ứng dụng phương trình thủy tĩnh 4.1 Áp kế đo áp suất tuyệt đối bằng chiều cao cột chất. .. một mặt trụ tròn thì phương của P sẽ đi ngang qua tâm O và hợp với phương nằm ngang một góc  mà Pz tg  Px 4.3 Áp lực thủy tĩnh – áp lực tác dụng lên bề mặt cong (?) Xem xét trường hợp một phần tư qủa cầu trong chất lỏng, xác đònh Px và Pz H R A C 2R D B 2R Đối với trường hợp mặt cong phức tạp thì để tính lực Py ta phân chia mặt cong thành từng đọan đơn giản, tính lực trên từng đoạn xong tổng hợp... qn tính của một số hình cơ bản 4.3 Áp lực thủy tĩnh – áp lực tác dụng lên bề mặt cong Lực thủy tónh tác dụng lên thành phẳng còn có thể xác đònh nhờ phương pháp biểu đồ Trong nhiều trường hợp phương pháp biểu đồ cho kết quả một cách nhanh và đơn giản hơn dùng phương pháp giải tích nêu trên 4.3 Áp lực thủy tĩnh – áp lực tác dụng lên bề mặt cong c’ f’ b’ d’ dAz d a’ e’ a A a Ax dAx o x dP c dA  z b... kế dùng chất khí có khối lượng riêng ρ’ρ Phụ lục: cảm biến đo áp suất  Elastic-type pressure gauge: cảm biến áp suất hoạt động trên ngun tắc biến dạng đàn hồi Phụ lục: cảm biến đo áp suất  Electric-type pressure gauge: cảm biến áp suất hoạt động trên ngun tắc mạch điện của miếng đo biến dạng bằng vật liệu bán dẫn 4 .2 Biểu đồ ... Giới thiệu Tĩnh học lưu chất nghiên cứu vấn đề lưu chất trạng thái cân bằng, khơng có chuyển động tương đối phần tử lưu chất  khơng có ứng suất tiếp ma sát tính nhớt lưu chất  Do khơng hữu... ứng suất tiếp (ứng suất ma sát), lực tương tác lưu chất thành rắn bên lưu chất thẳng góc với mặt phân cách  Ngun lý tĩnh học lưu chất trường hợp lưu chất chuyển động hệ trục tĩnh hệ trục khác... thủy tĩnh 2. 2 Tính chất  Áp lực thủy tĩnh tác dụng lên lưu chất bình kín truyền ngun vẹn theo hướng: định luật Pascal  Ngun lý máy thủy lực: cần tác dụng lực nhỏ, nhờ mơi trường lưu chất tạo