CƠ HỌC CHẤT LƯU ĐH Y DƯỢC TP HCM

Đây là bài giảng được biên soạn của giáo viên tại trường mình đang học ( ĐH Y Dược TP.HCM) . Bài giảng nói về cơ học chất lưu và sự vận chuyển của máu trong hệ tuần hoàn . Đảm bảo chất lượng nên mọi người cứ tham khảo thoải mái nhé . Chúc mọi người thành công.

GV: LÊ VĂN LỢI

 Hiểu được nội dung phương trình Poiseuille , ảnh

hưởng của độ nhớt đến sự chuyển động của chất lỏng thực

 Giải thích được quy luật về sự chuyển động của máu trong cơ thể

2- Khối lượng riêng và áp suất :

Khối lượng riêng của chất lưu tại điểm M là :

đồng chất

không nén được

dV : yếu tố thể tích bao quanh điểm M

dm :khối lượng của chất lưu chứa trong dV

dm dV

kg / m V

ρ =

dm dV

ρ =

 Trọng lượng không khí trong một phòng khách

hình hộp chữ nhật có kích thước 3,5 m và 4,2 m, chiều cao 2,4 m là bao nhiêu ? Biết khối lượng riêng không khí ở áp suất 1 atm là ρ = 1,21

lượng vô hướng

n

dF p

Trong hệ SI : đơn vị đo áp súât là N/m2 hay còn gọi là

 VD: Áp suất của máu trong động mạch đo được 128 tor Tương ứng tính theo đơn vị Pa là :

Do ρ, g không đổi nên áp suất thủy

tỉnh p tăng theo độ sâu h

không khí

 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 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 (tương tự ta lặng sâu

xuống 10 m nước ), điều đó đã tạo ra một chênh lệch áp suất

Δp ≈ 105 N/m2 có thể vỡ thùng Tô nô.

Thùng tô nô PASCAL

hhh

Xiphông (Siphon)

Là một ống uốn cong đặt một đầu ở một mức nhất định

trong một bình chứa chất lỏng

và đầu khác ở ngoài bình chứa

dưới mức này, do đó áp suất

khí quyển buộc chất lỏng chảy

qua ống và ra khỏi bình chứa

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)

của nước một khoảng là l) ta lại được :

Lưu ý

- Thường như khi ta bơm bánh

xe ô tô hay đo huyết áp , chúng

ta không cần biết áp suất thủy

áp suất áp kế (Áp suất Gauge)

thể dương ,âm ( Vacuum)

Đồng hồ đo áp suất bình khí Oxy

Một bệnh nhân được tiếp một dung dịch truyền vào mạch máu ở cánh tay Dung dịch có khối

bình dịch truyền phải đặt trên cao cách tay một khoảng nhỏ nhất là :

A 0,20 m

B 0,24 m

C 0,34 m

D 0,50 m

2/ Định luật Pascal :

- Phát biểu:

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

F p

F 2

F p

S

=

Biến đổi lực nhỏ thành một lực lớn hơn

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

Ứng dụng : máy ép , con đội ……

3/ Nguyên lý Archimede

- Phát biểu :

Nhấn chìm hoàn toàn hoặc một

phần vật vào trong một chất lưu sẽ

chịu tác dụng của một lực nổi

(lực đẩy Archimede) có cường độ

bằng trọng lượng của khối chất lưu

bị vật chiếm chỗ

F A = ρVg

FA :Lực đẩy (lực hướng lên Archimède)

ρ: khối lượng riêng cuả chất lưu

V :Thể tích của khối chất lưu bị vật chiếm chỗ

g: gia tốc trọng trường

Túi chất dẻo

Nước Nước

Gỗ

đá

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

khỏi mặt chất lưu cho đến khi lực nổi FA’ giảm xuống vừa đúng bằng trọng lực

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

3 3

917 /

1024 /

kg m

kg m

+ Đường dòng không cắt nhau

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

• Trạng thái dừng :

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

không đổi theo thời gian

2/ Phương trình liên tục (bảo toàn thể tích):

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

Lưu lượng Q (m3/s) : là lượng thể tích chất lưu chảy

qua tiết diện S trong một đơn vị thời gian

VD: Vận tốc trung bình của máu trong động

mạch chủ có bán kính 1 cm là bao nhiêu ? Nếu lưu lượng dòng chảy là 5 lít / phút :

A 0,02 cm/s

B 1,59 cm/s

C 18,5 cm/s

D 26,4 cm/s.

 3 Phương trình Bernoulli

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

khoảng thời gian ∆t là :

1

p2S2

Mặt đất

1 1’

2 2’

↔ khối chất lưu (1,1’) dịch chuyển đến vị trí (2,2’)

2

v

2 1

2

v

2 1

2

v

2 2

2

v

↔ p 1 + ρ gh 1 + ρ = p 2 + ρ gh 2 + ρ

↔ p + ρ gh + ρ = const (P T Bernoulli )

(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 1

2

2

v

Lưu ý: Khi v1 = v2 = 0 phương trình thành :

p 1 + ρ gh 1 = p 2 + ρ gh 2

p 2 = p 1 + ρg( h 1 – h 2 )

( Áp suất thủy tĩnh)

v 2 =v

h

(2)

Một bình hình trụ có miệng vòi ở thành bên

.Nước trong bình có độ cao 1 m Miệng vòi cách

H H

1 m

20 cm

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

S 2

S 1

VD : Hiêên tượng Venturi là hiêên tượng chất lưu lý tưởng chảy trong môêt ống dòng nằm ngang ở

trạng thái dừng thì:

A vâên tốc tăng khi tiết diêên ống tăng

B áp suất tĩnh tăng khi tiết diêên ống giảm

C vâên tốc giảm thì áp suất tĩnh giảm

D áp suất tĩnh giảm khi tiết diêên ống giảm

mức bé hơn áp suất trong bình A.

 ☑ Bơm chân không dùng nước

đến D (S giảm) sẽ chảy xiết( v tăng) Do hiện tượng

Venturi, ở khu vực D áp suất p giảm và đến mức

thấp hơn áp suất của khí bên ngoài Do đó không

khí ở bầu A bị dòng nước cuốn đi và đưa ra ngoài

theo ống C Do một phần không khí bị hút đi làm

cho áp suất trong bình G giảm xuống.

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

η : Hệ số ma sát nhớt của chất lưu (η phụ thuộc bản chất chất lưu và nhiệt độ , khi nhiệt độ tăng , hệ số nhớt giảm )

x

V V+ dv

Trong hệ SI : Đơn vị đo η là N.s/m2 hay kg.m/s

Ngoài ra :

1 Poise (p) = 10-1 N.s/m2 = 1 dyne.s/cm2

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

thấy lớp chất lưu sát thành ống không

Mở

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

3 /-Tốc độ lắng – Ứng dụng:

Một môi trường chất lỏng, rộng vô

↔

↔

Việc đo tốc độ lắng v ta có thể đi xác định

Xét một viên bi thép khối lượng riêng ρ = 7,8.103

kg/m3 với bán kính r = 2 mm rơi trong Glycerin Độ nhớt của Glycerin là η = 0,83 kg.m/s và khối lượng riêng ρ1 =1,2.103 kg/m3

−

-Ứng dụng

Tốc độ lắng của hồng cầu hay còn

gọi là tốc độ máu lắng phụ thuộc vào

yếu tố như bán kính r của hồng cầu,

huyết tương và độ nhớt η của máu

Máu được chống đông, đặt trong ống

nghiệm, hồng cầu lắng xuống dưới,

huyết tương nổi lên trên Điều đó xảy

ra là do tỷ trọng của hồng cầu

(1,097) cao hơn tỷ trọng của huyết

tương (1,028)

Khi có quá trình viêm diễn ra trong cơ thể làm hàm lượng các protein máu thay đổi, cân bằng điện tích protein huyết tương thay đổi, điện tích màng hồng cầu cũng bị biến đổi theo, hồng cầu dễ dính lại với nhau hơn và làm cho nó lắng nhanh hơn.

Chỉ số tốc độ lắng hồng cầu là chiều cao cột huyết tương tính bằng mm trong 1h, 2h và 24h Bình thường tốc độ lắng sau mỗi giờ từ 3 – 7 mm (ở nữ 5 – 10 mm)

Việc xác định tốc độ lắng của hồng cầu dùng để

đánh giá những thay đổi về kích thước và số lượng của tế bào máu cũng như của huyết tương Đây là một xét nghiệm không chuyên biệt cho riêng bệnh nào, nhưng lại là một xét nghiệm được áp dụng để tầm soát trong rất nhiều bệnh

MÁY ĐO TỐC ĐỘ MÁU LẮNG HỒNG CẦU

MODEL: ESR 201

- Lưu lượng của chất lưu chảy

qua ống theo công thức :

dS

r + dr

5/ Chuyển động của máu trong hệ tuần hoàn

Khái niệm:

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

trì dòng chảy được liên tục và tăng

thêm áp suất dòng chảy

Mô , cơ quan

Phổi

NP

TP

NT

TT

Sự thay đổi của áp suất và tốc độ chảy của máu

trong các đoạn mạch

- Tốc độ chảy:

Do lưu lượng máu chảy qua các đoạn mạch đều

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

Vì phân thành nhiều nhánh nên tổng tiết diện của các

mao mạch (đường kính ≈ 20µm) lại lớn hơn động mạch

chủ ( đường kính ≈ 1cm) 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)

VD : Biết máu từ động mạch chủ có diện tích

Máu từ một động mạch chủ của một người bình

thường có diện tích tiết diện là 0,3 cm2 chảy vào hai

tiểu động mạch lần lượt có diện tích tiết diện là 0,1 cm2

,tốc độ dòng là 30 cm/s và tiểu động mạch kia có diện tích tiết diện là 0,15 cm2 ,tốc độ dòng là 20 cm/s Tốc

- Áp suất :

Q : lưu lượng máu

Fc : sức cản chung của mạch ngoại vi, phụ thuộc vào yếu tố hình

R

ηπ

=

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

đến trên 100.000km

mao mạch chỉ còn lại 20 -30 tor

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

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

Nếu sự xơ cứng động mạch làm bán kính mạch máu bị giảm đi 1/3 giá trị ban đầu Để lưu lượng máu là không đổi thì tim phải làm việc để hiệu áp suất :

A Tăng 9 lần

B Giảm 16 lần

C Tăng 5 lần

D Giảm 3 lần

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 :

p1 + ρ gh1 + ρ v12 /2 = p2 + ρ gh2 + ρ v22 /2

p + ρ gh + ρ v 2 / 2 = const

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

2gh

ρ ρη

π