Định luật bernoulli công thức poiseuille và ứng dụng

ĐỊNH LUẬT BERNO ULLI VÀ CÔNG THỨC POISEU ILLE Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng _ PHẦN MỞ ĐẦU Chúng chọn đề tài “ Cơ học chất lưu “ đề tài thú v ị có nhiều ứng dụng thực tiễn đồng thời nâng cao v ốn hi ểu bi ết tượng vật lý sống Trong sống học tập, g ặp nhi ều tượng, toán liên quan đến học chất lưu Đề tài nói rõ h ơn hai khái niệm này, dạng toán th ường gặp, ph ương pháp gi ải tập, đặc biệt, để áp dụng vào sống giải thích hi ện tượng tự nhiên Mục đích nghiên cứu tìm hiểu giải thích đ ược tượng vật lý liên quan đến định luật Bernoulli công th ức Poiseuille, nắm kỹ nội dung định luật, đưa phương pháp giải toán liên quan, ứng dụng thực tiễn định luật Bernoulli công th ức Poiseuille - Đối tượng nghiên cứu: Định luật Bernoulli, công thức Poiseuille ứng dụng th ực tiễn Giả thuyết khoa học: Phương trình Bernoulli, công thức Poiseuille công th ức v ật lý - liên quan Nhiệm vụ nghiên cứu: Trình bày nội dung định luật Bernoulli, công th ức Poiseuille ứng - dụng thực tiễn đưa phương pháp giải tập liên quan Phương pháp nghiên cứu:  Nghiên cứu lí thuyết: định nghĩa, đặc điểm, t ượng liên quan Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng  Nghiên cứu thực nghiệm: tiến hành thu thập giải toán liên quan Nhóm 4A Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng MỤC LỤC CHỦ ĐỀ 1: ĐỊNH LUẬT BERNOULLI VÀ ỨNG DỤNG Phương trình Bernoulli Bài tập phương pháp giải Ứng dụng định luật Bernoulli .11 CHỦ ĐỀ 2: CÔNG THỨC POISEUILLE VÀ ỨNG DỤNG Dòng chảy Poiseuille 21 Công thức Poiseuille 21 Chứng minh công thức 23 Bài tập áp dụng 25 Ứng dụng công thức Poiseuille 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 21 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng CHỦ ĐỀ : ĐỊNH LUẬT BERNOULLI VÀ ỨNG DỤNG Phương trình Bernoulli: - Trước hết ta có được: Trong đơn vị thời gian lượng chất lưu chảy qua S1 S2 ống dòng tương ứng v1S1 v2S2 chất lưu lý tường hoàn toàn không nén nên khối lượng chất lưu chứa ống không đổi nên: v1S1= v2S2: phương trình liên tục thường sử dụng nhiều tập - Nếu bỏ qua tổn hao ma sát, chảy DanieBernoulli (1700-1782) chất lưu khó nén tuân theo phương trình Bernoulli Phương trình cho liên hệ vận tốc, áp suất, nâng cao dòng chảy Pt Bernoulli phát biểu điểm dòng chảy có: P + ρgh + ρv = const ρ Trong đó: P áp suất chất lưu, h độ cao, khối lượng riêng, v vận tốc điểm dòng chảy - Đại lượng pt đơn vị thể tích chất lưu, có nhờ vào áp suất chất lưu Cụm thứ hai trọng trường đơn vị thể tích, cụm thứ ba động đơn vị thể tích Nội dung định luật Becnuli: Trong chất lưu lý tưởng chảy dừng, áp suất toàn phần (gồm áp suất tĩnh, áp suất động áp suất thủy lực) luôn đại lượng không đổi - Phương trình Bernoulli phản ánh định luật bảo toàn lượng Trong dòng chảy ổn định tổng lượng chất lưu, gồm động nội trường hợp ma sát số - Từ phương trình Becnuli + Nếu ống dòng nằm ngang P1 + 1 ρv12 = P2 + ρv 22 2 + Nếu ống có tiết diện không đổi S=const thì: P1 + ρgh1 = P2 + ρgh2 Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng + Trong trường hợp ống dòng có mặt tiếp xúc không khí: ρgh1 + ρv1 = ρgh2 + ρv 22 2 Nếu hệ số nhớt chất lỏng khác không dọc theo ống không bảo toàn mà bị tiêu hao dạng công lực ma sát nhiệt ( truyền nhiệt dẫn nhiệt – tán xạ) Vì phương trình Becnuli cho trường hợp chất lỏng không nhớt Bài tập phương pháp giải: 2.1 Phương pháp giải - Liên hệ Áp suất, áp lực lên đơn vị diện tích p= F S s1 s2 v1 - Vận dụng phương trình liên tục v1.S1 = v2.S2 = A (Lưu lượng chất lỏng) - Vận dụng định luật Becnuli tổng quát v2 1 p1 + ρ v12 + ρ gh1 = p2 + ρ v2 + ρ gh2 2 Chú ý: ống nằm ngang h1 = h2 1 p1 + ρ v12 = p2 + ρ v2 2 - A h h B  v Vận dụng công công thức áp suất thủy tĩnh PB = PA + ρ gh - Định luật Archimede: FA = V ρ g v = gh - Công thức Torricelli: v: vận tốc phun chất lỏng qua lỗ nhỏ h: Khoảng cách mặt thoáng với lỗ Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page h  v Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng 2.2 Bài tập mẫu A Bài 1: Ở sát đáy bình hình trụ đường kính D có lỗ nhỏ đường kính d Chiều cao mực nước bình h h  v a Tìm vận tốc nước chảy khỏi lỗ (Công thức Torricelli) B b Sự phụ thuộc vận tốc hạ thấp mực nước bình theo chiều cao h mực nước HD: a Áp dụng công thức thủy tĩnh ta có: PB = PA + ρ gh = P0 + ρ gh (1) Áp dụng định luật Becnuli B điểm bên ống P0 + ρ v = PB + (2) v = gh Từ (1),(2) có b Gọi V vận tốc hạ thấp mực nước bình Áp dụng phương trình lien tục: vs = VS s d →V = v =  ÷ S D gh Bài 2: Một ống tiêm có đường kính D = 2cm, kim có đường kính 0,1D, chứa nước Tác dụng vào pittong lực F = 10N Tìm vận tốc nước đầu kim HD: - Áp dụng phương trình liên tục: v1.S1 = v2.S2 (1) - Áp dụng định luật Becnuli cho ống nằm ngang: Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page r F hA hB Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng P0 + F ρ v1 + = P0 + ρ v22 s v2 = Giả hệ (1),(2) có (2) 2F = 7,98m / s D πρ Bài 3: Một ống dẫn nước hình trụ nằm ngang, coi ống dòng hình vẽ hB = 10cm, hA = 30cm a Tìm vận tốc nước chảy đoạn ống B b TìmLưu lượng nước ống Biết đường kính ống B 10cm HD: a - Xét điểm bên trong, cuối miệng ống A,B có: PA = P0 + ρ ghA : PB = P0 + ρ ghB (1) - Áp dụng định luật Becnuli điểm miệng ống dòng chảy PB + ρ vB2 = PA + 0) Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page (2) (Vận tốc miệng ống A Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng h S0 S vB = g (hA − hB ) = 2m / s Giải hệ pt (1),(2) có b Bài 4: A = vB S B = 0, 0175m3 / s = 17,5dm3 / s Dòng nước chảy khỏi vòi rơi xuống, bị thắt lại Tiết diện S0 = 1, 2cm , S = 0,35cm Hai mức cách khoảng h = 45 mm theo đường thẳng đứng Tính lưu lượng nước chảy khỏi vòi HD: - Áp dụng phương trình liên tục: - Vì nước rơi tự nên: Từ (1), (2) tìm v0 S = vS = A v − v02 = gh (1) (2) v0 = 28, 6cm / s; A = 34cm / s Bài 5: Cho hệ thống hình vẽ Đường kính ống A lớn gấp lần đường kính ống B Thổi khí vào ống A với vận tốc Khối lượng riêng khí ρ0 = v A = 10m / s 2,9kg/m3 Tìm độ cao h cột nước dâng lên ống C Biết PA = 0,8atm Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 10 A B C h Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng MỘT VÀI THÍ NGHIỆM VUI☻ Hãy bắt đầu với thí nghiệm kiểm tra sau Bạn chuẩn bị bóng bàn máy sấy tóc Sau đó, giữ bóng phía máy sấy bật công tắc  Kết nhận là: bóng bay lơ lửng phía trên, không bay chỗ khác mà không rơi xuống Lý giải khoa học Do ảnh hưởng hiệu ứng Bernoulli Trong thí nghiệm kể trên, bạn bật máy sấy tóc, bạn làm không khí chỗ chuyển động thành dòng, gây áp suất thấp máy sấy Chính áp suất gây hút tờ giấy hay lon xích lại gần Trong trường hợp bóng, lực hút lớn máy sấy tóc quay liên tục, tạo thành dòng khí luân chuyển, khiến bóng lơ lửng không ma làm Thêm vào đó, tinh ý chút ta thấy bão có vòi rồng, gió lốc có khả lật tung thổi bay nhà Điều lý giải đơn hiệu ứng Bernoulli không khí chuyển động quanh nhà làm xuất lực nâng, khiến bật tung nhà dù có kiên cố đến Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 24 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng CHỦ ĐỀ : CÔNG THỨC POISEUILLE VÀ ỨNG DỤNG Dòng chảy Poiseuille - Đây dòng chảy tầng chất lỏng qua ống dẫn có dạng hình trụ (hoặc phần không gian hình trụ đồng tâm) mặt phẳng song song Dòng chảy poisseuille - nghiệm xác đơn giản phương trình navier-stocks Công thức Poiseuille - Chảy không ma sát điều lý tưởng hóa Trong thực tế, phân tử chất lưu hút lẫn nhau; đó, chuyển động tương đối phân tử bị cản trở lực ma sát nhớt Lực này, tỉ lệ với vận tốc chảy, hệ số nhớt cho chất lưu Do ma sát nhớt, vận tốc chảy qua ống khác nơi ống Vận tốc Jean Léonard Marie Poiseuille (1797-1869) cao trục, giảm dần phía thành ống; thành ống, chất lưu đứng yên Sự chảy gọi chảy thành lớp Hình cho thấy phân bố vận tốc chảy thành lớp ống (độ dài mũi tên tỉ lệ với v ận tốc chảy) Vận tốc chảy lớp Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 25 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng - Nghiên cứu tính qui luật chảy thành lớp ổn định chất lưu không chịu nén ống hình trụ tròn bán kính R, người ta thấy vận tốc chất lưu v biến đổi dọc theo bán kính theo qui luật Từ (8.32) ta thấy vận tốc trung bình chảy thành l ớp song song chất lưu ống tỉ lệ thuận với giảm áp suất đơn vị chiều dài ống, với bình phương bán kính ống tỉ lệ nghịch với hệ số nhớt chất lưu Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 26 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng Chứng minh công thức Công thức 1: Xét ống mao quản nằm ngang có chiều dài η  bán kính R (xem hình) Giả sử chất lỏng có độ nhớt chảy thành lớp ống Vận tốc chảy chất lỏng lớn trục ống thành ống Chọn trục x nằm dọc theo trục ống, gọi áp suất x =  p p0 x = Bây xét lực tác động lên hình tr ụ t ưởng tượng có bán kính r tính từ trục ống Độ biến thiên vận tốc dv dr điểm bề mặt hình trụ tưởng tượng Lực nội ma sát lớp nước bên hình trụ tác dụng lên lớp n ước bên là: F = 2πrη dv dr 2πr diện tích xung quanh hình trụ t ưởng tượng Phần nước bên hình trụ tưởng tượng chảy với vận tốc l ớn phần nước bên ngoài, lực nội ma sát h ướng sang trái (ngược với hướng dòng chảy) Lực gây chảy kh ối trụ t ưởng tượng là: πr ( p − p  ) Khi chất lỏng khối trụ tưởng tượng chảy ổn định có nghĩa lực gây chảy với lực nội ma sát: πr ( p − p ) + 2πrη dv =0 dr Do đó: dv r ( p0 − p ) =− dr 2η  Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 27 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng Trong đó: dv = − ( p0 − p ) /  gọi gradient áp suất chất lỏng ống ( p0 − p ) rdr 2η v=− ( p0 − p ) rdr 2η ∫ v=− ( p0 − p ) r +C 2η Khi r = R v = nên: ( p0 − p  ) R +C 2η ( p − p ) R C= 4η 0=− v= ( p − p ) (R − r ) 4η Suy ra: Như tốc độ chảy lớp chất lỏng phụ thuộc vào khoảng cách từ lớp chất lỏng xét đến trục ống Khi r = 0, tức lớp chất lỏng trục ống, tốc độ chảy c ực đ ại bằng: ( p0 − p ) R v0 = 4η Đây công thức Poiseuille nói lên phụ thuộc lưu lượng ch ất lỏng có độ nhớt η chảy qua ống có chiều dài  bán kính R với chênh lệch áp ∆p suất Khi r = R, tức thành ống, tốc độ chảy Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 28 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng Nhận xét: Công thức cho ta thấy vận tốc trung bình s ự chảy thành lớp song song chất lưu ống tỉ lệ thuận v ới gi ảm áp suất đơn vị chiều dài ống, với bình ph ương bán kính ống tỉ lệ nghịch với hệ số nhớt chất lưu Công thức 2: Cũng tính lưu lượng, tức thể tích chất lỏng vận chuyển đơn vị thời gian qua ống chảy Xét khối chất lỏng lòng ống đồng trục có bán kính r có độ dày dr Diện tích hình vành khăn có đoạn dr là: S = π (r + dr ) − πr Vì (dr)2 nhỏ coi không đáng kể, nên viết: Thể tích chất lỏng chảy qua hình vành khăn là: S = 2πrdr dQ = 2πrdr v Lấy tích phân biểu thức ta có lưu lượng chất lỏng ch ảy qua ống có bán kính r: Q = ∫ 2πvrd r = 2π Q = 2π ∆p r ( R − r )dr ∫ 4η với ∆p = p − p  R ∆p (rR − r )dr ∫ 4η R ∆p r r π∆pR Q = 2π (R − ) = 4η 8η Vậy π ( p0 − p ) R Q= 8η hay π∆pR Q= 8η Bài tập áp dụng Bài 1: Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 29 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng Một người có huyết áp tâm thu 120 mmHg Anh ta đột ngột ph ải vận động mạnh (chẳng hạn bị chó rượt) Khi lưu lượng máu đòi hỏi ph ải tăng lên gấp lần so với trạng thái bình thường a) Nếu tăng lưu lượng th ực việc tăng huy ết áp huyết áp tâm thu lúc phải để l ưu l ượng máu có th ể tăng lên lần? b) Nếu tăng lưu lượng thực việc co/dãn mạch máu bán kính mạch máu phải giảm xuống hay tăng lên lần? (Trích sách vật lý đại cương) Giải a) Để lưu lượng máu tăng lên lần cách tăng huy ết áp đòi hỏi huyết áp phải tăng lên lần Do huyết áp tâm thu phải đạt đến: 5.120mmHg = 600 mmHg, điều theo sinh lý h ọc có b) Theo công thức Poiseuille, ta có: Q = K R4 Với K số phụ thuộc vào độ giảm áp suất, chiều dài mạch, đ ộ nhớt máu Gọi r’ bán kính mạch tương ứng với lưu lượng tăng lên l ần (R’)4 = 5R4 R' = = 1,5 R Như vậy, cần tăng bán kính mạch lên 1,5 lần lưu lượng có th ể tăng lên lần Bài 2: Lưu lượng máu chảy qua động mạch 800cm 3/phút Hỏi lưu lượng máu có giá trị kích thước động mạch giảm 50% (bán Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 30 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng kính động mạch giảm nữa) Cho biết áp suất y ếu tố khác giữ không đổi (Trích từ thuvienvatly.com) Giải: Áp dụng công thức poiseiull tuần hoàn máu ta có: Q = Ppr4/8l Lưu lượng Q tỉ lệ thuận với r4 Do r giảm 50% (tức giảm lần) lưu lượng Q giảm 24=16 lần Vạy lưu lượng máu lúc là: Q’=Q/16=800/16=50(cm3/phút) Bài 3: Một nhánh mao mạch có bán kính 2.10 -4 cm vận tốc máu trung bình mao mạch 0,03 cm/s Cho biết lưu lượng ch ảy qua nhánh mao mạch bao nhiêu? Nếu lưu lượng máu động mạch ch ủ 80cm 3/s Hỏi cần nhánh mao mạch để vận chuy ển máu v ới tổng lưu lượng qua mao mạch giống động mạch chủ (Trích từ thuvienvatly.com) Giải: Thể tích( lưu lượng) nhánh mao mạch là: Q1=S.v =r2.v=.(2.10-4)2.0,03 =3,77.10-9(cm3) Số lượng mao mạch cần thiết là: N= Q/Q1 = 80/3,77.10-9 = 2.1010 (mao mạch) Bài 4: Giả thuyết bán kính động mạch vành giảm xuống 80%so với trang thái bình thường, chiều dài mạch gi ảm n ửa yếu tố khác dòng máu (áp suất, độ nhớt, ) v ẫn gi ữ nguyên, lưu lượng máu qua động mạch thay đổi so với bình th ường (Trích từ thuvienvatly.com) Giải: Theo công thức poiseiull ta có: Q = Ppr4/8l Lưu lượng Q tỉ lệ thuận với r4 tỉ lệ nghịch với l Theo đề ta có r giảm 80% ( giảm 20%) l giảm 50% có nghĩa r’=r l’=l Mà =.= 2=0,8192=81,92% Vậy lưu lượng giảm lượng 100-81,92=18,08% so v ới bình thường Bài 5: Lưu lượng máu bình thường động mạch vành 100cm 3/phút tương ứng với huyết áp trung bình 100mmHg L ưu lượng máu thay đổi bán kính mạch máu giảm 10% huy ết áp v ẫn giữ không đổi? Cho mạch máu xảy hiệu ứng hoàn toàn Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 31 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng tương tự Hỏi huyết áp trung bình phải để trì lưu lượng máu bình thường Giải: + Nếu bán kính mạch máu giảm 10%, ta có: R’ = 0,9 R  Q’ = 0,9 Q = 0,6561Q = 65,61 cm /phút + Để trì lưu lượng máu bình th ường, huyết áp trung bình là: P’ = P/0,6561 = 152,42 mmHg Bài 6: Tiết diện động mạch chủ người 3cm2, vận tốc máu chảy từ tim 30cm/s tiết diện mao mạch 3.10 -7cm2 Vận tốc máu mao mạch 0,5cm/s Số mao mạch thể người bao nhiêu? Giải: Gọi số mao mạch x Ta có tổng tiết diện mao mạch là: 3.10-7x cm2 Ta có: Sđộng mạch chủ x vmáu chảy từ tim = Smao mạch x vmao mạch  3.30 = 3.10-7x => x = 6.108 = 600 triệu mao mạch Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 32 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng Ứng dụng công thức Poiseuille 1/ Áp dụng định luật Poiseuille vào để làm lưu biến kế: - Lưu biến kế Poiseuille hay gọi nhớt kế mao dẫn th ường sử dụng cho việc đo nhanh độ nhớt tuyệt đối chất lỏng Newton Đôi chúng dùng để xác định tính chất lưu biến chất lỏng phi Newton người ta dự đoán trước quy luật ứng xử lưu biến chất lỏng Các công thức thiết lập trường hợp ứng dụng để tính toán chảy bê tông ống bơm - Nguyên lý hoạt động nhớt kế kiểu Poiseuille tương đối đơn giản : chất lỏng nghiên cứu chảy ống hình trụ có bán kính R, chiều dài L tác dụng trọng lực (ống đặt thẳng đứng), tác dụng s ự chênh lệch áp suất ΔP (ống đặt nằm ngang chịu áp suất khác hai đầu) tác dụng đồng thời trọng lực chênh lệch áp suất ΔP (ống đặt thẳng đứng chịu áp suất khác hai đầu) - Hình bên trình bày nguyên lý hoạt động nh ớt kế ki ểu Poiseuille trường hợp tổng quát tức hoạt động đồng th ời trọng lực chênh lệch áp suất 2/ Trong sinh lý hô hấp: Sức cản đường thở (Airway Resistance) Dòng khí qua ống (Airflow Through Tubes) - Nếu khí chạy qua ống (Hình 7-12), có chênh l ệch áp l ực tồn hai đầu Sự chênh lệch áp lực phụ thuộc vào tốc độ mô hình (pattern) dòng Tại tốc độ dòng th ấp, dòng ch ảy song song với cạnh ống (A) Điều gọi dòng chảy thành tầng Khi tốc độ dòng tăng lên, xuất m ất cân bằng, đặc biệt nhánh Ở đây, có phân chia dòng ch ảy từ thành ống xảy với việc hình thành dòng xoáy cục (B) Nếu dòng chảy cao hơn, dòng chảy bị phá v ỡ hoàn toàn, điều bất ổn (C) Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 33 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng - Các đặc điểm áp lực-dòng với dòng chảy theo tầng mô tả lần bác sĩ người Pháp tên Poiseuille Trong ống tròn thẳng, tốc độ lưu lượng tính bởi: Trong : P áp lực đẩy (ΔP Hình 7-12A), bán kính r, độ nhớt n, chiều dài l - Có thể thấy áp lực đẩy tỷ lệ thuận với tốc độ dòng, P =K Bởi kháng trở dòng R áp lực đẩy chia cho dòng ch ảy (so sánh p 40) ta có: - Lưu ý tầm quan trọng bán kính ống; bán kính ống gi ảm nửa sức kháng trở tăng gấp 16 lần! Tuy nhiên, vi ệc tang gấp đôi chiều dài làm tăng sức kháng trở Cững lưu ý r ằng độ nhớt khí, mật độ nó, ảnh h ưởng tới mối quan hệ áp lực-dòng điều kiện dòng chảy thành tầng Đặc điểm khác dòng chảy thành tầng phát tri ển đầy đủ khí trung tâm ống di chuy ển nhanh gấp hai l ần vận tốc trung bình Do đó, nhánh di chuyên nhanh ch ạy xuống trục ống (Hình 7-12A) Vận tốc thay đổi qua đường kính ống gọi biểu đồ vận tốc (velocity profile) - Mô hình dòng khí ống Trong A, dòng khí chảy thành lớp; B, chuyển đổi thành dòng xoáy nhánh; C, rối loạn Kháng trở (P1 – P2)/dòng Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 34 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng 3/ Quy luật vận chuyển máu mạch - Máu lưu thông mạch máu tuân theo nh ững quy lu ật huy ết động học Ðó quy luật thủy động học áp dụng vào máu mạch máu Những quy luật thường đề cập tới nghiên cứu tuần hoàn máu mạch máu Ở nói định luật Poiseulle: - Ðịnh luật Poiseulle: chất lỏng chảy m ột ống hình trụ, nằm ngang có tiết diện định lưu l ượng gi ữa hai điểm ống tỷ lệ thuận với hiệu số áp lực bình phương tiết diện ống, tỷ lệ nghịch với chiều dài hai điểm độ quánh chất lỏng Ứng dụng định luật hệ thống mạch máu: Ở người động vật bậc cao, áp lực máu tĩnh mạch ch ủ đ ổ vào tâm nhĩ phải gần = Do Q= P/R hay P = Q.R Như áp lực máu động mạch tỷ lệ thuận với lượng máu đ ổ vào động mạch đơn vị thời gian sức cản ngoại vi Còn sức cản dòng máu điểm hệ mạch bao gi phụ thuộc vào chiều dài đoạn mạch (tính từ tim đ ến điểm đó), vào độ quánh máu kích thước lòng mạch - Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 35 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng - Từ công thức Poiseuille vận động số chất lỏng đoạn ống, xác định mối tương quan đại lượng Q, P R ứng dụng động học tuần hoàn Công th ức Poiseuille sau Q = ( P1 - P2) pr4/8l Trong đó: Q lưu lượng chất lỏng, P1 P2 áp su ất ch ất lỏng đầu cuối ống dẫn, r bán kính ống, đ ộ nh ớt c dịch, l chiều dài ống Công thức Poiseuille ứng dụng động h ọc tuần hoàn Q = Ppr4/8l Trong đó: Q lưu lượng tim, P áp suất máu quai động m ạch ch ủ, r bán kính mạch máu, độ nhớt máu, l chiều dài mạch ( P2 áp suất máu tĩnh mạch chủ đổ tim = 0) Từ công thức ta thấy huyết áp tỷ lệ thuận với lưu lượng tim tỷ lệ nghịch với bán kính mạch máu Nếu ta dặt phân số r4/8l = R ( Resistance) sức cản ngoại vi ta có P = QR từ cho thấy huyết áp ph ụ thu ộc vào y ếu t ố sau:  Những yếu tố từ tim Ta biết lưu lượng tim Q = Qs.f ( Th ể tích tâm thu nhân v ới tần số tim) • Thể tích tâm thu tăng lưu lượng tim tăng huy ết áp tăng • Tần số tim: Theo công thức tính l ưu lượng tim t ần s ố tăng làm cho lưu lượng tim tăng ngược lại Tuy nhiên nghiên cứu động học tuần hoàn cho thấy tần số tim tăng cao 160l/phút làm cho thời gian tâm trương ngắn lại, máu tim thể tích tân thu giảm làm cho lưu lượng tim gi ảm, huyết áp hạ  Những yếu tố máu • Độ quánh cảu máu: Khi độ quánh máu tăng huy ết áp tăng • Thể tích máu ( khối lượng tuần hoàn) tăng l ưu l ượng tim tăng huyết áp tăng ngược lại Trong yếu tố độ quánh thể tích máu yếu tố th ể tích máu quan trọng độ quánh máu Ví dụ: tiêu chảy cấp m ặc - Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 36 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng dù độ quánh máu tăng khối lượng tuần hoàn giảm dẫn đến truỵ mạch, huyết áp hạ Trong trường hợp cấp c ứu tiêu chảy cấp phải truyền dịch làm tăng khối lượng tuần hoàn  Những yếu tố mạch • Khi mạch máu co nhỏ làm tăng sức cản ngoại vi dẫn đến tăng huyết áp ngược lại • Độ đàn hồi mạch máu làm cho sức cản ngo ại vi tăng làm tăng huyết áp ( điều giải thích trường h ợp cao huyết áp người cao tuổi thành mạch bị xơ hoá, giảm tính đàn hồi mạch máu) 4/ Trong xuất huyết - Trong xuất huyết, bồi hoàn thể tích máu khâu quan tr ọng việc hồi phục sức khỏe bệnh nhân Để xử trí hệ thống bồi hoàn máu mất, việc định đường truyền tốc đ ộ truyền điều cần thiết - Trên phương diện thủy động học (hydrodynamics), lưu lượng dịch truyền xác định công thức Poiseuille-Hagen: Q lưu lượng, ∆ P sai biệt áp suất đầu đầu vào, r kính kim/catheter, µ độ quánh (viscosity) L chiều dài kim/catheter Từ công thức rút nhiều hệ luận: - Nâng truyền dịch cao dịch truyền chảy nhanh h ơn - Không truyền khối hồng cầu với mục đích bành tr ướng th ể tích máu tuần hoàn độ quánh cao khối hồng cầu làm cho máu chảy chậm - Truyền dịch qua kim có kính lớn Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 37 Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách : - Sách Vật lí Đại Cương, Lương Duyên Bình, T ập 1: C –Nhiệt, Nhà xuất Giáo Dục - Sách tập Vật lí Đại Cương, Lương Duyên Bình, T ập : C – Nhi ệt, Nhà xuất Giáo Dục Tài liệu lấy từ Internet: - Bài tập Bernoulli lấy từ : http://ly.hoctainha.vn/Thu-Vien/The/dinh-luat-bec-nu-li - Ứng dụng Bernoulli lấy từ : http://kenh14.vn/kham-pha/kham-pha-ma-thuat-tu-hieu-ung-bernoulli20121017102117832.chn - Bài tập Poiseuille lấy từ : http://thuvienvatly.com/forums/index.php?topic=19290.0;wap2 http://vietsciences1.free.fr/vietscience/giaokhoa/vatly/conhietdaicuong/c huong8cohocchatluu.htm    Ứng dụng Poiseuille lấy từ : https://sites.google.com/site/dungcaodangytb/home/bi-ging/sinh-lhc/sinh-l-cao-ng/sinh-ly-cao-dhang/sinh-ly-tuan-hoan http://vi.swewe.net/word_show.htm/?33597_1&Ph%C3%A1p_lu %E1%BA%ADt_c%E1%BB%A7aPoiseuille www.thongtinkhcndaklak.vn/thanhtuu/ydh/ydh_22.doc Nhóm 4A – Dược 1A – Niên khoá 2015 – 2020 Page 38 ... 2020 Page Định luật Bernoulli - Công thức Poiseuille ứng dụng MỤC LỤC CHỦ ĐỀ 1: ĐỊNH LUẬT BERNOULLI VÀ ỨNG DỤNG Phương trình Bernoulli Bài tập phương pháp giải Ứng dụng định luật Bernoulli. .. .11 CHỦ ĐỀ 2: CÔNG THỨC POISEUILLE VÀ ỨNG DỤNG Dòng chảy Poiseuille 21 Công thức Poiseuille 21 Chứng minh công thức 23 Bài tập áp dụng 25 Ứng dụng công thức Poiseuille ... quan, ứng dụng thực tiễn định luật Bernoulli công th ức Poiseuille - Đối tượng nghiên cứu: Định luật Bernoulli, công thức Poiseuille ứng dụng th ực tiễn Giả thuyết khoa học: Phương trình Bernoulli,