Cơ học chất lưu - Chuyển động của máu trong hệ tuần hoàn

CƠ HỌC CHẤT LƯU – CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁU TRONG HỆ TUẦN HOÀN Mục tiêu  Trình bày được các khái niệm , định luật cơ bản về tĩnh học chất lưu  Trình bày được nội dung , ý nghĩa của phương trình liên tục – pt Bernoulli và ứng dụng  Trình bày được nội dung phương trình Poiseuille , phân tích ảnh hưởng của độ nhớt đến sự chuyển động của chất lỏng thực  Hiểu được quy luật về sự chuyển động của máu trong cơ thể. Nội dung  CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN  TĨNH HỌC CHẤT LƯU  ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU LÝ TƯỞNG  ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU THỰC I/ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1- Chất lưu • Là chất có thể chảy được ( bao gồm các chất lỏng và chất khí ) • Chất lưu lý tưởng : Là chất lưu hòan tòan không nén được và không có lực ma sát nhớt.(VD:chất lưu đứng yên ,chất lưu rất linh động ) 2- Khối lượng riêng và áp súât : - Khối lượng riêng ρ: (môi trường liên tục) Khối lượng riêng của chất lưu tại 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 ρ = ( ) 3 m kg / m V ρ = - Áp suất p Áp súât chất lưu gây ra tại M là : mọi nơi trên S như nhau ⇒ dF n là áp lực do chất lưu tác dụng vuông góc lên diện tích dS đặt tại điểm M . Đặc biệt : áp súât tại một điểm M trong chất lưu là một đại lượng vô hướng Trong hệ SI : đơn vị đo áp súât là N/m 2 hay còn gọi là Pascal (1 Pa = 1 N/m 2 ) Ngòai ra : 1 mmHg = 133,32 Pa = 1 torr (Torricelli ) 1 atm = 1,013.10 5 Pa (N/m 2 ) = 760 mmHg n dF p dS = ( ) 2 n F p N / m S = dF n dS II/ TĨNH HỌC CHẤT LƯU 1- Áp súât thủy tĩnh (phương trình cơ bản của Tĩnh học chất lưu) Lấy một khối chất lưu lý tưởng, nằm yên,trong trọng trường đều (g = const) dạng hình trụ . • Điều kiện cân bằng : F 2 = F 1 + P ⇔ p 2 S = p 1 S + mg ⇔ p 2 S = p 1 S + ρVg ⇔ p 2 S = p 1 S + ρ S(z 1 – z 2 ) g ⇔ p 2 = p 1 + ρg (z 1 – z 2 ) S ρ m z z 1 z 2 p 2 p 1 F 2 = p 2 S P = mg F 1 = p 1 S (h 1) Chọn z 1 = 0( mặt thoáng)⇒ p 1 = p 0 = 1 atm ( áp suất khí quyển) z 2 = z z⇒ 1 – z 2 = h > 0 Áp suất ở độ sâu h là : p = p 0 + ρ g h (phương trình thủy tĩnh) áp suất thủy tĩnh áp suất áp kế (thủy lực) Do ρ, g không đổi nên áp suất thủy tỉnh p tăng theo độ sâu h . p 0 p h (h.2) z z 1 =0 z 2 = z Nước không khí S ρ m z z 1 z 2 p 2 p 1 F 2 = p 2 S P = mg F 1 = p 1 S (h 1) • Hệ quả : - h 1 = h 2 ⇒ p 1 = p 2 :cùng một mặt phẳng ngang thì áp suất tương ứng bằng nhau (gọi là mặt đẳng áp ) dù bình chứa có bất kỳ hình dạng nào Điều này cũng có nghĩa là mặt thoáng ( p = p 0 ) của một chất lưu nằm yên phải là mặt nằm ngang ( h = 0 ) . Tuy nhiên , điều này chỉ đúng đối với các mặt thoáng cỡ trung bình . h - Áp dụng • Bình thông nhau : Chất lưu đồng nhất ,các mặt thoáng tự do đều nằm trong mặt phẳng ngang . (VD:dẫn nước trong thành phố , các mực nước của thợ hồ ,dẫn truyền dịch ….) • Xiphông (Siphon) Đầu C của ống đặt thấp hơn mặt thoáng A của chất lỏng trong bình . p C = p 0 + ρgh = p A + ρgh ⇒ pc > p A : Khi mở nút ,chất lỏng chảy ra ngoài . B C P 0 A Bài toán : Một ống hình chữ U chứa hai chất lỏng cân bằng tĩnh ( nằm yên) : Khối lượng riêng nước ρ n =10 3 kg/m 3 Khối lượng riêng dầu ρ x . Đo l = 135 mm và d = 12,3 mm . Tính khối lượng riêng x của dầu? - Gọi p t là áp suất tại mặt tiếp xúc Dầu - Nước bên nhánh trái (dưới mặt thoáng của dầu,một khoảng l+d) Ta có : p t = p 0 + ρ x g (l + d) p t p p [...]... 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 ) Ví du : Chất lưu chuyển động trong một cái ống , ta thấy lớp chất lưu sát thành ống không chuyển động ,bám sát thành ống ( do lực hút phân tử giữa chất lưu và thành ống giữ lại) Càng xa thành ống , vận tốc chất lưu càng lớn Ở giữa ống là nhanh nhất Mở Đón g 2 /- Lực... chuyển động thành lớp + v lớn: chuyển động xoáy Khi chất lưu chuyển động thành lớp với những vận tốc khác nhau làm xuất hiện lưc ma sát nằm giữa các lớp 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 : F =η dv ∆S dx x dv/dx : gradient của vận... kín (a) (b) - 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 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 Trong khoảng thời gian ∆t , thể tích chất lưu đi qua S1 là thể tích chất lưu đi qua S2 : ∆V1 = ∆V2 (không chịu nén ) ⇔... phun chất lỏng Nguyên tắc : Khí nén từ vòi D đến vòi C có S giảm (v tăng ) thì áp suất p giảm đến mức bé hơn áp suất trong bình A ⇒ Chất lỏng theo ống B hút lên và phun ra ngoài thành những hạt nhỏ C D B A IV/ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU THỰC : • 1- Lực ma sát nhớt ( nội ma sát ) - Chất lưu thực : khi chảy xuất hiện lực ma sát (do tính nhớt của chất lưu ) và có khả năng nén được - Tốc độ chảy v : + v bé: chuyển. .. cuả chất lưu V :Thể tích của khối chất lưu bị chiếm chỗ g: gia tốc trọng trường FA FA nước đá P Gỗ P 0 P Nước b- Sự cân bằng của vật nổi : Một vật nhúng chìm trong chất lưu thì có thể xảy ra ba trường hợp sau : Nếu gọi ρ0, ρ lần lượt là khối lượng riêng vật và chất lưu : 1- P > FA ⇒ mg > ρ Vg ⇔ ρ 0Vg > ρ Vg ⇔ ρ 0 > ρ : Vật chìm xuống đáy bình chứa 2- P = FA ⇒ ρ 0 = ρ : Vật nằm cân bằng (lơ lửng) 3- P... 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 động với vận tốc v trong chất lỏng có độ nhớt η ,khối lượng riêng ρ như sau: F = 6πηr v (Công thức Stokes ) Với điều kiện là số Reynolds (Re): 2 ρ rv ≤1 η 3 /- Công thức Poiseuille (Lực ma sát nhớt ⇒ áp suất tĩnh giảm) Xét chất lưu thực chảy trong ống hình trụ ,nằm... chênh lệch áp suất chất lưu trong khoảng thời gian ∆t là : A = F1 ∆x1 – F2 ∆x2 = p1S1 ∆x1 - p2S2 ∆x2 Vì S1 ∆x1 = S2 ∆x2 = V (không chịu nén) ⇒ A = (p1 – p2 ) V (1) S ∆x p1S1 1 1 v1 1 1’ S2 v2 h 2 1 p2S2 2’ h2 Mặt đất (h.12) Khối chất lưu (1,2) dịch chuyển đến vị trí (1‘,2’) ⇔ khối chất lưu (1,1’) dịch chuyển đến vị trí (2,2’) (Vì phần (1’2) chung ) Vậy,Độ biến thiên cơ năng của khối chất lưu từ vị trí 2... ) - ( mgh1 + m ) 2 2 Theo định luật bảo toàn cơ năng A = W2 - W1 v 2 2 v1 2 ⇔ ( p1 – p2 ) V = (mgh2 + m 2) – ( mgh1 + m ) 2 2 2 v1 v2 p1V + mgh1 + m 2 = p2V + mgh2 + m 2 Hay tại một vị trí bất kỳ v2 pV + mgh + m 2 Do m = ρV ⇒ = const ρ : là khối lượng riêng của chất lưu v 2 = const (P T Bernoulli ) p + ρ gh + ρ 2 (áp suất tĩnh) (áp suất thủy lực) (áp suất động) Vậy, trong chuyển động dừng của chất lưu. .. kg / m3 = 1 - 1024 kg / m3 = 0,1 hay 10% 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 (a) (b) - Trạng thái... nhiêu lần thì quảng đường dịch chuyển nhỏ hơn bấy nhiêu lần (để 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 uu r một lực nổi (lực đẩyFArchimede) A có cường độ bằng trọng lượng của khối chất lưu bị vật chiếm chỗ Túi chất Nướ c dẻo Nướ c FA FA = . CƠ HỌC CHẤT LƯU – CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁU TRONG HỆ TUẦN HOÀN Mục tiêu  Trình bày được các khái niệm , định luật cơ bản về tĩnh học chất lưu  Trình. chuyển động của chất lỏng thực  Hiểu được quy luật về sự chuyển động của máu trong cơ thể. Nội dung  CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN  TĨNH HỌC CHẤT LƯU  ĐỘNG LỰC HỌC