Giáo trình Vật lý đại cương: Chương 6. Cơ học chất lưu

Chất lưu: Chất lưu là những chất có thể “chảy” được, bao gồm chất lỏng và chất khí. Chất lưu không có hình dạng nhất định. Khi chuyển động, chất lưu phân thành từng lớp, giữa các lớp có lực tương tác, gọi là lực nội ma sát hay lực nhớt. Chính lực này làm cho vận tốc của các lớp không bằng nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Vật lý đại cương: Chương 6. Cơ học chất lưu154 Giaùo Trình Vaät Lyù Ñaïi Cöông – Taäp 1: Cô – Nhieät - Ñieän Chương 6 CƠ HỌC CHẤT LƯU §6.1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN1 – Chất lưu: Chất lưu là những chất có thể “chảy” được, bao gồm chất lỏng và chất khí. Chất lưu không có hình dạng nhất định. Khi chuyển động, chất lưu phân thànhtừng lớp, giữa các lớp có lực tương tác, gọi là lực nội ma sát hay lực nhớt. Chính lựcnày làm cho vận tốc của các lớp không bằng nhau. Để đơn giản, khi nghiên cứu về chất lưu, ta giả sử nó hoàn toàn không nénđược (có thể tích xác định) và không có lực nhớt (không có nội ma sát). Chất lưu nhưthế được gọi là chất lưu lý tưởng; trái lại là chất lưu thực. Nghiên cứu chất lưu thực rấtkhó khăn, vì thế ta nghiên cứu về chất lưu lý tưởng, rồi suy rộng ra cho chất lưu thực.Trong một phạm vi gần đúng cho phép, các qui luật rút ra đối với chất lưu lý tưởngcũng áp dụng được cho chất lưu thực. Trong phạm vi giáo trình này chỉ nghiên cứu chất lưu lí tưởng.2 – Đường dòng, ống dòng: Để dễ dàng nghiên cứu và biểu diễn sự chuyển động của chất lưu một cáchtrực quan, người ta đưa ra khái niệm về đường dòng và ống dòng:• Đường dòng: là những đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng → với vectơ vận tốc của phần tử chất v lưu tại điểm đó. Nói cách khác, → đường dòng chính là qũi đạo của các v phần tử của chất lưu. Hình 6.1: Đường dòng• Ống dòng: Tập hợp các đường dòng tựa trên một đường cong kín bất kì tạo thành một ống dòng. Khi chất lưu chuyển động trong một cái ống nào đó thì bản thân ống đó là một ống dòng. Nếu các đường dòng không thay đổi theothời gian, thì ta nói dòng chảy của chất lưu làdừng. Trái lại là dòng không dừng. Trong giáo Hình 6.2: Ống dòngtrình này ta chỉ nghiên cứu các dòng dừng.Chöông 6: CÔ HOÏC CHAÁT LÖU 1553 – Khối lượng riêng và áp suất: Ta biết, vật rắn thì có hình dạng, kích thước và khối lượng xác định, nên ta cóthể nói đến khối lượng và lực tác dụng lên vật rắn đó (ví dụ: vật có khối lượng m = 2kg, chịu tác dụng của một lực F = 10N). Nhưng khi nghiên cứu về chất lưu – một môitrường liên tục, không có hình dạng nhất định – ta thường quan tâm đến sự thay đổitính chất từ điểm này sang điểm khác trong chất lưu hơn là nói đến tính chất của một“phần tử” riêng biệt nào đó. Vì thế, ta dùng các đại lượng: khối lượng riêng và ápsuất để mô tả (hơn là dùng các đại lượng: khối lượng và lực).a) Khối lượng riêng: Khối lượng riêng tại điểm M trong chất lưu được định nghiã là: dm ρ= (6.1) dVtrong đó: dV là yếu tố thể tích bao quanh điểm M; dm là khối lượng của chất lưu chứatrong yếu tố thể tích dV. Khối lượng riêng theo định nghĩa (6.1) còn được gọi là mật độ khối lượng củachất lưu tại điểm M. Nếu chất lưu là đồng nhất và không nén được thì ρ =const. Khi mđó ta có: ρ= (6.2) Vvới m và V là khối lượng và thể tích của một lượng chất lưu xác định. Trong hệ SI, khối lượng riêng có đơn vị là kg/m3.b) Áp suất: áp suất do chất lưu gây ra tại điểm M trong chất lưu được định nghĩa là: dF p= (6.3) dStrong đó: dF là áp lực mà chất lưu tác dụng theo hướng vuông góc vào diện tích dS đặttại M. Nếu áp suất suất tại mọi điểm trên diện tích S đều như nhau thì: F p= (6.4) Svới F là áp lực mà chất lưu tác dụng theo hướng vuông góc vào diện tích S Bảng 6.1: Hệ số chuyển đổi đơn vị áp suất atm torrĐơn vị đo Pa (N/m2) at bar (760mmHg) (mmHg) Pa 1 1,02.10 – 5 9,87.10 – 6 7,5.10 – 3 10 -5 at 9,81.10 4 1 0,968 736 0,981 5 atm 1,013.10 1,033 1 ...