Vui lòng download xuống để xem tài liệu đầy đủ.

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

Chia sẻ: | Ngày: ppt 44 p | 72

0
169
views

Tài liệu trình bày về sự lưu chuyển của các chất và ứng dụng trong y học.

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

  1.  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.     
  2. Nội dung    CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN    TĨNH HỌC CHẤT LƯU     ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU LÝ TƯỞNG    ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU THỰC     
  3. 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 )
  4. 2- Khối lượng riêng và áp súât : - Khối lượng riêng ρ: (môi trường liên tục) Khối lượng riêng của chất lưu tại M là : dm đồng chất m ρ = dV không nén được ⇒ ρ = V ( kg / m ) 3 dV : yếu tố thể tích bao quanh điểm M dm :khối lượng của chất lưu chứa trong dV
  5. - Áp suất p dFn Áp súât chất lưu gây ra tại M là : dS dFn mọi nơi trên S Fn p = dS như nhau ⇒ p = S (N/m ) 2 dFn 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/m2 hay còn gọi là Pascal (1 Pa = 1 N/m2) Ngòai ra : 1 mmHg = 133,32 Pa = 1 torr (Torricelli ) 1 atm = 1,013.105 Pa (N/m2) = 760 mmHg
  6. 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, p1 z nằm yên,trong trọng trường đều F2 = p2S       S (g = const) dạng hình trụ . z1 • Điều kiện cân bằng : P = mg ρ m F2 = F1 + P F1 = p1S z2 p2 ⇔ p2 S = p1S + mg (h 1) ⇔ p2 S = p1S + ρVg ⇔ p2 S = p1 S + ρ S(z1 – z2) g ⇔ p2 = p1 + ρg (z1 – z2)
  7. Chọn z1 = 0( mặt thoáng)⇒ p1= p0 F2 = p2S p1 z = 1 atm ( áp suất khí quyển)       S z1 z2 = z ⇒ z1 – z2 = h > 0 P = mg ρ m z2 Áp suất ở độ sâu h là : F1 = p1S p2 p = p0 + ρ g h (phương trình thủy (h 1) tĩnh) z p0 không khí z1=0 áp suất thủy tĩnh áp suất áp kế (thủy lực) h Nước Do ρ, g không đổi nên áp suất thủy tỉnh p tăng theo độ sâu h . p (h.2) z2= z
  8. • Hệ quả : - h1 = h2 ⇒ p1 = p2 :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 = p0) 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 .
  9. - 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) P0 A Đầu C của ống đặt thấp hơn mặt B thoáng A của chất lỏng trong bình . h pC = p0 + ρgh C = pA + ρgh ⇒ pc > pA : Khi mở nút ,chất lỏng chảy ra ngoài .
  10. Bài toán : Một ống hình chữ U chứa hai chất lỏng cân bằng tĩnh ( nằm yên) : Khối lượng riêng nước ρn =103 kg/m3 Khối lượng riêng dầu ρx. Đo l = 135 mm và d = 12,3 mm . Tính khối lượng riêng x của dầu? - Gọi pt là áp suất tại mặt tiếp xúc pt pp Dầu - Nước bên nhánh trái (dưới mặt thoáng của dầu,một khoảng l+d) Ta có : pt = p0 + ρx g (l + d)
  11. • Gọi pp là áp suất bên nhánh phải ngang cùng mức với mặt tiếp xúc trên (dưới mặt thoáng của nước một khoảng là l) ta lại được : pp = p0 + ρng l • Vì thông nhau bằng nước (ở dưới mặt tiếp xúc Dầu – Nước) nên : pt = pp ⇔ p0 + ρx g (l + d) = p0 + ρng l l ⇔ ρx = ρn l + d 135 mm = 1000kg/m3 135 mm + 12,3 mm = 916 kg/m3
  12. 2/ Định luật Pascal : a- Phát biểu: Một độ biến thiên áp suất tác dụng vào một chất lưu bị giam kín, được truyền không thuyên giảm cho mọi phần của chất lưu và cho thành bình . Thật vậy: Từ p2 = p1 + ρg (z1 – z2) Vì ρg (z1 – z2) = const ⇒ ∆p2 = ∆ p1 VD: thao tác Heimlich( bệnh nhân bị hóc), lấy kem đánh răng,..
  13. b- Đòn bẫy thủy tỉnh (máy ép thủy lực) : Nguyên tắc hoạt động: F2 Chất lưu = chất lỏng không chịu nén F1 Áp suất tác dụng vào chất lỏng d2 là : F1 S1 F1 F2 S2 = p = S1 S1 S 2 d1 p Áp suất truyền nguyên vẹn gây ra F2 một lực hướng lên F2 . p = S2 h.6 Biến đổi lực nhỏ thành F1 F2 S2 = một lực lớn hơn ⇒ S1 S 2 Hay F2 = S1 F1 (*)
  14. Vậy, Diện tích S2 lớn hơn S1 bao nhiêu lần thì lực F2 lớn hơn F1 bấy nhiêu lần • Để ý : V1 = V2 ⇔ S1d1 = S2d2 (CL không chịu nén ) ⇒ S2/S1= d1/d2 Từ (*): ⇒ F2/F1 = d1/d2 hay F2d2 = F1d1 Vậy, Biến đổi lực nhỏ thành một lực lớn hơn bao 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 ……..
  15. 3/ Nguyên lý Archimede a- Phát biểu : Một vật nhấn Túi chìm hoàn toàn hoặc một phần chất Nư trong một chất lưu sẽuu ịu tác ch r ớc dẻo dụng của một lực nổi FA (lực đẩy Nư ớc Archimede) có cường độ bằng trọng lượng của khối chất lưu bị vật chiếm chỗ . FA FA = ρVg FA P Gỗ FA :Lực đẩy (lực hướng lên Archimède) 0 FA ρ: khối lượng riêng cuả chất lưu nước P V :Thể tích của khối chất lưu bị chiếm chỗ đá Nước g: gia tốc trọng trường P
  16. 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 < FA ⇒ ρ 0 < ρ : vật nổi lên (vật nổi lên và tiếp tục nhô khỏi mặt chất lưu cho đến khi lực nổi giảm xuống FA’ vừa đúng bằng trọng lực P thì vật nằm cân bằng trên mặt chất lưu ). Bài toán : Biết khối lượng riêng của tảng băng là ρ b = 917 kg/m3 và của nước biển là ρ n = 1024 kg/m3 . Hỏi phần nổi của tảng băng có tỷ lệ là bao nhiêu ?
  17. Giải : Gọi V là thể tích toàn phần của tảng băng thì Trọng lượng của tảng băng là : Pb = ρbVg Gọi Vn là thể tích phần nước bị vật chiếm chỗ ,thì Lực nổi FA là : FA = ρ n Vn g Khi đat cân bằng: ρ bVg = ρ nVng Suy ra tỷ lệ : V − Vn Vn ρb = 1− = 1− V V ρn 917 kg / m3 = 1 - 1024 kg / m3 = 0,1 hay 10%
  18. 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)
  19. - 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 ) S2 S1 v2 ⇔ S1 ∆l1 = S2 ∆l2 v1 v2 ⇔ S1(v1∆t) = S2(v2∆t) ∆l2 ⇔ S1v1 = S2v2 ∆l1
  20. Vậy, vận tốc v của dòng chảy tỷ lệ nghịch với tiết diện thẳng S của ống dòng Hay Q = S v = const (phương trình liên tục) Lưu lượng Q = S v : là lượng thể tích chất lưu chảy qua tiết diện S trong một đơn vị thời gian
Đồng bộ tài khoản