ế
BÀI GI NG: Ả TH Y L C Ủ Ự GV: ThS.Lê Văn Thông Đ a ch : KXD-ĐH Ki n Trúc TP.HCM ỉ ị Email : lvthong@hcmuarc.edu.vn
CH
ƯƠ
NG 1: Ấ Ơ Ả
CÁC TÍNH CH T C B N C A CH T L NG
Ấ Ỏ
Ủ
N I DUNG
Ộ
ớ ụ ử
ọ ng nghiên c u ọ ệ ệ ứ ứ
ươ
ng pháp nghiên c u ứ ấ ỏ ặ ủ ấ ỏ
ng • Gi i thi u v l ch s phát tri n môn h c & ng d ng ể ề ị • Khái ni m v môn h c. Đ i t ố ượ ề • Ph • Các đ c tr ng c a ch t l ng ủ ư • Các tính ch t c b n c a ch t l ng ấ ơ ả • Phân lo i l c tác d ng trong ch t l ng ấ ỏ ụ • Khái ni m v ch t l ng lý t ấ ỏ ề ạ ự ệ ưở
§1. L ch s & ng d ng ử Ứ
ị
ụ Các nhà khoa học nghiên cứu cơ học chất lỏng
Archimedes (C. 287212 BC)
Newton (16421727)
Leibniz (16461716)
Bernoulli (16671748)
Euler (17071783)
Navier (17851836)
Stokes (18191903)
Prandtl (18751953)
Reynolds (18421912)
Taylor (18861975)
Ứ
ng d ng ụ
• Ch t l ng c n thi
ấ ỏ
t cho cu c s ng ộ ố ế ầ – 95% c th con ng i là ch t l ng ấ ỏ ườ ơ ể – 2/3 b m t trái đ t là n c ướ ấ ề ặ – T ng khí quy n bao quanh trái đ t thì kéo dài 17km trên
ấ
• L ch s hình thành và phát tri n nghiên c u ch t
ể b m t trái đ t ấ
ứ
ấ
ể
ầ ề ặ ử
ạ
i ườ
ị l ng : ỏ – Đ a m o h c ọ ị – S di trú và văn minh con ng ự – Khoa h c hi n đ i và nh ng lý thuy t, ph ệ
•
ng pháp toán ữ ế ạ ọ ươ
ng đ n m i khía c nh c a cu c s ng ạ
ủ
ế
ọ
ộ
ố
h c ọ – Chi n tranh ế nh h ưở Ả
Th i ti
t & Khí h u
ờ ế
ậ
Vòi rồng Sấm sét
Thay đổi khí hậu toàn cầu Bão
Giao thông
Tàu thủy Hàng không
Tàu ngầm Tàu lửa tốc độ cao
Môi tr
ngườ
Dòng chảy ở sông Ô nhiễm không khí
Y h cọ
Truyền máu Thiết bị trợ giúp não thất
Th thao & gi
i trí
ể
ả
Đua xe đạp Điều khiển thuyền Đua thuyền trên biển
Lướt ván Đua xe
§2. Đ nh nghĩa.
ố ượ
ng pháp ụ
ậ
ươ ứ ấ ỏ ắ
ự ể ộ
ấ ỏ ằ ữ ộ ể ể ớ ộ
trong nó ho c bao quanh nó
ị ng, ph Đ i t ĐN :Th y l c ủ ự h cọ nghiên c u và ng d ng các quy lu t ứ cân b ng và chuy n đ ng c a ch t l ng, l c tác đ ng qua ủ l i gi a ch t l ng v i các v t th ( r n, khí ) chuy n đ ng ậ ạ ặ
ng ạ ươ
C h c đ i c ơ ọ C h c r n ơ ọ ắ C h c ơ ọ
C h c môi tr ng r i r c ơ ọ ườ ờ ạ
C h c môi tr ng liên t c : th y l c … ơ ọ ườ ủ ự ụ
ạ Th y l c ủ ự ủ ự c Th y l c đ i ngươ
Th y l c chuyên ngành ủ ự
Đ i t ng nghiên c u chính : ố ượ ứ N cướ
Gi i tích ả
Ph ươ ng pháp s ố Lý thuy t ế Ph ng
ươ pháp
Đ ng d ng ồ ạ Th c hành ự
T ng t ươ ự
ấ ỏ
ư
ủ
§2. Các đ c tr ng c a ch t l ng 1. Kh i l
ặ ng riêng
ố ượ
m
r
=
=
(
)
A
D
lim V 0
dm dV
r =
dm dV
D fi D
r = const
ấ ỏ
đ
V = m V Ch t l ng không nén cượ
g
=
g
=mg r V
ng riêng 2. Tr ng l ọ ượ
d
g= g
/
2H o
3. T tr ng ỷ ọ
= sV 1 / r
4. Th tích riêng ể
Nöôùc
Khoâng khí Thuûy ngaân
( kg/m3 ) 1000 1.228 13.6x103
( N/m3 ) 12.07 133x103
9.81x10 3
5. Tính thay đ i th tích do thay đ i áp su t, nhi ổ ổ ể ấ t đ ệ ộ
= -
b
= ; K
p
1 b
dV Vdp
p
5.1 Thay đ i áp su t ấ ổ
b = t
dV Vdt
5.2 Thay đ i nhi ổ t đ ệ ộ
ấ ỏ
ấ ủ ả
i h n d ướ ự ớ ạ ụ ỏ
ạ ế ấ ỏ ạ
§3. Các tính ch t c a ch t l ng 1. Tính linh đ ng (tính ch y) ộ .Bi n d ng tăng liên t c không gi i l c nh . Ch t l ng không có hình d ng riêng mà luôn luôn theo hình d ng c a v t th ch a nó ho c bao quanh ể
ủ ậ ứ ạ ặ
ch t l ng chuy n đ ng t ng đ i v i ầ ử ấ ỏ ộ ể ươ ố ớ nó . Các ph n t
nhau
ụ ầ ử ẽ s phân b kh p ch t ố ấ ắ
L c tác d ng vào ph n t ự l ngỏ
2. Tính liên t c ụ
3. Tính ch u nén ị
t
=
=F m A
du dy
4. Tính nh t ớ
du dy
ng th ng đ ng Gradient c a v n t c theo ph ủ ậ ố ươ ứ ẳ
m
ọ
H s nh t đ ng l c h c ệ ố ộ ự ấ ỏ ụ t đ ) ệ ộ
ớ ộ ( ph thu c vào lo i ch t l ng và nhi ạ
r
0
m =
2
+
r
0
a(p p ) 0
= m
m
-
m m ,
0
0.0178 + 1 0.0337t 0.000221t Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 0 Cđộ 0e : Trò soá ñoä nhôùt ôû caùc aùp suaát p vaø p0 a = 0.002 0.003 : H eä soá thí nghieäm
n
=
m r
mn
H s nh t đ ng h c ớ ộ ệ ố ọ
Ñ ôn vò ño löôøng cuûa laø Poise (P). 1P = 0.1 N s/m 2 = 0.1 kg/(m .s) Ñ ôn vò ño löôøng cuûa laø Stoke (st). 1st = 1 cm 2/s = 104 m 2/s . 1C st = 0.01 st = 106 m 2/s
Nöôùc Khoâng khí
( Poise ) 1.8x104 102
( Stoke ) 0.15 0.01
0
n =
Nga
0.0731 E
2 (cm / s)
0.0631 0 E
-
"
n =
Mỹ
0.00220 S
2 (cm / s)
1.80 " S
-
"
n =
Anh
0.00260 R
2 (cm / s)
1.72 " R
-
Ví dụ
Phi-Newton Tính nh t: ớ Ch t l ng Newton & ấ ỏ
Toothpaste
Latex Paint
Corn Starch
ệ ữ ứ ế ấ ỏ ế ầ
Ch t l ng Newton : Quan h gi a ng su t & ấ ỏ ấ bi n d ng tuy n tính. H u h t ch t l ng là ạ ế Newton
thì không tuy n tính
Ch t l ng phi Newton ấ ỏ ế
5. S c căng m t ngoài ứ ặ
, =
s=R' 2 l
Thí nghi mệ
s
:laø heä soá söùc caêng maët ngoaøi (löïc taùc duïng treân ñôn vò chieàu daøi)
ổ
A
bmE
T ng quát s=
s
D = p
(
)
1 + R 1
1 R 2
Theo Laplac
Mô hình toán h cọ
Ví d : Gi ụ c t n ọ ướ
c,
s
=
R : bán kính gi ự ộ t n ọ ướ ặ ệ
F surface
Đi u ki n
ề
ệ
Applied to Area
D=
p 2Rp
Fpressure
: là l c căng m t ngoài , D p : đ chênh l ch áp su t phía bên trong và bên ngoài ấ . Rp s Applied to Circumference 2
p
s2= R
D D p = pi – pe:
Ch ng minh đ i v i b t n c thì : ứ
p
D
ố ớ ọ ướ s4= R
6. Hi n t ng mao d n ệ ượ ẫ
ng mao ng kính nh h n 1mm, : là lo i ng có đ ạ ố ỏ ơ
Dính
tướ
Không dính
tướ
Ố ườ hình d ng gi ng nh s i tóc ư ợ ạ ố
Th y ngân
ủ
N cướ
q q
>90°
< 90°
=
q
p s 2 R
cos
Fsurface
gp=
G
2 R h
h
Đi u ki n ề ệ
Cân b ng : ằ s cos q 2= g R
§4. L c tác d ng trong ch t l ng
ấ ỏ
ự
ụ
i c l c t p trung ậ ồ ạ ả ự ậ
i l c đó t n t ấ ỏ ỉ ồ ạ ự
Khác v i c h c v t th r n, ể ắ ở ớ ơ ọ l n l c phân b , trong c h c ch t l ng ch t n t ơ ọ ố ẫ ự phân b ố Ch t l ng không có kh năng ch u l c t p trung ả ấ ỏ ị ự ậ
L c tác d ng lên ch t l ng : n i l c và ngo i l c. ấ ỏ ộ ự ạ ự ự ụ
N i l c là l c t ng tác gi a các ph n t ộ ự ự ươ ầ ử ữ ch t l ng. ấ ỏ
ụ
ậ ch t l ng t ừ ấ ỏ phía các v t ậ
Ngo i l c là l c tác d ng lên các ph n t ầ ử ự ạ ự ng v t lý bên ngoài ho c t phía môi tr ặ ừ th khác, ti p xúc v i th tích ch t l ng. ớ ườ ế ấ ỏ ể ể
m t th ch t l ng đ nghiên ấ ỏ ể
phía ch t l ng bao b c xung ầ ừ ộ ừ ộ ụ ự
ế ứ N u ta tách ra m t ph n t c u thì l c tác d ng t quanh lên th tích nghiên c u tr thành ngo i l c. ể ấ ỏ ở ọ ạ ự ứ ể
ố ụ ệ ị
ng ch t l ng . Giá tr c a l c kh i t l ộ ơ v i kh i l ng ố ố ượ ố ỉ ệ ớ ấ ỏ
L c kh i : ký hi u , là l c tác d ng lên m t đ n v kh i ự ự l ị ủ ự ượ c a ch t l ng. Ví d nh tr ng l c, l c quán tính ư ọ ủ ự ự ấ ỏ ụ
Goïi laø löïc khoái taùc duïng leân phaàn töû chaát loûng taïi moät ñieåm A coù theå tích vaø khoái löïông . Vectô cöôøng ñoä löïc khoái taïi ñieåm A khi ñoù: fi
=
F
fi D
lim V 0
r
F V
D fi D
fi fi
= F g
Tr ườ ng h p l c kh i là tr ng l c, ố ợ ự ự ọ
= -
fi fi
F
a
Tr ng h p l c kh i là l c quán tính, ườ ợ ự ự ố
2
=
fi fi
F w r
Tr ườ ng h p l c kh i là l c quán tính ly tâm, ự ợ ự ố
ự ấ ỏ
ặ ề ặ ể ặ ỉ ệ ớ ạ ự ọ ệ
L c m t : là ngo i l c tác d ng lên th tích ch t l ng thông ụ qua b m t bao b c. Gía tr c a l c m t t l v i di n tích b ề ị ủ ự m t. ặ
ng
§5. Ch t l ng lý t ấ ỏ
ưở
ng đ c hi u là ch t l ng gi ưở ấ ỏ ả ị
Ch t l ng lý t ể
ư
đ nh, có tính ể ượ ấ ỏ d ch chuy n tuy t đ i, t c là hoàn toàn không nh t, cũng ệ ố ứ ớ ị nh không nén tuy t đ i, không dãn n khi nhi t đ thay ệ ộ ệ ố i l c c t đ i và tuy t đ i không có kh năng ch ng l ắ ệ ố ạ ự ở ố ả ổ
