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

Chia sẻ: Pham Tuan Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

1.025
lượt xem 158
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

154 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 BẢN 1 – 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. Để đơn giản, khi nghiên cứu về chất lưu, ta giả sử nó hoàn toàn không nén được (có thể tích xác định) và không có lực nhớt (không có nội ma sát). Chất lưu như thế được gọi là chất lưu lý tưởng; trái lại là chất lưu thực. Nghiên cứu chất lưu thực rất khó 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 tưởng cũng 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 cách trực 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 theo thời gian, thì ta nói dòng chảy của chất lưu là dừng. Trái lại là dòng không dừng. Trong giáo Hình 6.2: Ống dòng trình này ta chỉ nghiên cứu các dòng dừng.
Chöông 6: CÔ HOÏC CHAÁT LÖU 155 3 – Khối lượng riêng và áp suất: Ta biết, vật rắn thì có hình dạng, kích thước và khối lượng xác định, nên ta có thể nói đến khối lượng và lực tác dụng lên vật rắn đó (ví dụ: vật có khối lượng m = 2 kg, chịu tác dụng của một lực F = 10N). Nhưng khi nghiên cứu về chất lưu – một môi trường liên tục, không có hình dạng nhất định – ta thường quan tâm đến sự thay đổi tính 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 áp suất 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) dV trong đó: dV là yếu tố thể tích bao quanh điểm M; dm là khối lượng của chất lưu chứa trong yếu tố thể tích dV. Khối lượng riêng theo định nghĩa (6.1) còn được gọi là mật độ khối lượng của chất lưu tại điểm M. Nếu chất lưu là đồng nhất và không nén được thì ρ =const. Khi m đó ta có: ρ= (6.2) V với 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) dS trong đó: dF là áp lực mà chất lưu tác dụng theo hướng vuông góc vào diện tích dS đặt tại M. Nếu áp suất suất tại mọi điểm trên diện tích S đều như nhau thì: F p= (6.4) S với 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 torr Đơn 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 1 760 1,013 torr 133,322 1,36.10 – 3 1,316.10 – 3 1 1,33.10 - 3 bar 10 5 1,02 0,987 750 1
156 Giaùo Trình Vaät Lyù Ñaïi Cöông – Taäp 1: Cô – Nhieät - Ñieän Áp suất theo định nghĩa (6.3) và (6.4) là một đại lượng vô hướng, trong hệ SI, đơn vị của áp suất là niutơn trên mét vuông (N/m2) hay paxcan (Pa). Ngoài ra ta còn có các đơn vị đo áp suất khác như: atmotphe (at hoặc atm), milimet thủy ngân (mmHg), torr, … . Bảng 6.1 cho biết hệ số chuyển đổi giữa các đơn vị đo áp suất. §6.2 PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC Xét một chất lưu lý tưởng, chuyển động trong một ống dòng bất kỳ. Gọi v1 và v2 là vận tốc chảy của chất lưu tại hai tiết diện S1 và S2 bất kỳ của → ống dòng. v2 Ta có lượng chất lưu đã chảy qua tiết điện S1 , S2 trong thời gian dt S1 S2 là: → v1 dm1 = ρ dV1 = ρ S1 v1 dt dm2 = ρ dV2 = ρ S2 v2 dt Hình 6.3: Sự chảy liên tục của chất lưu Do tính không chịu nén và tính liên tục nên trong thời gian dt, lượng chất lưu đã chuyển qua tiết diện S1 và S2 là như nhau. Suy ra dm1 = dm2 Vậy: S1 v1 = S2 v2 hay Sv = const (6.5) Phương trình (6.5) được gọi là phương trình liên tục của chất lưu. (6.5) chứng tỏ vận tốc chảy của chất lưu tỉ lệ nghịch với tiết diện của ống dòng. §6.3 PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI 1 – Thiết lập pương trình: Xét một khối chất lưu bất kỳ ABCD chứa trong một đoạn ống dòng giới hạn bởi các tiết diện S1 và S2. Gọi v1 và v2 là vận tốc chảy của chất lưu tại các tiết diện đó. Sau thời gian dt, khối chất lưu này chuyển tới vị trí mới A’B’C’D’. Ta có: Độ biến thiên động năng của khối chất lưu sau thời gian dt là: ∆Wđ = W’đ – Wđ = (W’đ (2) + W’đ (3) ) – (Wđ (1) + Wđ (2) ) = W’đ (3) – Wđ (1) Nghĩa là độ biến thiên động năng của toàn khối bằng hiệu động năng của hai khối nhỏ (1) và (3). Mà từ phương trình liên tục (6.5) ta suy ra: khối lượng m và thể tích V của hai khối (1) và (3) là bằng nhau và bằng m = ρ V 1 1 ρv 2 ρv 2 Suy ra ∆Wđ = mv 2 − mv1 = V ( 2 − 1 ) 2 2 (6.6) 2 2 2 2 Mặt khác, ngoại lực tác dụng lên khối chất lưu đó gồm có: trọng lực, áp lực tại hai tiết diện S1 , S2 và áp lực của các ống dòng xung quanh. Công của các ngoại lực này sinh ra trong thời gian dt được tính như sau:
Chöông 6: CÔ HOÏC CHAÁT LÖU 157 + Công của trọng lực: ta thấy toàn bộ khối chất lưu đang xét gồm có 2 phần, trong đó phần (2) không thay đổi về độ cao, vậy công của trọng lực chính là công làm di chuyển phần (1) xuống vị trí của khối (3) : A1 = mg(h1 – h2) = ρ Vg (h1 – h2) + Áp lực tại tiết điện S1 sinh công dương đẩy khối chất lưu chuyển động; còn áp lực ở tiết diện S2 sinh công cản. Do đó công của áp lực tại hai tiết diện này là: A2 = F1 s1 – F2 s2 = p1 S1 v1 dt – p2 S2 v2 dt = p1V – p2V = (p1 – p2)V + Áp lực của các ống dòng xung quanh luôn vuông góc với mặt bên của ống dòng đang xét nên không sinh công. A S1 (1) A’ D D’ (2) B h1 B’ S2 (3) C C’ h2 Hình 6.4: Thiết lập phương trình Bernoulli Do đó, tổng công của các ngoại lực tác dụng lên khối chất lưu đang xét là: A = A1 + A2 = ρ gV(h1 – h2) + (p1 – p2)V (6.7) * Theo định lý động năng, ta có: ∆Wđ = A . Kết hợp (6.6) và (6.7), suy ra: ρv 2 ρv 12 V( 2 − ) = ρ gV(h1 – h2) + (p1 – p2)V 2 2 ρv 1 2 ρv 2 Suy ra: p1 + ρ gh1 + = p2 + ρ gh2 + 2 (6.8) 2 2 ρv 2 hay p + ρ gh + = const (6.9) 2 Phương trình (6.9) được gọi là phương trình Bernoulli. Trong đó cả ba số hạng ở vế trái đều có cùng thứ nguyên của áp suất. Số hạng p được gọi là áp suất tĩnh; số hạng ρ gh được gọi là áp suất trắc điạ, vì nó liên quan đến độ cao so với mặt đất hoặc mặt
158 Giaùo Trình Vaät Lyù Ñaïi Cöông – Taäp 1: Cô – Nhieät - Ñieän ρv 2 biển, hoặc một mặt phẳng nằm ngang nào đó làm mốc; số hạng gọi là áp suất 2 động vì nó liên quan đến vận tốc của chất lưu. Vậy: tổng áp suất tĩnh, áp suất trắc địa và áp suất động không thay đổi tại mọi điểm trong chất lưu. 2 – Hệ quả: a) Nếu xét những điểm trong chất lưu cùng nằm trên một mặt phẳng ngang (h = const) thì áp suất trắc địa không thay đổi. Từ (6.9) suy ra: ρv 2 p+ = const (6.10) 2 Tổng áp suất tĩnh và áp suất động không thay đổi tại mọi điểm thuộc cùng một mặt phẳng ngang trong chất lưu. Do đó nơi nào có dòng chảy mạnh thì nơi đó áp suất tĩnh giảm và ngược lại. b) Nếu trong chất lưu không có dòng chảy (v = 0) thì từ (6.9) ta có: p + ρgh = const (6.11) (6.11) là phương trình cơ bản của tĩnh học chất lưu. Ta sẽ bàn luận (6.11) sâu hơn ở §6.4. 3 – Vài ứng dụng của phương trình Bernoulli: a) Tính vận tốc chảy ở vòi – công thức Toricelli: Xét một bình chứa chất lỏng có một vòi ở thành bình. Miệng vòi cách mặt thoáng của chất lỏng trong bình một đoạn h. Gọi S1 là diện tích mặt thoáng của chất lỏng trong bình và S2 là tiết diện ngang ở miệng vòi. Ap dụng phương trình Bernoulli, ρv 1 2 ρv 2 ta có: p1 + ρ gh1 + = p2 + ρ gh2 + 2 2 2 Vì p1 = p2 = po = áp suất khí quyển; ρ 2 h1 – h2 = h, nên ( v 2 − v 1 ) = ρ gh. 2 2 Mà: S1 v1 = S2 v2; S1 >> S2 nên v1
Chöông 6: CÔ HOÏC CHAÁT LÖU 159 b) Bơm tia: Xét một ống dẫn nhỏ nằm ngang. Khi đó độ cao h coi như không đổi tại mọi 1 2 điểm trong chất lưu. Ta có (6.10): p + ρv = const. Từ (6.10) suy ra: nơi nào có 2 vận tốc chảy lớn thì ở đó áp suất tĩnh p nhỏ. Nói cách khác, chỗ có tiết diện ống càng nhỏ thì tại đó, áp suất tĩnh p càng nhỏ. Dựa vào nguyên tắc này, người ta chế tạo ra thiết bị gọi là “bơm tia” - dùng trong việc sơn các dụng cụ, thiết bị khác - và bộ chế hòa khí (carburateur) của động cơ đốt trong. Cấu tạo: gồm một ống dẫn khí nén, có cổ thắt ở gần lối ra. Tại nơi cổ thắt có đường Xăng từ bình lớn xuống Hỗn hợp Lỗ thông hơi nhiên liệu Phao xăng Khí nén Xăng Hình 6.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ chế hòa khí thông với bình đựng sơn (hay nhiên liệu – nếu là bộ chế hoà khí). Bình đựng sơn có một lỗ thông hơi, để áp suất trên mặt thoáng của sơn (nhiên liệu) luôn bằng áp suất khí quyển. Hoạt động: Khi ta cho luồng khí nén đi qua ống, tại cổ thắt, vận tốc khí rất lớn nên áp suất tĩnh ở đó nhỏ hớn áp suất khí quyển, do đó sơn (nhiên liệu) từ bình chứa dâng lên hoà vào luồng khí phun ra ngoài thành tia. Ngoài các ứng dụng kể trên, phương trình Bernoulli còn là cơ sở để tạo ra các thiết bị đo áp suất (áp kế), thiết bị đo vận tốc của dòng chảy (lưu lượng kế), hay nghiên cứu về lực nâng máy bay, giải thích các hiện tượng: cửa sổ tự mở, tốc mái nhà khi có gió lớn, … . §6.4 TĨNH HỌC CHẤT LƯU 1 – Phương trình cơ bản của tĩnh học chất lưu: Trong trường hợp chất lưu không chuyển động, phương trình Bernoulli trở thành : p + ρ gh = const (6.11) Phương trình (6.11) được gọi là phương trình cơ bản của tĩnh học chất lưu, đã được Pascal tìm ra vào năm 1652. (6.11) chứng tỏ rằng: những điểm nằm trên cùng một mặt
160 Giaùo Trình Vaät Lyù Ñaïi Cöông – Taäp 1: Cô – Nhieät - Ñieän phẳng ngang thì có cùng một áp suất tĩnh ; càng xuống sâu (h càng nhỏ), áp suất tĩnh càng lớn. Nếu xét hai điểm ở độ cao khác nhau thì: p1 + ρgh1 = p2 + ρgh2 Suy ra ∆p = p2 – p1 = ρg(h1 – h2) = ρg∆h (6.13) Độ chênh lệch áp suất tĩnh giữa hai điểm trong chất lưu bằng độ chênh lệch áp suất trắc địa giữa hai điểm đó. Do đó , nếu ta coi áp suất trên mặt thoáng của chất lưu là p0 thì áp suất tĩnh tại một điểm cách mặt thoáng của chất lưu một khoảng h là: p = p0 + ρgh (6.14) 2 – Định luật Pascal: Xét một chất lưu lý tưởng, bị nhốt trong một m ống hình trụ. Khi đó, áp suất tại một điểm M bất kì trong chất lưu được tính theo (6.14). Nếu cố định điểm quan sát M thì độ sâu h không đổi. Bây giờ ta giả sử có một ngoại lực tác dụng vào chất lưu làm áp suất tĩnh tại mặt thoáng p0 tăng thêm ∆p thì theo h (6.14), áp suất tĩnh tại M cũng tăng thêm ∆p. Ta nói: áp suất truyền đi nguyên vẹn. M * Định luật Pascal: Áp suất tác dụng vào chất lưu sẽ được chất lưu truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng Hình 6.12: Sơ đồ nguyên đến tất cả các phần tử trong chất lưu và đến thành lý hoạt động của đòn bẩy bình. thủy tĩnh. * Ứng dụng: Làm đòn bẩy thủy tĩnh (máy thủy lực). Sơ đồ nguyên lý được mô tả ở hình (6.8). Tác dụng một lực F1 vào piston nhỏ thì lực này sẽ gây ra áp suất ∆p tác dụng vào chất lỏng. Áp suất này được chất lỏng truyền nguyên vẹn đến piston lớn, tạo ra lực đẩy F2. F1 F2 Ta có: ∆p = = → S1 S 2 → F2 F1 S2 Hay: F2 = F1 (6.15) S1 S1 S2 Nếu S2 lớn hơn S1 bao nhiêu lần thì F2 cũng lớn hơn S1 bấy nhiêu lần. Đòn bẩy thủy tĩnh được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, kỹ thuật và đời sống. Kích xe hơi, thắng dĩa xe máy, … đều hoạt Hình 6.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động theo nguyên tắc này. động của đòn bẩy thủy tĩnh 3 – Định luật Archimede:
Chöông 6: CÔ HOÏC CHAÁT LÖU 161 Giả sử ta nhúng chìm một vật (để dễ lý luận, ta thiết nó có dạng hình hộp chữ nhật) vào một chất lưu. Áp suất của chất lưu sẽ tác dụng vào tất cả các điểm trên bề mặt vật, tạo ra các cặp lực ngược chiều nhau. → + Đối vơí các mặt bên, do áp suất của các điểm nằm trên cùng một mặt ngang là bằng nhau → FA F1 nên cặp lực tác dụng lên các mặt bên đối diện nhau sẽ đôi một triệt tiêu nhau. + Riêng đối với hai mặt đáy, do không cùng độ cao nên áp suất tại đáy dưới lớn hơn áp → suất tại đáy trên nên lực tác dụng lên đáy dưới F2 F2 lớn hơn lực tác dụng lên đáy trên F1. Kết qủa, vật bị đẩy lên một lực FA = F2 – F1 . Lực đẩy FA chính là lực đẩy Archimède (do Archimède phát hiện ra Hình 6.9: Lực đẩy Archimede vào thế kỉ thứ ba TCN). Gọi S là diện tích mỗi đáy, ta có: F1 = p1S1 ; F2 = p2S2 Suy ra, lực đẩy Archimède là: FA = F2 – F1 = S(p2 – p1) Từ (6.14) suy ra p2 – p1 = ρ g(h1 – h2) = ρ gh, với h là chiều cao hình hộp. Vậy: FA = ρ ghS = ρ gV (6.16) Trong đó ρ là khối lượng riêng của chất lưu; V là thể tích phần chất lưu bị vật chiếm chỗ (chính là thể tích của vật, trong trường hợp vật bị nhúng chìm); g là gia tốc trọng trường. Biểu thức (6.16) cũng đúng trong trường hợp vật có hình dạng bất kỳ. Định luật Archimede được phát biểu như sau: “Bất kỳ một vật nào nhúng trong chất lưu cũng bị chất lưu đó đẩy lên một lực bằng với trọng lượng của phần chất lưu bị vật chiếm chỗ”. Định luật này là cơ sở để nghiên cứu sự nổi của các vật và là một trong những nguyên lí của ngành đóng tầu thủy, trục vớt các tầu đắm, hoạt động của tầu ngầm, kinh khí cầu, .... BÀI TẬP CHƯƠNG 6 6.1 Khi có gió lớn, để tránh tốc mái nhà, ta nên mở rộng các cửa sổ cho thông thoáng hay đóng kín lại? Giải thích? 6.2 Tại sao tầu thủy nặng như vậy thì lại nổi, còn cái kim nhẹ lại chìm? ∆h 6.3 Giải thích tại sao có sự chênh lệch mực nước trong các ống áp kế ở hình 6.10? Dựa vào độ chênh lệch ∆h của mực nước trong 2 ống áp kế, hãy tính lưu lượng của dòng nước chảy qua ống nếu tiết diện của ống tại nơi cắm các ống áp kế coi như đã biết. Ap Hình 6.10
162 Giaùo Trình Vaät Lyù Ñaïi Cöông – Taäp 1: Cô – Nhieät - Ñieän dụng số: ∆h = 5cm; SA = 40cm2; SB = 4cm2; g = 10m/s2. (coi chất lỏng không nén và không có nội ma sát) 6.4 Đặt một ống Pitô vào dòng chất lưu như hình 6.11. Ta thấy mực chất lỏng dâng lên trong ống cao 20cm. Tính vận tốc chảy của chất lưu. 6.5 Áp suất khí quyển ở điều kiện bình thường là 1 h atm. Nếu cho rằng với áp suất lớn hơn 1,5 atm là nguy hiểm đối với con người, thì người thợ lặn chỉ được phép lặn sâu bao nhiêu khi anh ta không có đồ bảo hiểm? Hình 6.11 6.6 Phù kế là một dụng cụ đo nồng độ rượu, nồng độ dung dịch acid, nồng độ phù xa, …. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên định luật Archimède. Cấu tạo gồm một ống thủy tinh, hình trụ, tiết diện S, chiều dài , bên trong sát với đáy, có đổ một lớp kim loại (chì) để khi nhúng phù kế vào chất lỏng, nó luôn dựng đứng. Trên thành của phù kế có các vạch chia độ, biểu thị nồng độ dung dịch cần đo. Giả sử khi nhúng phù kế vào nước cất, nó chìm một nửa chiều dài. Lấy g = 10 m/s2 và khối lượng riêng của nước là ρ = 1 tấn/m3. Biết S = 1cm2 ; =20cm. Tính: a) Thể tích và khối lượng của phù kế. b) Nếu nhúng phù kế này vào nước muối, hoặc rượu thì nó nổi lên hay chìm xuống thêm? c) Nhúng phù kế này vào một chất lỏng nguyên chất thấy nó ngập vừa hết 3/4 chiều dài phù kế thì khối lượng riêng của chất lỏng đó là bao nhiêu? d) Đổ thêm nước vào chất lỏng này cho đến khi phù kế nổi lên 1/3 chiếu dài của nó. Tính tỉ số thể tích của lượng nước thêm vào với thể tích chất lỏng ban đầu. 6.7 Một vòi nước (máy) chảy vào một bể với lưu lượng 5 lít/ phút. Thời gian để nước đầy bể là 2 giờ. a) Tính dung tích của bể. b) Bên thành bể, ở sát đáy có một vòi chảy ra. Khi nước đầy bể, người ta đóng vói chảy vào và mở vòi chảy ra thì thấy lưu lượng vòi chảy ra lúc đó cũng bằng 5 lít/ phút. Vậy thời gian để nước chảy hết là 2 giờ hay lâu hơn? Vì sao? (bỏ qua lực nhớt). 6.8 Khi đoàn xe lửa đang chạy nhanh trên đường ray, mọi vật đứng gần đó dường như bị hút vào xe lửa. Giải thích vì sao? 6.9 Tại các vòng xoay của các thành phố văn minh, người ta thường làm các vòi phun nước. Giả sử nguồn nước ấy là từ các bồn chứa nước đặt ở trên cao. Hãy tính xem, để tia nước phun cao 5m so với mặt đất thì bồn nứớc phải đặt cách mặt đất ít nhất bao nhiêu? (bỏ qua mọi ma sát). Kết qủa đó có phụ thuộc vào chiều cao của miệng vòi hay không?
Chöông 6: CÔ HOÏC CHAÁT LÖU 163 6.10 Một kích xe hơi có sơ đồ nguyên lý hoạt động như hình 2.12. Để nâng được ôtô nặng 2 tấn thì phải tác dụng một lực F1 vào pitông nhỏ là bao nhiêu? Cho S1 = 5cm2; S2 = 200 cm2. 6.11 Một bình hình trụ cao H = 70cm, diện tích đáy S = 600cm2, chứa đầy nước. Ở đáy bình có một lỗ nhỏ có tiết diện So = 1cm2. Bỏ qua nội ma sát. a) Khi nước chảy qua lỗ thì mực nước trong bình chuyển động như thế nào? → b) Sau bao lâu nước trong bình chảy ra F2 một nửa; chảy hết? 6.12 Hình 6.13 là sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy phun (dùng trong công nghiệp sơn; bộ chế hoà khí của động cơ đốt trong…). Ống nằm ngang, tiết diện tại phần A, B là SA, SB. Vận tốc và áp suất tĩnh của luồng khí ở phần A là vA và pA. Khối lượng riêng của chất lỏng trong chậu Hình 6.12 là ρ ’ và của luồng khí là ρ . Bỏ qua nội ma sát và coi không không bị nén; áp suất khí quyển là po. Hãy tìm chiều cao h của ống C để máy có thể hoạt động được. 6.13 Một bình hình trụ đặt trên bàn nằm ngang. Bình được dùi A một số lỗ nhỏ dọc theo một đường sinh của nó. Giả sử bình B rất rộng so với tiết các lỗ nhỏ. Bình đựng nước, mực nước có độ cao H và các tia nước phụt C h ra từ các lỗ nhỏ. a) Chứng minh rằng, vận Hình 6.13 ρ’ tốc của tất cả các tia nước khi chạm mặt bàn đều có cùng độ lớn. b) Chứng minh rằng, muốn cho hai tia nước chảy ra từ hai lỗ rơi xuống cùng một điểm trên bàn thì khoảng cách từ một trong hai lỗ đến mặt nước phải bằng khoảng cách từ lỗ kia đến mặt bàn. c) Vị trí của lỗ ở đâu thì tia nước sẽ chạm bàn tại điểm xa nhất? 6.14 Một vật rắn khối lượng 8kg, thể tích 2dm3 chìm trong hồ nước ở độ sâu 5m. Hỏi phải tốn một công bao nhiêu để có thể đưa vật lên cao 5m so với mặt nước? 6.15 Một quả cầu đặc, bằng thép được thả nổi trên bề mặt thủy ngân. a) Hỏi phần thể tích quả cầu chìm trong thủy ngân chiếm bao nhiêu phần trăm thể tích quả cầu?
164 Giaùo Trình Vaät Lyù Ñaïi Cöông – Taäp 1: Cô – Nhieät - Ñieän b) Nếu đổ nước lên bề mặt thủy ngân cho đến khi vùa ngập quả cầu thì phần thể tích quả cầu chìm trong thủy ngân tăng lên hay giảm đi bao nhiêu phần trăm thể tích quả cầu? Cho khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3; thủy ngân là 13000kg/m3; thép là 8000kg/m3.