PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI VÀ ỨNG DỤNGGVHD: PGS.TS TRẦN ĐÌNH NGHIÊNIII.2. Đo vận tốc chất lỏng. Ống venturiSử dụng ống Venturi (có cấu tạo như hình vẽ) để xác định vận tốc của chất lỏng Khiđó vận tốc của chất lỏng tại tiết diện S được xác định bằng biểu thức sau:Trong đó:: là hiệu áp suất tĩnh: khối lượng riêng của chất lỏng trong ống dẫnS1, S2: diện tích mặt cắt ngang tại vị trí 1 và 2.III.3. Đo vận tốc máy bay nhờ ống Pi tôỐng pitot dùng để đo vận tốc chuyển động của máy bay. Vận tốc được xác định bằngbiểu thứcTrong đó:: khối lượng riêng của chất lỏng: độ chênh lệch mục nước trong 2 nhánh: khối lượng riêng của không khí.HVTH:Trang 8 PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI VÀ ỨNG DỤNGGVHD: PGS.TS TRẦN ĐÌNH NGHIÊNCấu tạo ống pitot dùng để xác định vận tốc của máy bayCác ống pitot trên máy bay dùng để xác định vận tốc của máy bayHVTH:Trang 9 PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI VÀ ỨNG DỤNGGVHD: PGS.TS TRẦN ĐÌNH NGHIÊNIII.4. Các ứng dụng khácIII.4.1. Lực nâng cánh máy bayHình minh họa hình dạng khí động học của cánh máy bay. Do có hình dạng khí độnghọc như vậy nên chuyển động của các dòng không khí phía trên cánh máy bay bao giờ cũnglớn hơn chuyển động của dòng không khí ở dưới cánh dẫn tới áp suất động của phần trêncánh lớn hơn áp suất động ở phần dưới cánh. Theo Định luật Bernoulli tổng áp suất tĩnh vàáp suất động là không đổi => áp suất động tăng thì áp suất tĩnh giảm => phần áp suất tĩnh ởphía dưới cánh máy bay sẽ lớn hơn phần áp suất tĩnh phía trên cánh máy bay, sự trênh lệchvề áp suất tĩnh này tạo ra một lực nâng cánh máy bay lên. Kết hợp với lực đẩy của động cơnhờ đó mà máy bay có khối lượng lên tới cả chục tấn có thể bay lên được.III.4.2. Bộ chế hòa khíHVTH:Trang 10 PHƯƠNG TRÌNH BERNOULLI VÀ ỨNG DỤNGGVHD: PGS.TS TRẦN ĐÌNH NGHIÊNIII.4.3. Bình xịt hoa hay bình phun sơnIII.4.4. Thí nghiệm vật lýThí nghiệm vật lý vui vận dụng Định luật Bernoulli. Sử dụng một máy thổi không khíchuyển động thành dòng bao quanh quả bóng. Do áp suất động bao quanh quả bóng tăng lênlàm áp suất tĩnh giảm xuống. Sự trênh lệch áp suất tĩnh của dòng không khí bao quanh củabóng và áp suất tĩnh phía bên ngoài tạo ra lực đẩy giúp quả bóng chuyển động lơ lửng ởkhông trung mà không rơi xuống.HVTH:Trang 11
CÂU 18: TRÌNH BÀY CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦAPHƯƠNG TRÌNH BERNOULLY.ĐỊNH LUẬT BERNOULLI ĐƯỢC ỨNG DỤNG RẤT NHIỀUTRONG CUỘC SỐNG NHƯ :ĐO ÁP SUẤT TĨNH VÀ ÁP SUẤT TOÀN PHẦN CÙA MỘT DÒNG CHẢY.ĐO VẬN TỐC CHẤT LỎNG. ỐNG VEN-TU-RI.ĐO VẬN TỐC MÁY BAY NHỜ ỐNG PITO.MỘT VÀI ỨNG DỤNG KHÁC CỦA ĐỊNH LUẬT BERNOULLI.1. LỰC NÂNG CÁNH MÁY BAY.2. CHẾ TẠO BỘ HÒA KHÍ.3. BÌNH XỊT NƯỚCI.ĐO ÁP SUẤT TĨNH VÀ ÁP SUẤT TOÀN PHẦN.1. Đo Áp Suất Tĩnh.Cách đo: đặt một ống hình trụ hở hai đầu,sao cho miệng ống song song với dòng chảy. ápsuất tĩnh tỉ lệ với độ cao của cột chất lỏng trong ống.2. Đo Áp Suất Toàn Phần.Cách đo: đặt 1 ống hình trụ hở hai đầu một đầu được uốn vuông góc,sao cho miệngống vuông góc với dòng chảy. Giá trị áp suất toàn phần phụ thuộc.II.ĐO VẬN TỐC CHẤT LỎNG, ỐNG VEN-TU-RI. Sơ đồ ống ven-tu-ri1) Cấu tạo:•Một phần có tiết diện,một phần có tiết diệnnhỏ hơn• Một áp kế hình chữ U nối 2 phần và.2) Cơ chế hoạt động:• Khi chất lỏng đi qua ống dẫn gây ra độ chênh lệch mực chất lỏng ở 2đầu áp kế từ đó ta tìm được độ chênh lệch áp suất tĩnh rồi vận tốc củachất lỏng3) Cách đo:• Biết hiệu áp suất tĩnh giữa 2 phần tiết diện.•Cho tiết diệnvà•Vận tốc v tại tiết diện,được tính theo công thức:III.ĐO VẬN TỐC MÁY BAY BẰNG ỐNG PITO. Độ chênh của hai mức thủy ngân trong ống chữ U cho phép ta tính được vận tốccủa dòng không khí tức là vận tốc của máy bay::khối lượng riêng của chất lỏng.: khối lượng riêng của không khí.h: độ chênh lệch mực nước trong 2 nhánh.MỘT VÀI ỨNG DỤNG KHÁC CỦA ĐỊNH LUẬT BERNOULLI.1) Lực nâng cánh máy bay.IV.-Công thức tính áp suất tĩnh:Nếu vật đặt trong không khí có áp suất ở 2 mặt khác nhau.-Biếtvà có chiều hướng lên.-Ở phía trên, các đường dòng nhiều và sít nhau hơn so với ở phía dưới cánh.Vậntốc dòng không khí ở phía trên lớn hơn phía dưới.Do vậy, áp suất tĩnh ở phía trênnhỏ hơn áp suất tĩnh ở phía dưới, tạo ra một lực nâng máy bay (hình vẽ).Trongthực tế cánh máy bay được đặt chếch lên trên tạo nên lực nâng lớn hơn.2) Bộ chế hòa khí (cacbuaratơ).- Đây là một bộ phận dùng để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho động cơxăng.-Nguyên lý hoạt động: Xăng trong buồng phao A được giữ mức ngang vớimiệng vòi phun G (giclơ). Ống hút khí có một đoạn thắt lại tại B. Khikhông khí qua ống, chỗ thắt có vận tốc lớn nên áp suất tĩnh giảm, xăng bịphun ra thành những hạt nhỏ trộn lẫn với không khí.3) Bình xịt nước: ngoài ratrong kĩ thuật và đời sống có các dụng cụ như: lọnước hoa, bình tưới cây, bình phun thuốc trừ sâu... Cũng hoạt động dựa trênnguyên tắc định luật Becnoulli.-Cơ chế hoạt động: Khi ấn cần, đẩy dòng không khí trong ống ra ngoài. Khiqua đoạn ống hẹp, vận tốc tăng, áp suất tĩnh giảm làm hút dòng nước từdưới lên. Và khi qua đoạn ống hẹp dòng nước bị phân tán thành các giọtnhỏ li ti.
Hình 1: Ống Venturi.(1) Một số giả thiết
Mô tả ống Venturi Ống Venturi là được dùng để đo lưu lượng chất lỏng qua ống. Ống Venturi gồm có ba thành phần chính:
Hình 2: Cấu trúc ống Venturi. (2) Để xác định được lưu lượng khối chất lỏng, một áp kế được lắp vào ống Venturi sao cho một đầu được gắn vào đường ống tại vị trí thiết diện lớn 1-1 (phía trước của phần hội tụ) và đầu còn lại tại vị trí có thiết diện nhỏ nhất 2-2 (tại cổ ống). Bên trong ống nhỏ thường chứa chất lỏng, khác với chất lỏng chảy trong ống, có khối lượng riêng lớn chẳng hạn như thủy ngân (13 546 )(3). Nguyên nhân là do việc sử dụng chất lỏng có khối lượng riêng không đủ lớn như nước (1 000 ) yêu cầu lắp đặt áp kế đo độ chênh cột chất lỏng trong áp kế phải đủ cao điều đó khiến thiết bị đo trở nên cồng kềnh. Thí dụ nếu độ chênh áp suất giữa hai thiết diện 1-1 và 2-2 là 1 thì độ chênh cột nước trong áp kế là 10.33 trong khi nếu chất lỏng được sử dụng trong áp kế là thủy ngân thì độ chênh cột chất lỏng là 0.762 nhỏ hơn rất nhiều so với trường hợp sử dụng nước. (Lập luận ở phần trên chỉ mang tính lý thuyết phục vụ cho hình 2. Trên thực tế, người ta có những thiết bị đo áp suất nhỏ gọn hơn nhiều). Lưu lượng chất lỏng qua ống Giả sử có dòng chất lỏng chảy qua ống Venturi với vận tốc V1, V2 qua các thiết diện 1-1 và 2-2 với các diện tích lần lượt là A1 và A2. Để xác định được lưu lượng chất lỏng chảy trong ống, phương trình liên tục và phương trình Bernoulli được sử dụng. Phương trình liên tục:
Phương trình Bernoulli:
Từ phương trình (1) và (2), vận tốc và được xác định như sau:
Từ phương trình (3.1), lưu lượng khối của dòng chất lỏng dễ dàng được xác định như sau
Trong phương trình (4), lưu lượng khối chỉ được xác định khi độ chênh áp suất tại hai thiết diện 1-1 và 2-2 được xác định. Mối liên hệ giữa độ chênh cột chất lỏng trong thiết bị Venturi và độ chênh áp như sau:
Thay thế phương trình (5) vào phương trình (3.1), (3.2), và (4):
Từ phương trình (7), ta rút ra được lưu lượng khối lỏng chảy qua ống tỉ lệ với căn bậc hai của độ chênh cột lỏng trong áp kế
———————————–* * *———————————– Nguồn:
|
