250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 52)

Định luật Bernoulli về động lực học chất lưu

Daniel Bernoulli (1700-1782)

Hãy hình dung nước chảy đều đều qua một cái ống mang chất lỏng từ mái nhà xuống sân cỏ bên dưới. Áp suất chất lỏng sẽ thay đổi dọc theo cái ống đó. Nhà toán học và nhà vật lí học Daniel Bernoulli đã khám phá định luật liên hệ áp suất, tốc độ dòng chảy, và độ cao của chất lỏng chảy trong ống. Ngày nay, chúng ta viết Định luật Bernoulli dưới dạng v²/2 + gz + p/ρ = C. Ở đây, v là vận tốc chất lưu, g là gia tốc trọng trường, z là độ cao của một điểm trong chất lỏng, p là áp suất, ρ là khối lượng riêng của chất lưu, và C là một hằng số. Các nhà khoa học trước thời Bernoulli đã hiểu rằng một vật đang chuyển động chuyển hóa động năng của nó thành thế năng khi vật đó thu được độ cao. Bằng cách tương tự, Bernoulli nhận ra rằng các biến thiên động năng của một chất lưu đang chảy đưa đến một biến thiên về áp suất.

Công thức trên giả định một dòng chất lưu ổn định (không xoáy) trong một ống kín. Chất lưu đó phải không nén được. Do bởi đa số chất lưu lỏng chỉ bị nén chút ít, cho nên Định luật Bernoulli thường là một gần đúng hữu ích. Ngoài ra, chất lưu đó phải không nhớt, nghĩa là chất lưu đó phải không có ma sát nội phần. Mặc dù chẳng có chất lưu thực tế nào đáp ứng hết những điều kiện này, song mối liên hệ Bernoulli thường rất chính xác đối với các vùng chất lưu chảy tự do cách xa thành ống hoặc bình chứa, và đặc biệt hữu ích đối với các chất khí và các chất lỏng nhẹ.

Định luật Bernoulli thường tham chiếu đến một tập con các tham số trong phương trình trên, đó là sự giảm áp suất xảy ra đồng thời với sự tăng vận tốc. Định luật Bernoulli được sử dụng khi thiết kế họng Venturi – một vùng thắt hẹp trên đường đi của không khí trong bộ chế hòa khí gây ra sự giảm áp suất, thành ra làm cho hơi nhiên liệu bị húy ra khỏi bình chế hòa khí. Chất lưu tăng tốc độ trong vùng đường kính nhỏ này, làm giảm áp suất của nó và tạo ra chân không cục bộ thông qua Định luật Bernoulli.

Công thức Bernoull có vô số ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khí động lực học, trong đó nó được xét đến khi nghiên cứu dòng chảy phía trên cánh máy bay, ví dụ như hai cánh chính, cánh đẩy, và bánh lái.

Nhiều bộ chế hòa khí có chứa một ống venturi

Nhiều bộ chế hòa khí có chứa một ống venturi với một vùng cổ hẹp làm tăng tốc độ dòng không khí và làm giảm áp suất để hút nhiên liệu thông qua Định luật Bernoulli. Họng venturi được đánh số 10 trong bằng sáng chế bộ chế hòa khí năm 1935 này.

XEM THÊM. Siphon (250 tCN), Định luật Poiseuille về Dòng Chất lưu (1840), Định luật Stoke về Độ nhớt (1851), Đường Xoáy Kármán (1911).

250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí
Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>