Bài giảng Cơ học chất lưu – chuyển động của máu trong hệ tuần hoàn

PowerPoint Presentation 1 CƠ HỌC CHẤT LƯU – CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁU TRONG HỆ TUẦN HOÀN GV LÊ VĂN LỢI 2 MỤC TIÊU  Trình bày được các định luật cơ bản về tĩnh học chất lưu  Trình bày được nội dung , ý ngh[.]

2

MỤC TIÊU

tục – phương trình Bernoulli và ứng dụng

của độ nhớt đến sự chuyển động của chất lỏng thực

trong cơ thể

5

2- Khối lượng riêng và áp suất :

dV : yếu tố thể tích bao quanh điểm M

dm dV

kg / m V

 

dm dV

kg / m V

 

dm dV

 

dF p

Trong hệ SI : đơn vị đo áp súât là N/m2 hay còn gọi là

 VD: Áp suất của máu trong động mạch đo được 128 tor Tương ứng tính theo đơn vị

 Biết : 1 tor = 133,32 Pa (N/m2)

 128 tor = 128.133,32 ~ 17.103 Pa

10

II/ TĨNH HỌC CHẤT LƯU

nằm yên, trong trọng trường đều

F1 = p1S

(h 1)

1- Áp súât thủy tĩnh (phương trình cơ bản của Tĩnh học

chất lưu)

z2=z Nước

không khí

ρ dầu = 0,9.103 kg/m3 ρ nước = 1,0.103 kg/m3 kgkgkg/m3

 Một thùng Tono chứa đầy nước đóng

kín rồi nối lên trên một ống dài có tiết

diện nhỏ.Đến lượt đổ nước vào ống:

vào cho nước phụ thuộc chiều cao

của mực nước trong ống mà không

phụ thuộc tiết diện ống

kính 1 cm , chỉ cần đổ một lít nước vào

ống thì cột nước đã cao 10 m , điều đó

đã tạo ra một chênh lệch áp suất

15

Dầu - Nước bên nhánh trái (dưới mặt

thoáng của dầu,một khoảng l+d)

Bài toán :

16

mặt tiếp xúc trên (dưới mặt thoáng của nước một

khoảng là l) ta lại được :

Lưu ý

bánh xe ô tô hay đo huyết

áp , chúng ta không cần

biết áp suất thủy tỉnh (áp

∆p = p – p 0 (Áp suất Gauge)

có thể dương ,âm ( Vacuum)

h = Δp/ρg

= 3,4.103 /1,0.103 9,81 = 0,34 m

Một bệnh nhân được tiếp một dung dịch truyền vào mạch máu ở cánh tay Dung dịch có khối

bình dịch truyền phải đặt trên cao cách tay một khoảng nhỏ nhất là :

A 0,20 m

B 0,24 m

C 0,34 m

D 0,50 m

Giải : h = Δp/ρg

= 3,4.103 /1,0.103 9,81 = 0,34 m

21

2/ Định luật Pascal :

lưu bị giam kín, được truyền không thuyên giảm cho

mọi phần của chất lưu và cho thành bình

Diện tích S 2 lớn hơn S 1 bao nhiêu lần

thì lực F 2 lớn hơn F 1 bấy nhiêu lần

h.6

1 1

F p

S



F 1

S 1

F 2

F p

S



Biến đổi lực nhỏ thành một lực lớn hơn

Biến đổi lực nhỏ thành một lực lớn hơn bao nhiêu lần thì quảng đường dịch chuyển nhỏ hơn bấy nhiêu lần

Ứng dụng : máy ép , con đội ……

28

3/ Nguyên lý Archimede

Nhấn chìm hoàn toàn hoặc một

phần vật vào trong một chất lưu sẽ

chịu tác dụng của một lực nổi

F A = ρVg

FA :Lực đẩy (lực hướng lên Archimède)

ρ: khối lượng riêng cuả chất lưu

V :Thể tích của khối chất lưu bị vật chiếm chỗ

g: gia tốc trọng trường

Túi chất dẻo

Nước Nước

Gỗ

29

- Sự cân bằng của vật nổi :

khỏi mặt chất lưu cho đến khi lực nổi FA’ giảm xuống vừa đúng bằng trọng lực

P thì vật nằm cân bằng trên mặt chất lưu )

30

Bài toán :

tảng băng có tỷ lệ là bao nhiêu ?

Giải :

1024 /

kg m

kg m

31

III/ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU LÝ TƯỞNG

1/ Các khái niệm

điểm đó

32

• Trạng thái dừng :

của các phần tử chất lưu tại mỗi vị trí nhất định đều

2/ Phương trình liên tục (bảo toàn thể tích):

v1

S2

diện S trong một đơn vị thời gian

34

 3 Phương trình Bernoulli

Ta xét khối chất lưu lý tưởng

chiếm vị trí (1,2) chứa trong ống

chất lưu trong khoảng thời gian

p2S2

Mặt đất

1 1’

2 2’

35

2

v

2 1

2

v

2 1

2

v

2 2

2

v

36

↔ p 1 + ρ gh 1 + ρ = p 2 + ρ gh 2 + ρ

↔ p + ρ gh + ρ = const (P T Bernoulli )

(áp suất tĩnh) (áp suất thủy lực) (áp suất động)

Trong chuyển động dừng của chất lưu lý tưởng

tổng áp suất tĩnh, áp suất động và áp suất thủy

lực là một đại lượng không đổi

2

2

v

2 1

2

2

v

Lưu ý: Khi v1 = v2 = 0 phương trình thành :

p 1 + ρ gh 1 = p 2 + ρ gh 2

p 2 = p 1 + ρg( h 1 – h 2 )

( Áp suất thủy tĩnh)

v 2 =v

h

(2)

Một bình hình trụ có miệng vòi ở thành bên Nước trong bình có độ cao h Miệng vòi cách đáy H Vận tốc của tia nước thoát ra tại miệng vòi tuân theo biểu thức:

H

H

h

H

năng phun đến độ cao h ( bảo

toàn cơ năng )

0

h

h

v 2 = v

v 2 = 0

41

giảm) sẽ chảy xiết( v tăng) Do

hiện tượng Venturi, ở khu vực

D áp suất p giảm và đến mức

thấp hơn áp suất của khí bên

ngoài Do đó không khí ở bầu A

bị dòng nước cuốn đi và đưa ra

ngoài theo ống C Do một phần

không khí bị hút đi làm cho áp

suất trong bình G giảm xuống

44

IV/ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU THỰC

 1- Lực ma sát nhớt ( nội ma sát )

Định luật Newton (thực nghiệm)

Lực ma sát nhớt F giữa hai lớp chất lưu có :

- Phương : phương chuyển động (vuông góc với Ox)

- Chiều : làm cản trở lớp chuyển động nhanh và thúc

- Độ lớn :

dv/dx : gradient của vận tốc theo phương x

∆S : Diện tích tiếp xúc giữa hai lớp chất lưu

η : Hệ số ma sát nhớt của chất lưu (η phụ thuộc bản chất chất lưu

và nhiệt độ , khi nhiệt độ tăng , hệ số nhớt giảm )

Mở

47

2- L ực cản nhớt – Công thức Stokes

Lực cản nhớt là lực cản tác dụng lên các vật chuyển

động trong chất lỏng do tính nhớt của chất lỏng gây ra

động với vận tốc v trong chất lỏng có độ nhớt  ,khối

lượng riêng  như sau:

48

3- Tốc độ lắng – Ứng dụng:

Một môi trường chất lỏng, rộng vô

VD:

với bán kính r = 2 mm rơi trong Glycerin Độ nhớt của

51

- Ứng dụng

Tốc độ lắng của hồng cầu thuộc vào yếu tố như bán

huyết tương và độ nhớt η của máu

hồng cầu để đánh giá những

thay đổi về cấu tạo và số lượng

của tế bào máu cũng như của

huyết tương

qua ống theo công thức :

(h

20)

(Lực ma sát nhớt → áp suất tĩnh p giảm,mặc dù tiết diện S không giảm)

54

5 Chuyển động của máu trong hệ tuần hoàn

bào máu Trong huyết tương lại gồm nhiều thành phần

vô cơ và hữu cơ

các chất cặn bã ra các cơ quan bài tiết

55

- Hệ tuần hoàn gồm 2 vòng khép kín:

Vòng tiểu tuần hoàn : Máu từ tim

Vòng đại tuần hoàn : Máu từ tim

trái qua hệ thống động mạch xuống

tất cả các mô ,tế bào Ở đó máu cung

để qua hệ tĩnh mạch về tim phải

- Tác dụng đàn hồi của thành động

mạch đóng vai trò quan trọng để duy

trì dòng chảy được liên tục và tăng

thêm áp suất dòng chảy

Mô , cơ quan

56

Sự thay đổi của áp suất và tốc độ chảy của máu

trong các đoạn mạch

- Tốc độ chảy :

giống nhau, nghĩa là vẫn đảm bảo quy luật tích số :

Vì phân thành nhiều nhánh nên tổng tiết diện của các

của máu giảm dần từ động mạch lớn đến các mao

mạch (ngược lại tăng dần từ mao mạch đến tĩnh mạch)

VD: Biết máu từ động mạch chủ có diện tích

60

- Áp suất :

Q : lưu lượng máu Fc : sức cản chung của mạch ngoại vi, phụ

thuộc vào yếu tố hình học R, l và hệ số nhớt  của máu

R







61

tổng cộng các mạch lên đến trên

100.000km

dần theo chiều dài l của hệ mạch,

khi đến mao mạch chỉ còn lại 20 -30

tor

khoảng 8 - 15 tor đến trước khi đổ

vào tim, tại tĩnh mạch chủ áp suất

máu có gía trị âm (so với áp suất

khí quyển)

VD :

Nếu sự xơ cứng động mạch làm bán kính mạch máu bị giảm đi 2 giá trị ban đầu Để lưu lượng máu là không đổi thì tim phải làm việc để hiệu áp suất :

64

TÓM TẮT CƠ HỌC CHẤT LƯU ( CÔNG THỨC )

 1/ Công thức thủy tĩnh ( pt cơ bản THCL )

 Lực nổi : FA = ρ Vg ρ : Khối lượng riêng chất lưu

 4/ Phương trình liên tục : ( chất lưu lý tưởng , chảy trong trạng thái dừng )

 S1v1 = S2v2 hay Sv = const





65

5/ Phương trình Bernouilli :

p1 + ρ gh1 + ρ v12 /2 = p2 + ρ gh2 + ρ v22 /2

p + ρ gh + ρ v 2 / 2 = const

h : độ cao của tiết diện S so với mức gốc

v : vận tốc chất lưu chảy qua tiết diện S

p : áp suất tĩnh của chất lưu tại tiết diện S

