3
3phần i
thuỷ lực họcChơng I
Mở đầu1.1.
Đối tợng, phơng pháp nghiên cứu môn học - ứng dụng

1.1.1. Đối tợng
Đối tợng nghiên cứu của môn thuỷ lực học là chất lỏng . Chất lỏng ở đây hiểu theo
nghĩa rộng, bao gồm chất lỏng ở thể nớc - chất lỏng không nén đợc ( khối lợng
riêng

= const ) và chất lỏng ở thể khí - chất lỏng nén đợc ( khối lợng riêng


const ) .
Trong phạm vi giáo trình này chủ yếu nghiên cứu chất lỏng ở thể nớc, nhng mở
rộng các kết quả nghiên cứu chất lỏng ở thể nớc cho chất lỏng ở thể khí không có
gì khó khăn.
Thuỷ lực học là một môn khoa học cơ sở nghiên cứu các qui luật cân bằng và
chuyển động của chất lỏng đồng thời vận dụng những qui luật ấy để giải quyết các

Ngay từ thời xa xa, tổ tiên loài ngời đ biết lợi dụng sức nớc phục vụ cho sinh
hoạt đời sống, làm nông nghiệp, thuỷ lợi, kênh đập, thuyền bè...
Nhà bác học Acsimet (287-212, trớc công nguyên) đ phát minh ra lực đẩy
ácsimet tác dụng lên vật nhúng chìm trong lòng chất lỏng.
Nhà danh hoạ ý - Lêôna Đơvanhxi (1452-1519) đa ra khái niệm về lực cản của chất
lỏng lên vật chuyển động trong nó. Ông muốn biết tại sao chim lại bay đợc. Nhng
phải hơn 400 năm sau, Jucopxki và Kutta mới giải thích đợc : đó là lực nâng.
1687 - Nhà bác học thiên tài ngời Anh I.Newton đ đa ra giả thuyết về lực ma sát
trong giữa các lớp chất lỏng chuyển động mà mi hơn một thế kỷ sau nhà bác học
Nga - Petrop mới chứng minh giả thuyết đó bằng biểu thức toán học, làm cơ sở cho
việc nghiên cứu chất lỏng lực ( chất lỏng nhớt ) sau này.
Hai ông L.Ơ le ( 1707-1783 ) và D.Becnuli ( 1700-1782 ) là những ngời đ đặt cơ
sở lý thuyết cho thuỷ khí động lực, tách nó khỏi cơ học lý thuyết để thành lập một
ngành riêng.
Tên tuổi của Navie và Stôc gắn liền với nghiên cứu chất lỏng thực. Hai ông đ tìm ra
phơng trình vi phân chuyển động của chất lỏng ( 1821-1845 ).
Nhà bác học Đức - L.Prandtl đ sáng lập ra lý thuyết lớp biên (1904), góp phần giải
quyết nhiều bài toán động lực học.
Ngày nay, nghành thuỷ khí động lực học đang phát triển với tốc độ vũ bo, thu hút
sự tập trung nghiên cứu của nhiều nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới và trong
nớc; nó can thiệp hầu hết tới tất cả các lĩnh vực đời sống, kinh tế, quốc phòng..
.nhằm đáp ứng mọi nhu cầu cấp bách của nền khoa học công nghệ hiện đại bớc
sang thế kỷ 21.
1.3. Một số tính chất cơ lý của chất lỏng



=
G
W
( N/m
3
; KG/m
3
)
Quan hệ giữa

và

:

=

g ; g = 9,81 m/ s
2

Bảng 1 - 1
Trọng lợng riêng của một số chất lỏng

Tên chất lỏng Trọng lợng riêng, N/m
3
Nhiệt độ
Nớc cất
Nớc biển
Dầu hoả

6
6
1.3.3. Tính nén ép và tính gin nở vì nhiệt

-Tính nén ép : biểu thị bằng hệ số nén ép (

P
). Hệ số nén ép là số giảm thể tích
tơng đối của chất lỏng khi áp suất tăng lên một đơn vị :


P
=
dp
dW
W
1

( m
2
/N )
trong đó : W - thể tích ban đầu của chất lỏng ( m
3
)
dW - Số giảm thể tích khi áp suất tăng lên ( m
3
)
dp - Lợng áp suất tăng lên ( N / m
2
)

dW
W
1
( 1/độ )
Ví dụ: Trong những điều kiện thông thờng: Dầu hoả có

t
= 0,000 600 - 0,00800;
Thuỷ ngân có

t
= 0,00018
Lu ý : Hệ số gin nở vì nhiệt lớn hơn nhiều so với hệ số nén ép, song chúng đều là
những trị số rất nhỏ mà trong một số tính toán thông thờng có thể bỏ qua.

1.3.4. Tính nhớt

Trong quá trình chuyển động các lớp chất lỏng trợt lên nhau phát sinh ra lực ma
sát trong gây ra tổn thất năng lợng và chất lỏng nh thế gọi là chất lỏng có tính
nhớt.
Năm 1687 I. Newton dựa trên thí nghiệm : có hai tấm phẳng I - chuyển động với vận
tốc V có điận tích S và II - đứng yên ( hình 1-1. ). Giữa hai tấm có một lớp chất lỏng
h. Ông đ đa ra giả thiết về lực ma sát trong giữa những lớp chất lỏng lân cận
chuyển động là tỷ lệ thuận với tốc độ và diện tích bề mặt tiếp xúc, phụ thuộc vào loại
chất lỏng và không phụ thuộc vào áp suất.
Sau đó Pêtrốp (1836-1920 ) đ biểu thị giả thuyết đó trong trờng hợp chuyển động
thẳng bằng biểu thức toán học :

dy
dv


:

dy
dv
S
T
à
==
(N/m
2
) ( 1-2 )
Từ ( 1 - 2 ) rút ra công thức xác định hệ số nhớt động lực
à
:

à
=
T
S
dv
dy
(NS/m
2
) (1-3)
Ngoài
à
, còn dùng hệ số nhớt động (

) trong các biểu thức có liên quan đến

=
0,0028 ; Dầu nhờn ở nhiệt độ 0
0
c,
à
= 6,40 ; ở 60
0
c,
à
= 0,22 và hệ số nhớt động của
dầu nhờn sẽ tăng gấp đôi khi áp suất tăng từ 1 đến 300 at.
Dể đo độ nhớt của chất lỏng, ngời ta dùng các loại dụng cụ khác nhau. Dới đay
giới thiệu một loại dụng cụ đo độ nhớt Engơle thờng dùng ở Việt Nam (Hình 1 - 2)
để đo độ nhớt lớn hơn độ nhớt của nớc.

Máy gồm có bình hình trụ kim loại 1, cố đáy
hình cầu hàn vào nó một ống hình trụ bằng
đồng thau 3. ống hình trụ đặt trong bình chứa