Bộ thí nghiệm về định luật Bernoulli

Theo danh mục tối thiểu của bộ giáo dục, bộ thí nghiệm về định luật Bernoulli (Béc-nu-li) được dùng cho chất lưu là nước. Việc này dẫn đến khó khăn cho các thầy cô và học sinh cho việc chuẩn bị cũng như thao tác thí nghiệm.

Định luật Bernoulli trong chất lỏng và chất khí là tương đương nhau nên chúng tôi thực hiện thí nghiệm này với chất khí.

Điều này dễ dàng hơn rất nhiều cho việc thực hành của học sinh ở trên lớp (biểu diễn trên lớp) cũng như trong phòng thí nghiệm.

Xem Clip:

Hình ảnh

Cơ sở lý thuyết

Có nhiều hiện tượng tự nhiên rất thú vị liên quan đến nguyên lý Bernoulli:

+ Tại sao không nên đứng sát đường tàu khi tàu chạy qua?

+ Tại sao đi xe máy thì nên tránh xa các xe container?

+ Tại sao máy bay phản lực lại bay lên được?

+ Tại sao thuyền buồm lại đi ngược chiều gió?

Tất cả đều phải hiểu nguyên lý Bernoulli.

Cơ sở lý thuyêt:

Thí nghiệm mô tả mối quan hệ giữa vận tốc chảy (của chất lỏng hoặc khí) và áp suất.

Một ống venturi được chiết ra ở những vị trí có tiết diện khác nhau một lỗ nhỏ, gắn một ống thủy tinh hình chữ U vào 2 lỗ đó ta được 1 cái áp kế như hình dưới:

Tiến hành thí nghiệm:

Thí nghiệm được lắp đặt 1 cách đơn giản như bên dưới:

Dùng Bơm kim tiêm để tra phẩm mầu vào ống thủy tinh hình chữ U thông qua 1 ống dẫn. 

Bật máy bơm lên, quan sát áp kế chữ U:

Nhánh trái của áp kế chữ U có mực chất lỏng cao hơn nhánh bên phải. Có nghĩa là áp suất không khí bên nhánh phải P2 cao hơn bên nhánh trái P1.

P1 < P2

Phần nhánh phải nối với phần ống thủy tinh có tiết diện lớn còn nhánh bên trái áp kế chữ U nối với phần ống thủy tinh có tiết diện nhỏ.

Trong cùng một đơn vị thời gian thì lượng không khí thổi qua phần ống tiết diện nhỏ bằng với lượng khí thổi qua phần ống tiết diện lớn.

Do đó, vận tốc khí thổi qua phần ống nhỏ V1 sẽ cao hơn vận tốc không khí chảy qua phần ống tiết diện lớn V2.

V1 > V2

Vậy: vận tốc không khí càng cao thì áp suất càng nhỏ.

Ta có thể dùng công thức của định luật Bernoulli sau để giải thích:

P: áp suất chất khí

V: Vận tốc của chất khí

r: Khối lượng riêng của chất khí\

Dựa vào công thức thì khi vận tốc khí tăng thì áp suất phải giảm.

Giải thích các hiện tượng tự nhiên:

+ Tại sao không đứng gần đường ray: Vì khi tàu chạy qua, lớp không khí bên cạnh đoàn tàu nó bị cuốn với vận tốc, do đó áp suất lớp không khí cạnh đoàn tàu sẽ nhỏ.

Dẫn tới sẽ có 1 lực đẩy từ bên ngoài vào đoàn tàu. Tương tự với việc đi xe máy nên tránh đi gần xe container.

+ Cánh máy bay được thiết kế khí động học để lớp không khí bên trên cánh chảy nhanh hơn lớp không khí bên dưới cánh. Điều này làm nâng máy bay lên.