Công thức tính lưu lượng nước theo áp suất – Vật lý/Thủy lực

Trang chủ > Công Thức > Bài hiện tại.

I. GIỚI THIỆU VỀ LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY

1. Lưu lượng dòng chảy là gì?

Định nghĩa: Lưu lượng dòng chảy là đại lượng vật lý biểu thị thể tích chất lỏng (hoặc chất khí) chảy qua một tiết diện ống dẫn trong một đơn vị thời gian.

Ký hiệu: Q (đọc là “quê”)

Công thức định nghĩa: $$Q = \frac{V}{t}$$

Trong đó:

  • Q: lưu lượng
  • V: thể tích chất lỏng chảy qua
  • t: thời gian

Đơn vị lưu lượng:

Đơn vị Ký hiệu Ứng dụng
Mét khối/giây m³/s Đơn vị chuẩn SI
Lít/giây L/s Hệ thống nước sinh hoạt
Lít/phút L/min Vòi nước, máy bơm nhỏ
Mét khối/giờ m³/h Công nghiệp

Ý nghĩa vật lý: Lưu lượng cho biết “tốc độ” chảy của chất lỏng – càng lớn thì chất lỏng chảy càng nhanh và nhiều.

2. Các đại lượng liên quan

Để hiểu rõ về lưu lượng, cần nắm các đại lượng liên quan:

Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
Lưu lượng Q m³/s, L/s Thể tích/thời gian
Vận tốc dòng chảy v m/s Tốc độ chuyển động của chất lỏng
Diện tích tiết diện S Diện tích mặt cắt ngang của ống
Thể tích V m³, L Lượng chất lỏng
Thời gian t s Khoảng thời gian chảy
Áp suất p Pa, atm Áp lực tác động lên chất lỏng
Khối lượng riêng ρ kg/m³ Khối lượng trên một đơn vị thể tích

Mối liên hệ: Các đại lượng này có mối quan hệ mật thiết và được thể hiện qua các công thức trong bài.

II. CÔNG THỨC LƯU LƯỢNG CƠ BẢN

1. Định nghĩa lưu lượng

Công thức cơ bản:

$$\boxed{Q = \frac{V}{t}}$$

Trong đó:

  • Q: lưu lượng (m³/s)
  • V: thể tích chất lỏng chảy qua tiết diện (m³)
  • t: thời gian chảy (s)

Ý nghĩa: Đây là định nghĩa trực tiếp của lưu lượng – cho biết trong một giây có bao nhiêu mét khối chất lỏng chảy qua.

Biến đổi công thức:

  • Tính thể tích: $V = Q \times t$
  • Tính thời gian: $t = \frac{V}{Q}$

Ví dụ 1: Bể nước có thể tích 1000 lít, nước chảy hết ra ngoài trong 10 phút. Tính lưu lượng nước chảy?

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị

  • Thể tích: $V = 1000L = 1m^3$
  • Thời gian: $t = 10$ phút $= 10 \times 60 = 600s$

Bước 2: Áp dụng công thức $$Q = \frac{V}{t} = \frac{1}{600} \approx 0.00167 m^3/s$$

Bước 3: Đổi sang đơn vị thông dụng $$Q = 0.00167 m^3/s = 0.00167 \times 1000 = 1.67 L/s$$

Kết luận: Lưu lượng nước chảy là 1.67 lít/giây.

2. Công thức lưu lượng theo vận tốc

📌 CÔNG THỨC QUAN TRỌNG NHẤT:

$$\boxed{Q = S \cdot v}$$

Trong đó:

  • Q: lưu lượng (m³/s)
  • S: diện tích tiết diện ống (m²)
  • v: vận tốc trung bình của dòng chảy (m/s)

Giải thích vật lý:

Xét một ống dẫn có tiết diện S, nước chảy với vận tốc v:

  • Trong thời gian $\Delta t = 1s$, nước chảy qua một quãng đường $l = v$ (m)
  • Thể tích nước chảy qua = Diện tích × Chiều dài = $S \times v$ (m³)
  • Vì thời gian là 1s nên lưu lượng $Q = S \times v$ (m³/s)

Biến đổi:

  • Tính vận tốc: $v = \frac{Q}{S}$
  • Tính diện tích: $S = \frac{Q}{v}$

Mối quan hệ:

  • Lưu lượng tỉ lệ thuận với diện tích tiết diện: S tăng → Q tăng
  • Lưu lượng tỉ lệ thuận với vận tốc: v tăng → Q tăng

Ví dụ 2: Ống dẫn nước có đường kính 5cm, nước chảy với vận tốc 2m/s. Tính lưu lượng nước?

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị và tính diện tích

  • Đường kính: $d = 5cm = 0.05m$
  • Bán kính: $r = \frac{d}{2} = 0.025m$
  • Diện tích tiết diện: $$S = \pi r^2 = \pi \times (0.025)^2 = \pi \times 0.000625 \approx 0.00196 m^2$$

Bước 2: Áp dụng công thức $$Q = S \times v = 0.00196 \times 2 = 0.00392 m^3/s$$

Bước 3: Đổi sang lít/giây $$Q = 0.00392 m^3/s = 3.92 L/s$$

Kết luận: Lưu lượng nước chảy là 3.92 lít/giây.

3. Công thức với ống tròn

Với ống tròn đường kính d:

Vì diện tích tiết diện ống tròn là $S = \frac{\pi d^2}{4}$, ta có:

$$\boxed{Q = \frac{\pi d^2}{4} \cdot v}$$

Hoặc với bán kính r:

$$\boxed{Q = \pi r^2 \cdot v}$$

Lưu ý:

  • d: đường kính (m)
  • r: bán kính (m)
  • Quan hệ: $r = \frac{d}{2}$ hay $d = 2r$

Công thức này đặc biệt hữu ích khi đề bài cho đường kính thay vì diện tích tiết diện.

III. PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC

1. Định luật bảo toàn lưu lượng

Phát biểu: Trong một ống dẫn chất lỏng không nén được, lưu lượng tại mọi tiết diện đều bằng nhau.

Phương trình liên tục:

$$\boxed{Q_1 = Q_2 = Q_3 = … = const}$$

Hay:

$$\boxed{S_1v_1 = S_2v_2}$$

Giải thích:

  • Chất lỏng không nén được → khối lượng bảo toàn
  • Nước chảy vào bao nhiêu thì chảy ra bấy nhiêu
  • Do đó lưu lượng không đổi dọc theo ống

Hệ quả quan trọng:

$$\frac{v_1}{v_2} = \frac{S_2}{S_1}$$

Ý nghĩa thực tế:

  • Chỗ ống hẹp (S nhỏ) → vận tốc lớn (v lớn)
  • Chỗ ống rộng (S lớn) → vận tốc nhỏ (v nhỏ)
  • Tích $S \times v$ luôn không đổi

Ví dụ 3: Nước chảy trong ống có tiết diện $S_1 = 10cm^2$ với vận tốc $v_1 = 2m/s$. Đến chỗ ống hẹp có tiết diện $S_2 = 5cm^2$. Tính vận tốc nước ở chỗ hẹp?

Lời giải:

Áp dụng phương trình liên tục: $$S_1v_1 = S_2v_2$$

Tính vận tốc ở chỗ hẹp: $$v_2 = \frac{S_1v_1}{S_2} = \frac{10 \times 2}{5} = \frac{20}{5} = 4 m/s$$

Nhận xét: Tiết diện giảm 2 lần (từ 10cm² xuống 5cm²) thì vận tốc tăng 2 lần (từ 2m/s lên 4m/s).

Kết luận: Vận tốc nước ở chỗ hẹp là 4 m/s.

2. Ứng dụng thực tế

Vòi phun nước:

Khi bóp đầu vòi nước để thu hẹp lỗ phun:

  • Diện tích S giảm
  • Theo phương trình liên tục: $S_1v_1 = S_2v_2$
  • Khi $S_2$ giảm → $v_2$ tăng
  • Kết quả: nước phun mạnh hơn, xa hơn

Giải thích: Lưu lượng từ nguồn nước không đổi, nhưng khi thu hẹp đầu vòi, nước phải chảy nhanh hơn để duy trì lưu lượng.

Sông, suối:

Quan sát dòng sông tự nhiên:

  • Đoạn hẹp: Nước chảy xiết, vận tốc lớn
  • Đoạn rộng: Nước chảy êm, vận tốc nhỏ
  • Lưu lượng nước qua mỗi đoạn như nhau

Máu trong mạch:

  • Động mạch lớn: tiết diện lớn → vận tốc máu nhỏ
  • Mao mạch: tiết diện nhỏ → vận tốc máu lớn
  • Lưu lượng máu được bảo toàn

IV. CÔNG THỨC THEO ÁP SUẤT

1. Định luật Torricelli

Bài toán: Bình chứa chất lỏng có lỗ thủng nhỏ ở thành bình, cách mặt thoáng một khoảng h.

Vận tốc chất lỏng thoát ra lỗ:

$$\boxed{v = \sqrt{2gh}}$$

Trong đó:

  • v: vận tốc chất lỏng chảy ra (m/s)
  • g: gia tốc trọng trường ≈ 10 m/s²
  • h: độ sâu từ mặt thoáng đến lỗ (m)

Lưu lượng chảy từ lỗ thủng:

$$\boxed{Q = S \cdot v = S\sqrt{2gh}}$$

Giải thích vật lý:

  • Công thức này giống công thức vận tốc rơi tự do
  • Chất lỏng ở độ sâu h có thế năng, khi chảy ra chuyển thành động năng
  • Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng

Lưu ý:

  • Công thức đúng khi lỗ thủng nhỏ
  • Bỏ qua ma sát và nhớt
  • h là độ sâu tính từ mặt thoáng, không phải từ đáy bình

Ví dụ 4: Bể nước cao 5m, có lỗ thủng diện tích 2cm² ở đáy bể. Tính lưu lượng nước chảy ra? (Lấy g = 10 m/s²)

Lời giải:

Bước 1: Xác định dữ kiện

  • Độ sâu: $h = 5m$
  • Diện tích lỗ: $S = 2cm^2 = 2 \times 10^{-4} m^2$
  • $g = 10 m/s^2$

Bước 2: Tính vận tốc nước chảy ra $$v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \times 10 \times 5} = \sqrt{100} = 10 m/s$$

Bước 3: Tính lưu lượng $$Q = S \times v = 2 \times 10^{-4} \times 10 = 2 \times 10^{-3} m^3/s$$

Bước 4: Đổi sang lít/giây $$Q = 2 \times 10^{-3} m^3/s = 2 L/s$$

Kết luận: Lưu lượng nước chảy ra là 2 lít/giây.

2. Phương trình Bernoulli (mở rộng)

Dạng tổng quát của phương trình Bernoulli:

$$\boxed{p + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho gh = const}$$

Trong đó:

  • p: áp suất tĩnh (Pa)
  • $\rho$: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)
  • v: vận tốc dòng chảy (m/s)
  • g: gia tốc trọng trường (m/s²)
  • h: độ cao so với mốc (m)

Áp dụng cho hai điểm 1 và 2 trên dòng chảy:

$$p_1 + \frac{1}{2}\rho v_1^2 + \rho gh_1 = p_2 + \frac{1}{2}\rho v_2^2 + \rho gh_2$$

Ý nghĩa các thành phần:

  • $p$: Áp suất tĩnh (năng lượng áp suất)
  • $\frac{1}{2}\rho v^2$: Áp suất động (động năng trên đơn vị thể tích)
  • $\rho gh$: Áp suất thế (thế năng trọng trường trên đơn vị thể tích)

Nguyên lý: Tổng năng lượng của chất lỏng được bảo toàn dọc theo dòng chảy (bỏ qua ma sát).

3. Lưu lượng theo chênh lệch áp suất

Đối với ống nằm ngang (h₁ = h₂):

Phương trình Bernoulli trở thành: $$p_1 + \frac{1}{2}\rho v_1^2 = p_2 + \frac{1}{2}\rho v_2^2$$

Nếu áp dụng phương trình liên tục và biến đổi, ta có:

Vận tốc dòng chảy:

$$\boxed{v = \sqrt{\frac{2(p_1 – p_2)}{\rho}}}$$

Lưu lượng:

$$\boxed{Q = S \cdot \sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}}}$$

Trong đó:

  • $\Delta p = p_1 – p_2$: chênh lệch áp suất giữa hai điểm (Pa)
  • $\rho$: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)
  • S: diện tích tiết diện ống (m²)

Ý nghĩa: Càng có chênh lệch áp suất lớn thì nước chảy càng nhanh.

Ví dụ 5: Ống ngang đường kính 10cm, chênh lệch áp suất giữa hai đầu là 2000 Pa, nước chảy trong ống ($\rho = 1000 kg/m^3$). Tính lưu lượng?

Lời giải:

Bước 1: Tính diện tích tiết diện

  • Đường kính: $d = 10cm = 0.1m$
  • Bán kính: $r = 0.05m$
  • Diện tích: $S = \pi r^2 = \pi \times (0.05)^2 \approx 0.00785 m^2$

Bước 2: Tính vận tốc $$v = \sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}} = \sqrt{\frac{2 \times 2000}{1000}} = \sqrt{4} = 2 m/s$$

Bước 3: Tính lưu lượng $$Q = S \times v = 0.00785 \times 2 = 0.0157 m^3/s$$

Bước 4: Đổi sang lít/giây $$Q = 0.0157 m^3/s \approx 15.7 L/s$$

Kết luận: Lưu lượng nước chảy là khoảng 15.7 lít/giây.

4. Công thức bơm nước

Công suất máy bơm cần thiết:

$$\boxed{P = \frac{\rho g Q h}{\eta}}$$

Trong đó:

  • P: công suất máy bơm (W)
  • $\rho$: khối lượng riêng của nước (kg/m³)
  • g: gia tốc trọng trường (m/s²)
  • Q: lưu lượng nước bơm (m³/s)
  • h: độ cao bơm nước (m)
  • $\eta$: hiệu suất máy bơm (thường từ 0.6 đến 0.8)

Giải thích:

  • Tử số $\rho g Q h$ là công suất lý thuyết cần thiết
  • Mẫu số $\eta$ là hiệu suất, do có ma sát và tổn hao năng lượng
  • Công suất thực tế luôn lớn hơn công suất lý thuyết

Ứng dụng: Chọn máy bơm có công suất phù hợp cho hệ thống cấp nước.

V. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP

A. Công thức lưu lượng cơ bản

Dạng công thức Công thức Đơn vị Ghi chú
Định nghĩa $Q = \frac{V}{t}$ m³/s Thể tích/thời gian
Theo vận tốc $Q = S \cdot v$ m³/s Công thức quan trọng nhất
Ống tròn (bán kính) $Q = \pi r^2 v$ m³/s Với bán kính r
Ống tròn (đường kính) $Q = \frac{\pi d^2}{4} v$ m³/s Với đường kính d

B. Phương trình liên tục

Nội dung Công thức Ý nghĩa
Bảo toàn lưu lượng $Q_1 = Q_2$ Lưu lượng không đổi
Liên hệ S và v $S_1v_1 = S_2v_2$ Tích Sv không đổi
Tỉ lệ vận tốc $\frac{v_1}{v_2} = \frac{S_2}{S_1}$ Tỉ lệ nghịch

C. Công thức theo áp suất

Trường hợp Vận tốc Lưu lượng Điều kiện
Torricelli (lỗ thủng) $v = \sqrt{2gh}$ $Q = S\sqrt{2gh}$ Lỗ ở độ sâu h
Chênh lệch áp suất $v = \sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}}$ $Q = S\sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}}$ Ống ngang
Máy bơm $P = \frac{\rho g Q h}{\eta}$ Công suất bơm

D. Bảng đổi đơn vị lưu lượng

Từ Sang Công thức Ví dụ
m³/s L/s Nhân 1000 0.005 m³/s = 5 L/s
L/s m³/s Chia 1000 5 L/s = 0.005 m³/s
L/min L/s Chia 60 300 L/min = 5 L/s
L/s L/min Nhân 60 5 L/s = 300 L/min
m³/h L/s Nhân 1000 ÷ 3600 18 m³/h = 5 L/s
L/s m³/h Nhân 3.6 5 L/s = 18 m³/h

VI. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính lưu lượng từ vận tốc

Đề bài: Ống dẫn nước hình tròn có đường kính 8cm, nước chảy trong ống với vận tốc 1.5m/s. Tính lưu lượng nước?

Phương pháp: Áp dụng công thức $Q = S \cdot v$ với $S = \frac{\pi d^2}{4}$

Lời giải:

Bước 1: Tính diện tích tiết diện

  • Đường kính: $d = 8cm = 0.08m$
  • Bán kính: $r = 0.04m$
  • $S = \pi r^2 = \pi \times (0.04)^2 = \pi \times 0.0016 \approx 0.005 m^2$

Bước 2: Tính lưu lượng $$Q = S \times v = 0.005 \times 1.5 = 0.0075 m^3/s$$

Bước 3: Đổi sang lít/giây $$Q = 0.0075 m^3/s = 7.5 L/s$$

Kết luận: Lưu lượng nước chảy là 7.5 lít/giây.

Dạng 2: Phương trình liên tục

Đề bài: Nước chảy trong ống. Tại điểm A, ống có đường kính $d_A = 10cm$ và vận tốc nước $v_A = 2m/s$. Tại điểm B, ống có đường kính $d_B = 5cm$. Tính vận tốc nước tại B?

Phương pháp: Áp dụng phương trình liên tục $S_Av_A = S_Bv_B$

Lời giải:

Bước 1: Áp dụng phương trình liên tục $$S_Av_A = S_Bv_B$$

Bước 2: Thay diện tích theo đường kính $$\frac{\pi d_A^2}{4} \times v_A = \frac{\pi d_B^2}{4} \times v_B$$

Bước 3: Rút gọn và tính $$d_A^2 \times v_A = d_B^2 \times v_B$$ $$v_B = v_A \times \frac{d_A^2}{d_B^2} = 2 \times \frac{(10)^2}{(5)^2} = 2 \times \frac{100}{25} = 2 \times 4 = 8 m/s$$

Kết luận: Vận tốc nước tại điểm B là 8 m/s.

Nhận xét: Đường kính giảm 2 lần thì vận tốc tăng $2^2 = 4$ lần (vì diện tích tỉ lệ với bình phương đường kính).

Dạng 3: Lỗ thủng (Torricelli)

Đề bài: Thùng nước cao 1.8m, có một lỗ nhỏ diện tích 1cm² ở đáy thùng. Tính lưu lượng nước chảy ra? (Lấy g = 10 m/s²)

Phương pháp: Áp dụng định luật Torricelli: $v = \sqrt{2gh}$ và $Q = Sv$

Lời giải:

Bước 1: Xác định dữ kiện

  • Độ sâu: $h = 1.8m$
  • Diện tích lỗ: $S = 1cm^2 = 1 \times 10^{-4} m^2$
  • $g = 10 m/s^2$

Bước 2: Tính vận tốc nước chảy ra $$v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \times 10 \times 1.8} = \sqrt{36} = 6 m/s$$

Bước 3: Tính lưu lượng $$Q = S \times v = 1 \times 10^{-4} \times 6 = 6 \times 10^{-4} m^3/s$$

Bước 4: Đổi sang lít/giây $$Q = 6 \times 10^{-4} m^3/s = 0.6 L/s$$

Kết luận: Lưu lượng nước chảy ra là 0.6 lít/giây.

Dạng 4: Chênh lệch áp suất

Đề bài: Ống nằm ngang có tiết diện 50cm², chênh lệch áp suất giữa hai đầu ống là 5000 Pa. Nước chảy trong ống ($\rho = 1000 kg/m^3$). Tính lưu lượng?

Phương pháp: Áp dụng $Q = S\sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}}$

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị

  • Diện tích: $S = 50cm^2 = 50 \times 10^{-4} m^2 = 0.005 m^2$
  • Chênh lệch áp suất: $\Delta p = 5000 Pa$
  • Khối lượng riêng nước: $\rho = 1000 kg/m^3$

Bước 2: Tính vận tốc $$v = \sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}} = \sqrt{\frac{2 \times 5000}{1000}} = \sqrt{10} \approx 3.16 m/s$$

Bước 3: Tính lưu lượng $$Q = S \times v = 0.005 \times 3.16 = 0.0158 m^3/s$$

Bước 4: Đổi sang lít/giây $$Q = 0.0158 m^3/s \approx 15.8 L/s$$

Kết luận: Lưu lượng nước chảy là khoảng 15.8 lít/giây.

Dạng 5: Thời gian chảy đầy bể

Đề bài: Một vòi nước có lưu lượng 5 lít/giây. Bể chứa có thể tích 3m³. Hỏi sau bao lâu bể sẽ đầy nước? (Bể ban đầu rỗng)

Phương pháp: Sử dụng $Q = \frac{V}{t}$ → $t = \frac{V}{Q}$

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị thống nhất

  • Lưu lượng: $Q = 5 L/s = 0.005 m^3/s$
  • Thể tích bể: $V = 3m^3$

Bước 2: Tính thời gian $$t = \frac{V}{Q} = \frac{3}{0.005} = 600s$$

Bước 3: Đổi sang phút $$t = 600s = \frac{600}{60} = 10 \text{ phút}$$

Kết luận: Sau 10 phút bể sẽ đầy nước.

VII. MẸO VÀ LƯU Ý

1. Mẹo nhớ công thức

Công thức gốc – QUAN TRỌNG NHẤT: $$Q = S \cdot v$$

Cách nhớ: “Lưu lượng = Diện tích × Vận tốc”

  • Đây là công thức nền tảng
  • Từ công thức này có thể suy ra hầu hết các dạng bài

Phương trình liên tục: $$S_1v_1 = S_2v_2$$

Cách nhớ:

  • “Tích Sv không đổi”
  • Ống hẹp (S nhỏ) → vận tốc lớn (v lớn)
  • Ống rộng (S lớn) → vận tốc nhỏ (v nhỏ)

Định luật Torricelli: $$v = \sqrt{2gh}$$

Cách nhớ: Giống công thức vận tốc rơi tự do

  • Chất lỏng “rơi” từ độ cao h

2. Các sai lầm thường gặp

SAI LẦM 1: Quên đổi đơn vị

Sai: Dùng trực tiếp cm², cm mà không đổi sang m², m Đúng: Luôn đổi về đơn vị chuẩn SI trước khi tính

Bảng đổi nhanh:

  • cm² → m²: chia cho 10⁴ (hay 10,000)
  • cm → m: chia cho 100
  • L/s → m³/s: chia cho 1000

SAI LẦM 2: Nhầm diện tích và bán kính

Sai:

  • $S = \pi d^2$ ❌ (thiếu chia 4)
  • $S = 2\pi r$ ❌ (đây là chu vi)

Đúng:

  • $S = \pi r^2$ ✓ (với bán kính r)
  • $S = \frac{\pi d^2}{4}$ ✓ (với đường kính d)
  • $S = \pi \left(\frac{d}{2}\right)^2$ ✓

SAI LẦM 3: Quên căn bậc hai trong Torricelli

Sai: $v = 2gh$ ❌ Đúng: $v = \sqrt{2gh}$ ✓

Lưu ý: Phải có dấu căn!

SAI LẦM 4: Nhầm lẫn trong phương trình liên tục

Sai: $S_1v_1 = S_2v_2$ nên $v_1 = v_2$ ❌

Đúng:

  • Nếu $S_1 > S_2$ thì $v_1 < v_2$ ✓
  • Tỉ lệ nghịch: S càng nhỏ thì v càng lớn

3. Lưu ý quan trọng khi giải bài

Bước 1: Đọc kỹ đề

  • Xác định đại lượng đã cho
  • Xác định đại lượng cần tìm
  • Chú ý đơn vị trong đề

Bước 2: Đổi đơn vị

  • Đổi tất cả về đơn vị SI chuẩn
  • cm → m, cm² → m², L → m³

Bước 3: Chọn công thức

  • Xác định dạng bài (vận tốc, áp suất, lỗ thủng…)
  • Chọn công thức phù hợp

Bước 4: Thay số và tính

  • Thay số cẩn thận
  • Kiểm tra đơn vị kết quả

Bước 5: Đổi về đơn vị yêu cầu

  • Đổi kết quả về đơn vị đề yêu cầu
  • Thường là L/s, L/min

4. Lưu ý thực tế

⚠️ Trong thực tế có ma sát:

  • Lưu lượng thực tế < lưu lượng lý thuyết
  • Do ma sát với thành ống
  • Do độ nhớt của chất lỏng

⚠️ Lưu lượng phụ thuộc nhiệt độ:

  • Nhiệt độ ảnh hưởng đến khối lượng riêng $\rho$
  • Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhớt
  • Nước nóng: $\rho$ nhỏ hơn, độ nhớt nhỏ hơn

⚠️ Hiệu suất máy bơm:

  • Công suất thực tế > công suất lý thuyết
  • Do tổn hao năng lượng (ma sát, nhiệt…)
  • Hiệu suất thường 60-80%

IX. KẾT LUẬN

Bài viết đã trình bày hệ thống đầy đủ các công thức tính lưu lượng dòng chảy:

Công thức cơ bản:

  • Định nghĩa: $Q = \frac{V}{t}$
  • Công thức quan trọng nhất: $Q = S \cdot v$
  • Ống tròn: $Q = \pi r^2 v$ hoặc $Q = \frac{\pi d^2}{4} v$

Phương trình liên tục:

  • Bảo toàn lưu lượng: $Q_1 = Q_2$
  • Liên hệ: $S_1v_1 = S_2v_2$
  • Tỉ lệ nghịch: S nhỏ → v lớn

Công thức theo áp suất:

  • Định luật Torricelli: $v = \sqrt{2gh}$, $Q = S\sqrt{2gh}$
  • Chênh lệch áp suất: $v = \sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}}$

Phương trình Bernoulli: $p + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho gh = const$

5 dạng bài tập có lời giải chi tiết

Mối liên hệ các công thức

Sơ đồ tư duy:

Q = V/t (định nghĩa)
    ↓
Q = S·v (công thức gốc)
    ↓
├─ Phương trình liên tục: S₁v₁ = S₂v₂
├─ Torricelli: Q = S√(2gh)
└─ Áp suất: Q = S√(2Δp/ρ)

Quan hệ:

  • Lưu lượng Q ∝ diện tích S (tỉ lệ thuận)
  • Lưu lượng Q ∝ vận tốc v (tỉ lệ thuận)
  • Trong ống: Q = const, nên S và v tỉ lệ nghịch

Lời khuyên học tập

📌 Học thuộc công thức gốc: $Q = S \cdot v$ – đây là nền tảng của mọi bài toán

📌 Nhớ phương trình liên tục: $S_1v_1 = S_2v_2$ – xuất hiện trong nhiều bài tập

📌 Thành thạo Torricelli: $v = \sqrt{2gh}$ – dạng bài phổ biến nhất

📌 Chú ý đổi đơn vị: Luôn đổi về m³/s, m², m/s trước khi tính

📌 Vẽ hình minh họa: Giúp hiểu rõ bài toán và tránh nhầm lẫn

📌 Kiểm tra đơn vị kết quả: Đảm bảo đúng đơn vị đề yêu cầu

📌 Làm nhiều bài tập: Rèn luyện kỹ năng áp dụng công thức linh hoạt

Cô Trần Thị Bình

Cô Trần Thị Bình

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Tổ Lý – Hóa – Sinh tại Edus

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Hoá Học, Bằng Thạc sĩ, Chức danh nghề nghiệp Giáo viên THPT – Hạng II, Tin học ứng dụng cơ bản, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 12+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Gia Định