250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 88)

Định luật Poiseuille về dòng chất lưu

1840

Jean Louis Marie Poiseuille (1797-1869)

Các thủ thuật y khoa nông rộng mạch máu tắt nghẽn có thể rất hữu ích bởi lẽ một sự tăng nhỏ về bán kính mạch máu có thể đem lại sự cải thiện rất lớn về dòng máu chảy. Sau đây là lí do. Định luật Poiseuille, mang tên bác sĩ người Pháp Jean Poiseuille, cung cấp một liên hệ toán học chính xác giữa tốc độ chảy của một chất lỏng trong ống và bề rộng ống, độ nhớt chất lỏng, và độ biến thiên áp suất trong ống. Đặc biệt, định luật nói rằng Q = [(πr⁴)/ (8μ)] × (ΔP/L). Ở đây, Q là tốc độ dòng chất lỏng trong ống, r là bán kính trong của ống, ΔP là độ chênh lệch áp suất giữa hai đầu ống, L là độ dài ống, và m là độ nhớt của chất lỏng. Định luật giả định rằng chất lỏng đang nghiên cứu biểu hiện sự chảy ổn định thành dòng (tức là êm ái, không có xoáy).

Nguyên lí này có ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực y khoa; đặc biệt, nó được áp dụng để nghiên cứu dòng chảy trong các mạch máu. Lưu ý rằng số hạng r⁴ đảm bảo bán kính của ống giữ một vai trò lớn trong việc xác định tốc độ chảy Q của chất lỏng. Nếu giữ nguyên các tham số khác, thì việc tăng gấp đôi bề rộng ống dẫn tới Q tăng gấp mười sáu lần. Nói theo thực tế, điều này có nghĩa là ta sẽ cần mười sáu ống để cho một lượng nước đi qua tương đương với một ống có đường kính gấp đôi. Từ góc độ y học, Định luật Poiseuille có thể cho thấy sự nguy hiểm của chứng xơ vữa động mạch: Nếu bán kính của một động mạch vành giảm hai lần, thì dòng máu chảy qua nó sẽ giảm mười sáu lần. Nó cũng giải thích vì sao khi bạn hớp một lon nước từ một ống hút rộng thì dễ dàng hơn nhiều so với khi hớp qua một ống hút mảnh hơn. Với một sức hớp như nhau, nếu bạn hớp trên ống hút rộng gấp đôi, thì bạn hớp được nhiều nước gấp 16 lần trong cùng đơn vị thời gian hớp. Khi tuyến tiền liệt phình to làm giảm bán kính của ống tiểu, ta có thể rủa xả Định luật Poiseuille vì một sự co thắt nhỏ lại có ảnh hưởng lớn đến thế lên dòng nước tiểu.

Định luật Poiseuille giải thích tại sao khi bạn xài ống hút nhỏ thì khó hớp nước hơn nhiều so với khi xài ống hút to.

XEM THÊM. Siphon (250 tCN), Định luật Bernoulli về Động lực học chất lưu (1738), Định luật Stock về Độ nhớt (1851).

Định luật Poiseuille có thể cho thấy các nguy hại của chứng xơ vữa động mạch; chẳng hạn, nếu bán kính của một động mạch giảm hai lần, thì dòng máu chảy quay nó sẽ giảm chừng mười sáu lần.

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