Ứng dụng nguyên lý và phương trình Bernoulli
Định lý Torriceli
Một ứng dụng của phương trình Bernoulli là tính toán tốc độ chất lỏng chảy ra từ đáy của một vật chứa.
Chúng ta áp dụng phương trình Bernoulli cho điểm 1 (mặt đáy bình) và điểm 2 (mặt lỗ). Vì đường kính lỗ ở đáy bình nhỏ hơn nhiều so với đường kính bình, nên vận tốc của chất lỏng tại mặt đáy bình được giả định bằng không (v1 = 0). Mặt đáy bình và mặt lỗ đều hở nên áp suất bằng áp suất khí quyển (P1 = P2 ) . Do đó, phương trình Bernoulli trong trường hợp này là:
Nếu muốn tính tốc độ dòng chảy của chất lỏng trong lỗ ở đáy bình chứa, thì phương trình này được thay đổi thành:
Theo phương trình này, tốc độ dòng chảy của nước qua một lỗ ở khoảng cách h từ mặt phẳng chứa bằng tốc độ dòng chảy của nước rơi tự do ở khoảng cách h (so sánh với Chuyển động rơi tự do). Điều này được gọi là Định lý Torricelli . Định lý này được Torricelli, một học trò của Gallileo, phát hiện ra một thế kỷ trước khi Bernoulli phát hiện ra phương trình của mình.
Hiệu ứng Venturi
Ngoài định lý Torricelli, phương trình Bernoulli cũng có thể được áp dụng cho các trường hợp đặc biệt khác, cụ thể là khi chất lỏng chảy trong các đoạn ống có độ cao gần như bằng nhau (chênh lệch độ cao nhỏ). Để hiểu rõ hơn... bútjVì lý do đó, hãy quan sát bức tranh. 
Trong hình trên, có vẻ như chiều cao của ống, cả phần có tiết diện lớn và phần có tiết diện nhỏ, gần như bằng nhau, nên chúng được coi là có cùng chiều cao. Khi áp dụng vào trường hợp này, phương trình Bernoulli thay đổi thành:
Khi chất lỏng chảy qua một đoạn ống có tiết diện nhỏ (A)2), thì vận tốc chất lỏng tăng lên. Theo nguyên lý Bernoulli, nếu vận tốc chất lỏng tăng thì áp suất chất lỏng giảm. Áp suất chất lỏng trong phần hẹp của ống nhỏ hơn nhưng lưu lượng chất lỏng lớn hơn.
Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Venturi và chứng minh một cách định lượng rằng nếu lưu lượng chất lỏng cao, áp suất chất lỏng sẽ thấp. Ngược lại, nếu lưu lượng chất lỏng thấp, áp suất chất lỏng sẽ cao.
máy đo thông gió
Một ứng dụng thú vị của hiệu ứng Venturi là đồng hồ đo Venturi. Thiết bị này được sử dụng để đo lưu lượng chất lỏng, chẳng hạn như tính toán lưu lượng nước hoặc dầu chảy qua đường ống. Có hai loại đồng hồ đo Venturi: loại không có áp kế và loại sử dụng áp kế chứa đầy chất lỏng khác, chẳng hạn như thủy ngân. Nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau.
Đồng hồ Venturi không có áp kế
Hình ảnh bên dưới cho thấy một đồng hồ đo Venturi được sử dụng để đo lưu lượng chất lỏng trong đường ống.
Khi chất lỏng chảy qua một đoạn ống có tiết diện nhỏ (A2 ) , vận tốc chất lỏng tăng lên. Theo nguyên lý Bernoulli, nếu vận tốc chất lỏng tăng, áp suất chất lỏng sẽ giảm. Do đó, áp suất chất lỏng tại tiết diện lớn lớn hơn áp suất chất lỏng tại tiết diện nhỏ (P1 > P2 ) . Ngược lại, v2 > v1.
Cần tìm tốc độ dòng chảy của chất lỏng tại tiết diện lớn (v 1 ). Chúng ta thay v 2 trong phương trình 1 bằng v 2 trong phương trình 2.
Để tính áp suất chất lỏng ở một độ sâu nhất định, hãy sử dụng phương trình:
p = ρ gh → Phương trình a
Nếu sự khác biệt về mật độ chất lỏng rất nhỏ, thì hãy sử dụng phương trình này để xác định sự chênh lệch áp suất ở các độ cao khác nhau. Do đó, phương trình a có thể được thay đổi thành:
Δ p = ρ g Δh
Đối với trường hợp trên, phương trình này có thể được thay đổi thành:
p 1 − p 2 = ρ gh → Phương trình b
Bây giờ chúng ta thay thế p 1 - p 2 trong phương trình 3 bằng p 1 - p 2 trong phương trình b:
Vì các chất lỏng giống nhau, nên mật độ của chúng cũng phải giống nhau. Loại bỏ ρ khỏi phương trình.
Ống Pitot
Nếu dùng đồng hồ đo Venturi để đo lưu lượng chất lỏng, thì dùng ống Pitot để đo lưu lượng khí hoặc không khí. Lỗ tại điểm 1 song song với luồng khí. Vị trí của hai lỗ này được đặt khá xa nhau so với... 
đầu ống Pitot được điều chỉnh sao cho vận tốc và áp suất của không khí bên ngoài lỗ bằng với vận tốc và áp suất của không khí tự do. Trong trường hợp này, v1 = lưu lượng không khí tự do (đây là đại lượng chúng ta sẽ đo) và áp suất ở nhánh bên trái của áp kế (ống bên trái) = áp suất không khí tự do (P).1).
Lỗ dẫn đến nhánh bên phải của áp kế vuông góc với luồng khí. Do đó, lưu lượng khí qua lỗ này (phần giữa) giảm dần và khí dừng lại khi đến điểm 2. Trong trường hợp này, v2 = 0. Áp suất tại nhánh bên phải của áp kế bằng áp suất khí tại điểm 2 (P2 ) . Độ cao của điểm 1 và điểm 2 gần như bằng nhau (sự khác biệt không quá lớn) nên có thể bỏ qua.
Chênh lệch áp suất (P2 - P1 ) = áp suất thủy tĩnh của chất lỏng trong áp kế (màu đen trong áp kế là chất lỏng, thủy ngân). Về mặt toán học, nó có thể được viết như sau:
p 2 − p 1 = ρ ' gh → Phương trình 2
ρ' = mật độ chất lỏng trong áp kế
Hãy xem phương trình 1 và phương trình 2. Vế trái bằng (P 2 ‐ P 1 ). Do đó, phương trình 1 và 2 có thể được biến đổi thành dạng như sau:
Máy xịt nước hoa
Đây là cái nhìn tổng quan, tuy nhiên mỗi nhà máy có thiết kế khác nhau.
Nhìn chung, nguyên lý hoạt động của bình xịt nước hoa có thể được mô tả như sau (khi quan sát hình ảnh): Khi bóp quả bóng cao su, không khí bên trong quả bóng sẽ bị đẩy ra ngoài qua ống 1. Do đó, không khí trong ống 1 có tốc độ cao hơn. Vì tốc độ không khí cao, áp suất không khí trong ống 1 trở nên thấp. Ngược lại, không khí trong ống 2 có tốc độ thấp hơn. Áp suất không khí trong ống 2 cao hơn. Kết quả là, dung dịch nước hoa bị đẩy lên trên. Khi dung dịch nước hoa đến ống 1, không khí bị đẩy ra từ bên trong quả bóng cao su sẽ đẩy nó ra ngoài… Cuối cùng, dung dịch nước hoa được phun ra, làm ướt cơ thể…
Thông thường các lỗ này nhỏ nên nước hoa sẽ nhanh chóng chảy ra ngoài.
Uống bằng ống nhỏ giọt hoặc ống siphon
Bạn đã bao giờ uống trà đá hoặc siro bằng ống nhỏ giọt chưa? Khi chúng ta hút hoặc uống nước bằng ống nhỏ giọt, thực chất chúng ta làm cho không khí trong ống chuyển động nhanh hơn. Trong trường hợp này, không khí trong ống nhỏ giọt tiếp xúc với miệng có tốc độ cao hơn. Kết quả là, áp suất không khí ở phần ống nhỏ giọt trở nên thấp hơn. Không khí ở phần ống nhỏ giọt gần đồ uống hơn có tốc độ thấp hơn. Vì tốc độ thấp hơn, áp suất cao hơn. Sự chênh lệch áp suất không khí này là lý do khiến nước hoặc đồ uống chúng ta uống chảy vào miệng. Trong trường hợp này, chất lỏng di chuyển từ phần ống nhỏ giọt có áp suất không khí cao đến phần ống nhỏ giọt có áp suất không khí thấp.
Ống khói
Bạn đã bao giờ nhìn thấy ống khói chưa? Nếu bạn sống ở những thành phố như Surabaya, Semarang, Jakarta, v.v., có lẽ bạn đã từng thấy những ống khói nhà máy. Tại sao khói lại bốc lên từ ống khói? Thứ nhất, khói từ quá trình đốt cháy rất nóng. Do nhiệt độ cao, mật độ không khí thấp. Không khí có mật độ thấp dễ dàng nổi lên. Đây không phải là lý do duy nhất... Nguyên lý Bernoulli cũng đóng một vai trò quan trọng.
Thứ hai, nguyên lý Bernoulli phát biểu rằng nếu lưu lượng không khí cao thì áp suất thấp, và ngược lại, nếu lưu lượng không khí thấp thì áp suất cao. Đỉnh ống khói nằm ngoài trời. Có gió thổi ở đỉnh ống khói, vì vậy áp suất không khí xung quanh thấp hơn. Bên trong một căn phòng kín, không có gió thổi, nên áp suất không khí cao hơn. Do đó, khói được hướng ra ngoài qua ống khói. Không khí di chuyển từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp.
Chuột cũng biết nguyên lý Bernoulli.
Hãy nhìn vào bức hình bên dưới. Đó là hình ảnh một cái hang chuột dưới đất. Chuột cũng hiểu nguyên lý Bernoulli.
i. Những con chuột không muốn chết ngạt nên chúng đã đào hai cái hố ở độ cao khác nhau. Do sự chênh lệch độ cao, không khí bị ép lại với nhau. Điều này tương tự như nước chảy từ một đường ống có tiết diện lớn sang một đường ống có tiết diện nhỏ. Do bị ép lại, vận tốc không khí tăng lên và áp suất không khí giảm xuống.
Do sự chênh lệch áp suất không khí, không khí bị buộc phải lưu thông qua lỗ chuột. Không khí lưu chuyển từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp.
Lực nâng của máy bay
Một trong những yếu tố cho phép máy bay bay được là sự hiện diện của cánh. Cánh máy bay có hình cong, phần phía trước dày hơn phần phía sau. Hình dạng cánh này được gọi là hình dạng khí động học (aerofoil). Ý tưởng này được sao chép từ cánh chim, vốn cũng có hình dạng tương tự (cong và phần phía trước dày hơn). Sự khác biệt là cánh chim có thể vỗ, trong khi cánh máy bay thì không. Chim có thể bay được vì chúng vỗ cánh, tạo ra luồng không khí đi qua cả hai mặt của cánh. Để cho phép không khí lưu thông qua cả hai mặt của cánh máy bay, máy bay phải di chuyển về phía trước. Con người sử dụng động cơ để di chuyển máy bay.
Phần trước của cánh máy bay được thiết kế cong lên trên. Luồng không khí từ bên dưới va chạm với luồng không khí từ bên trên, tương tự như nước chảy từ ống có tiết diện lớn sang ống có tiết diện nhỏ. Kết quả là, vận tốc không khí phía trên cánh tăng lên. Vì vận tốc không khí tăng lên, áp suất không khí giảm xuống. Ngược lại, vận tốc luồng không khí phía dưới cánh thấp hơn vì không khí ít bị tắc nghẽn hơn (áp suất không khí lớn hơn). Sự chênh lệch áp suất này khiến cánh máy bay bị đẩy lên trên.
Nguyên lý Bernoulli chỉ là một trong những yếu tố tạo ra lực nâng cho máy bay. Yếu tố khác là động lượng. Thông thường, cánh máy bay được nghiêng nhẹ lên trên. Luồng không khí va chạm vào mặt dưới của cánh bị lệch xuống dưới. Vì máy bay có hai cánh, một bên trái và một bên phải, nên luồng không khí bị lệch sẽ va chạm với nhau. Sự thay đổi động lượng của các phân tử không khí va chạm tạo ra lực nâng bổ sung.
Vì cánh máy bay cong xuống phía đuôi, không khí bị cánh ép phải chảy xuống. Theo định luật thứ ba của Newton, mọi lực tác dụng đều có một lực phản tác dụng. Vì cánh ép không khí xuống, nên không khí phải ép cánh lên. Trong trường hợp này, không khí tạo ra lực nâng lên cánh. Vì vậy, nguyên lý Bernoulli không phải là yếu tố duy nhất gây ra lực nâng cho máy bay.
Ngư dân cũng biết nguyên lý Bernoulli.
Bạn đã bao giờ đi thuyền buồm chưa? Ngư dân cũng biết nguyên lý Bernoulli hoạt động như thế nào 😉
