Áp Suất Động Là Gì?
Áp suất động (thường ký hiệu là q) chính là động năng trên một đơn vị thể tích của chất lưu đang chuyển động. Nó thể hiện phần áp suất tăng thêm khi dòng chất lưu bị hãm lại đến trạng thái đứng yên, và là nền tảng của khí động học, thủy động học cũng như thiết kế hệ thống thông gió, điều hòa không khí (HVAC). Công thức cơ bản là $$q = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2}$$ trong đó \(\rho\) là mật độ chất lưu và \(v\) là vận tốc dòng chảy.
Cách Sử Dụng Công Cụ Này
Bạn chỉ cần nhập mật độ chất lưu theo kilôgam trên mét khối và vận tốc dòng chảy theo mét trên giây, sau đó đọc kết quả áp suất động tính bằng pascal (và kilopascal). Với không khí ở mực nước biển và nhiệt độ 15 °C, mật độ vào khoảng 1,225 kg/m³. Với nước ngọt, hãy dùng giá trị xấp xỉ 1000 kg/m³. Lưu ý dùng nhất quán đơn vị hệ SI cho cả hai giá trị đầu vào để kết quả thu được đúng đơn vị pascal.
Giải Thích Công Thức
Vì động năng tỉ lệ với bình phương vận tốc, nên áp suất động tăng rất nhanh khi vận tốc tăng — chỉ cần tăng gấp đôi vận tốc, \(q\) đã tăng gấp bốn lần. Hệ số \(\frac{1}{2}\) xuất phát trực tiếp từ số hạng động năng \(\frac{1}{2}mv^{2}\) khi viết lại theo đơn vị thể tích (khối lượng trên thể tích chính là mật độ). Áp suất động không giống áp suất tĩnh; trong phương trình Bernoulli, hai đại lượng này cộng lại thành áp suất toàn phần (áp suất điểm dừng).
Ví Dụ Minh Họa
Một máy bay di chuyển với vận tốc 50 m/s trong không khí có mật độ 1,225 kg/m³. Khi đó $$q = \frac{1}{2} \times 1{,}225 \times 50^{2} = 0{,}5 \times 1{,}225 \times 2500 = 1531{,}25 \text{ Pa}$$ tức khoảng 1,53 kPa. Đây chính là giá trị mà kỹ sư khí động học nhân với diện tích và một hệ số để ước tính lực nâng hoặc lực cản.
Câu Hỏi Thường Gặp
Công cụ này dùng đơn vị gì? Đơn vị hệ SI: mật độ tính bằng kg/m³, vận tốc tính bằng m/s và áp suất kết quả tính bằng pascal (Pa).
Áp suất động có giống áp suất tĩnh không? Không. Áp suất tĩnh là áp suất môi trường của chất lưu; còn áp suất động là phần áp suất tăng thêm do chuyển động. Tổng của hai đại lượng này là áp suất toàn phần hay áp suất điểm dừng.
Nên dùng giá trị mật độ nào cho không khí? Không khí tiêu chuẩn ở mực nước biển có mật độ khoảng 1,225 kg/m³, nhưng mật độ giảm khi lên cao và tăng khi nhiệt độ lạnh, vì vậy bạn cần điều chỉnh cho phù hợp.
