فيزياء - الباب الخامس| خواص الموائع المتحركة
فيزياء - الباب الخامس| تطبيقات هامة
فيزياء - الباب الخامس| خواص الموائع المتحركة "2"
فيزياء - الباب الخامس| خواص الموائع المتحركة "1"
الدرس في شكل نص مقروء
فيزياء - الباب الخامس| خواص الموائع المتحركة
الدرس الاول
خواص الموائع المتحركة
السريان الهادئ ( الطبقي- الانسيابي ) السريان المضطرب (الدوامى)
1-فيه تنزلق طبقات السائل المتجاورة في يسر وسهولة ونعومة.
2-فيه كل كمية صغيرة من السائل تتبع أو تتخذ مسارا متصلا يسمي خط الانسياب.
3-لا تتعدى سرعة السائل عن السرعة الحرجة
1- يتميز بوجود دوامات صغيرة دائرية
2- يحدث عند انتقال الغاز من حيز صغير إلى حيز كبير أو من ضغط عالي إلى منخفض.
3- تتعدى سرعة السائل عن السرعة الحرجة.
شروط السريان الهادئ:
1- لا توجد قوى احتكاك بين طبقات السائل .
2- السريان غير دوار أي أنه لا توجد دوامات.
3- لا تتوقف سرعة السائل عند أي نقطة على الزمن.
4- أن يكون معدل سريان السائل ثابت على طول مساره لأن السائل غير قابل للإنضغاط وكثافة السائل لا تتغير مع المسافة أو الزمن.
خط الانسياب :
هو المسار الذي تتخذه كمية صغيرة من السائل عند انتقاله من طرف لأخر في أنبوبة الانسياب .
معدل السريان :
هو عدد خطوط الانسياب المارة عموديا خلال وحدة المساحات عند نقطة معينه وتعرف كذلك( كثافة خطوط الانسياب )
اتجاه السرعة اللحظية هو اتجاه المماس المرسوم لخط الانسياب من نقطة معينه في لحظة معينة.
خواص خطوط الانسياب:
1- لا تتقاطع لأن المماسات المرسومة للخطوط من النقط المتناظرة متوازية أي لها اتجاه واحد.
2- اتجاه المماس المرسوم لخط الانسياب عند نقطة يحدد اتجاه السرعة عند تلك النقطة .
3- تتزاحم خطوط الانسياب عند السرعات العالية وتتباعد عند السرعات المنخفضة .
معادلة الاستمرارية ( معادلة الاتصال ) :
هي معادلة ( علاقة ) تربط معدل سريان سائل بسرعته ومساحة مقطعه
نتصور أنبوبة سريان يسرى بها سائل سريان هادى أي أن :-
1- السائل يملأ الأنبوبة تماما .
2- تكون كمية السائل الداخل إلى الأنبوبة من أحد طرفيها مساويا لكمية السائل التي تخرج منها من الطرف الأخر في نفس الزمن لأن السائل غير قابل للإنضغاط .
في الشكل المرسوم نأخذ مستويين متوازيين الأول مساحته ( A1 ) والثاني مساحته ( A2 ) عموديين على خطوط الانسياب ولذلك يكون حجم السائل المنساب خلال المساحة ( A1 ) في وحدة الزمن مساويا حجم السائل المنساب في المساحة ( A2 ) في نفس الزمن آي أن معدل التدفق الحجمي ثابت ولأن السائل لا يغير كثافته مع تغير المسافة أو الزمن لذلك يكون معدل التدفق الكتلي ثابت .
سرعة السريان عند أي نقطة في الأنبوبة تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة عند تلك النقط .
تطبيقات هامة..
1- تصنع خراطيم عربات إطفاء الحرائق ذو طرف مدبب رفيع.
ج/ من المعلوم أن حسب العلاقة ( )
وعندما تضيق مساحة المقطع تعلو السرعة وتزداد سرعة اندفاع المياه وتقطع مسافات بعيدة
2- تتزاحم خطوط الانسياب عند السرعات العالية وتتباعد عند السرعات المنخفضة.
ج/ من المعلوم أن حسب العلاقة ( ) وعندما تعلو السرعة تضيق المساحة و تتزاحم الخطوط وعندما تنخفض السرعة تزداد المساحة وتتباعد الخطوط . حيث أن عدد خطوط الانسياب ثابت
3- سرعة الدم في الشعيرات الدموية أبطء منها في الشريان الرئيسي رغم أن نصف قطر الشعيرة أصغر من نصف قطر الشريان .
ج/ لأن مجموع مساحات الشعيرات مجتمعة أكبر من مساحة مقطع الشريان الرئيس بمفردة والسرعة عكسيا مع مساحة المقطع ( ) لذلك تكون سرعة الدم في الشعيرات أبطأ منها في الشريان مما يتيح فرصة تبادل الغازات وحماية الشعيرات من الانفجارات .
4- سرعة المياه في أنابيب الرش أكبر منها في الأنبوبة الرئيسية.
جـ/ لأن مجموع مساحات الأنابيب الصغيرة مجتمعة أقل من مساحة مقطع الأنبوبة الرئيسية حسب العلاقة ( )
5- وصل خرطوم من المطاط بفوهة صنبور ينساب منه الماء انسيابا هادئا . فسر لماذا تقل مساحة مقطع عمود الماء المنساب من الخرطوم عندما توجه فوهته رأسيا لأسفل . بينما تزداد مساحة مقطعه عندما توجه فوهته لأعلى؟
جـ- عندما توجه فوهة الخرطوم لأسفل يتحرك الماء المنساب في اتجاه الجاذبية الأرضية فتزداد سرعته من لحظة لأخرى أثناء السقوط فتقل بذلك مساحة المقطع نظرا لثبوت معدل الانسيابQ=AV وعندما توجه فوهة الخرطوم لأعلى يتحرك الماء ضد الجاذبية الأرضية فيتحرك بعجلة تقصرية ، وتقل سرعته من لحظة لأخرى فتزداد مساحة المقطع نظرا لثبوت معدل الإنسياب.
ما معني أن :
1- معدل تدفق سائل من مقطع أنبوبة = 2 م3/ث .
معني ذلك أن :- حجم السائل المنسابة خلال مقطع الأنبوبة كل ثانية = 2 م3
2- كتلة السائل المنسابة خلال مقطع الأنبوبة كل ثانية = 10 كجم.
ج2ـ/ يعني ذلك أن معدل التدفق الكتلي السائل 10 كجم/ث .
ملحوظة:
• إذا قلت مساحة المقطع إلى النصف زادت سرعة السريان إلى الضعف .
• إذا قل نصف القطر إلى النصف زادت سرعة السريان إلى أربع أمثالها.
• قانون بقاء الكتلة هو الذي يؤدى إلى معادلة الاستمرارية .
• طاقة الحركة = ½ جول . طاقة الوضع = جول .
مسائل معادلة السريان
إذا انتهت بعدد من الثقوب أو شريان ينتهي بعدد من الشعيرات
معدل التدفق الحجمى
معدل التدفق الكتلي
← = حجم السائل المناسب خلال زمن معين
ثواني ← = كتلة السائل مناسب خلال زمن معين
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق