فيزياء الباب الخامس شرح بالفيديو خواص الموائع المتحركة 3ث حصريا

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