4.1الفصل الرابع — خواص الموائع المتحركة (الهيدروديناميكا)4.2الفصل الرابع — خواص الموائع المتحركة (الهيدروديناميكا)| وجه المقارنة | السوائل | الغازات |
|---|---|---|
| قابلية الانضغاط |
|
تنضغط بسهولة |
| الحجم | حجمها معين | تشغل أي حيز توجد فيه |
| الشكل | تأخذ شكل الإناء الذي توضع فيه | تأخذ شكل الإناء وحجمه معًا |
| الجوامد | الكثافة | السوائل | الكثافة | الغازات | الكثافة |
|---|---|---|---|---|---|
| الألومنيوم | 2700 | الكحول الإيثيلي | 790 | الهواء | 1.29 |
| الحديد | 7900 | الكيروسين | 820 | الهيليوم | 0.18 |
| النحاس الأحمر | 8890 | البنزين | 900 | الهيدروجين | 0.09 |
| الرصاص | 11400 | الدم | 1040 | الأكسجين | 1.43 |
| الذهب | 19300 | الماء | 1000 | ثاني أكسيد الكربون | 1.96 |
| الجليد (الثلج) | 910 | الزئبق | 13600 | النيتروجين | 1.25 |
| وجه المقارنة | الفكرة الأساسية | كلمات مفتاحية |
|---|---|---|
| لا تتقاطع أبدًا | لأن التقاطع يعني أن للجزء نفسه من السائل اتجاهين للسرعة في اللحظة نفسها وهذا مستحيل | التقاطعيعنيللجزءنفسه |
| المماس لأي نقطة على خط الانسياب يحدد اتجاه السرعة اللحظية | لكل كمية صغيرة من السائل عند تلك النقطة | كميةصغيرةالسائلالنقطة |
| • |
| يسمىخطوطالانسيابعمودي |
| وجه المقارنة | السريان الطبقي | السريان المضطرب |
|---|---|---|
| شكل الحركة | الطبقات تنزلق فوق بعضها بنعومة | حركة دوامية عشوائية |
| خطوط الانسياب | موجودة ومنتظمة ولا تتقاطع | لا توجد خطوط انسياب منتظمة |
| الدوامات | لا توجد | توجد دوامات صغيرة دائرية |
| السرعة | صغيرة أو متوسطة | كبيرة (أكبر من حد معين) |
| وجه المقارنة | الفكرة الأساسية | كلمات مفتاحية |
|---|---|---|
| حجم السائل المنساب في زمن t هو | Vol = Q t = A v t | |
| كتلة السائل المنساب في زمن t هي | m = Qm t = ρ A v t | |
| • | تنبيه | تنبيه |
Δ V1 = A1 Δ x1 = A1 v1 Δ t
.Δ V2 = A2 v2 Δ t
.| وجه المقارنة | الفكرة الأساسية | كلمات مفتاحية |
|---|---|---|
| إبهامك على فوهة خرطوم المياه | عند سد جزء من فوهة الخرطوم بإصبعك تقل مساحة الفوهة فتزداد سرعة الماء الخارج منها فيصل إلى مسافة أبعد | الخرطومبإصبعكمساحةالفوهة |
| النهر |
| يجريالماءبهدوءيتسع |
| الدورة الدموية |
| يتفرعالأورطيالأبهرشرايين |
| شبكات المياه والري بالتنقيط | تُصمَّم شبكات الأنابيب وأنظمة توزيع المياه اعتمادًا على معادلة الاستمرارية لتحديد أقطار الأنابيب المناسبة بحيث تصل إلى كل نقطة كمية الماء المطلوبة بالسرعة المناسبة | الأنابيبوأنظمةتوزيعاعتماد |
1000 × (42 – 12) = 500 × 15 = 7500 Pa
، والضغط أقل في الجزء الضيق (الأسرع).η = (F d) / (A v)
تكون الوحدة(N· m) / ((m2 · m) / s) =(N· s) / m2
وتكافئ kg / (m· s) (لأن N = (kg· m) / s2).| وجه المقارنة | الفكرة الأساسية | كلمات مفتاحية |
|---|---|---|
| أولًا | التعاريف والمفاهيم الأساسية | التعاريفوالمفاهيمالأساسية |
| الكثافة (ρ) | كتلة وحدة الحجوم من المادة، ووحدتها kg / m3. | كتلةوحدةالحجومالمادة |
| المائع | مادة قابلة للانسياب ولا تتخذ شكلًا محددًا بذاتها | مادةقابلةللانسيابتتخذ |
| السريان الهادئ في الأنابيب يتطلب أن |
| يملأالسائلالأنبوبةتمام |
| اللزوجة | الخاصية التي تتسبب في وجود مقاومة أو احتكاك بين طبقات السائل تعوق انزلاق بعضها فوق بعض | الخاصيةتتسببوجودمقاومة |
| معامل اللزوجة | القوة المماسية المؤثرة على وحدة المساحات والتي ينتج عنها فرق في السرعة مقداره الوحدة بين طبقتين من السائل المسافة العمودية بينهما الوحدة. وحدته (N· s) / m2 أو kg / (m· s). | القوةالمماسيةالمؤثرةوحدة |
| ثانيًا | القوانين والعلاقات المهمة | القوانينوالعلاقاتالمهمة |
| الكثافة |
| والكثافةالنسبيةالمادةالماء |
| حجم السائل المنساب في زمن t | Vol = Q t = A v t | |
| كتلة السائل المنساب في زمن t | m = Qm t = ρ Q t = ρ A v t | |
| معادلة الاستمرارية | A1 v1 = A2 v2 | |
| معامل اللزوجة | η = (F d) / (A v) | |
| (معلومة إضافية) مبدأ برنولي | P + ½ρv2 + ρgh = ثابت | ½ρv2ثابت |
| وجه المقارنة | الفكرة الأساسية | كلمات مفتاحية |
|---|---|---|
| السريان الهادئ والاضطرابي | السريان الهادئ (Laminar/Streamline): انزلاق طبقات السائل بنعومة وسرعات معتدلة دون دوامات وتكون خطوط الانسياب متوازية. السريان المضطرب (Turbulent): سرعات عالية مصحوبة بدوامات دائرية متقاطعة | LaminarStreamlineانزلاقطبقات |
| خط الانسياب ومعدل السريان |
| المسارالوهمييتخذهجسيم |
| معادلة الاستمرارية (Continuity Equation) | تطبيق لمبدأ بقاء الكتلة في السوائل غير القابلة للانضغاط: A₁ v₁ = A₂ v₂ (سرعة السائل تتناسب عكسياً مع مساحة مقطع الأنبوبة) | تطبيقلمبدأبقاءالكتلة |
| معامل اللزوجة (Viscosity Coefficient – η) | القوة المماسية المؤثرة على وحدة المساحات من طبقة سائل لتحريكها بسرعة فرقها الوحدة بالنسبة لطبقة أخرى موازية تبعد عنها وحدة المسافة: η = F d / (A v) بوحدة (N·s/m2 أو Pa·s) | القوةالمماسيةالمؤثرةوحدة |
| وجه المقارنة | الفكرة الأساسية | كلمات مفتاحية |
|---|---|---|
| معدل السريان الحجمي | Q_v = A v = V / t (m3/s) | |
| معدل السريان الكتلي | Q_m = ρ Q_v = ρ A v = m / t (kg/s) | |
| معادلة الاستمرارية | A₁ v₁ = A₂ v₂ = r₁2 v₁ = r₂2 v₂ | |
| في حالة تفرع الأنبوبة لعدة فروع | A v = A₁ v₁ + A₂ v₂ + … = n (a v) (إذا كانت الفروع متماثلة) | كانتالفروعمتماثلة |
| قانون اللزوجة | F = η (A v / d) |
| وجه المقارنة | الفكرة الأساسية | كلمات مفتاحية |
|---|---|---|
| علل: يضيق مجرى الماء المنسكب من الصنبور كلما اقترب من الأرض؟ |
| عجلةالجاذبيةتزيدسرعة |
| علل: تقل سرعة الدم كثيراً في الشعيرات الدموية عنها في الشريان الأورطي؟ |
| المساحةالكليةلمقاطعملايين |
| علل: يُفضل استخدام زيوت عالية اللزوجة في تشحيم الآلات صيفاً؟ |
| ارتفاعدرجاتالحرارةيقلل |
| وجه المقارنة | السريان الهادئ (Streamline Flow) | السريان المضطرب (Turbulent Flow) |
|---|---|---|
| سرعة تدفق السائل | سرعة منخفضة أقل من السرعة الحرجة | سرعة عالية تتجاوز السرعة الحرجة |
| طبيعة خطوط الانسياب | خطوط متوازية منتظمة لا تتقاطع | خطوط متقاطعة تكون دوامات دائرية |
| ثبات معدل السريان | Q_v و Q_m ثابتان عبر أي مقطع | معدل سريان عشوائي وغير منتظم |
| تطبيق المعادلة الحاكمة | تنطبق عليه معادلة الاستمرارية بدقة | تخضع لمعادلات ديناميكا الموائع المعقدة |
ماذا تريد أن تفعل الآن؟