مدرس اون لايندخول

الموائع #2015

21072014
الموائع #2015

الموائع
تعرف الموائع بأنها هى المواد القابلة للتشكل بشكل الأوعية التى تحتويها وتكون قادرة على السريان , وهذه المواد هى السوائل والغازات .
الموائع تدفع الأجسام المغمورة إلى أعلى.  
وزن أي جسم يقل ظاهرياً عندما ينغمر جزئياً أو كلياً في مائع (سائل أو غاز).
ومعنى ذلك أن هناك قوة تدفعه رأسياً إلى أعلى وتسمى هذه القوة بقوة الدفع.
ويعطي الوزن الظاهري للجسم داخل المائع م العلاقة التالية:
الوزن الظاهري للجسم داخل السائل = الوزن الأصلي - قوة الدفع
وقوة الدفع هي قاعدة أرخميدس حيث وجد أرخميدس أنه ( عندما ينغمر جسم - جزئياً أو كلياً - في مائع ( غاز أو سائل ) فإن مقدار قوة الدفع التي يتعرض لها تساوي وزن المائع الذي يزيحه الجسم المغمور.
لاحظ الشكل التالي

نلاحظ أن وزن الجسم يساوي عشرة نيوتن وعندما غمر في السائل أصبح وزنه الظاهري ستة نيوتن إذاً قوة الدفع تساوي أربعة نيوتن وتساوي وزن السائل المزاح .
ومنه يمكننا استنتاج العلاقة التالية :
مقدار قوة الدفع = ثابت تسارع الجاذبية الارضية × كثافة المائع × حجم الجسم المغمور أو حجم المائع المزاح
ملاحظة هامة جداً
لايطفو أي جسم على سطح الغاز
تنطبق قاعدة أرخميدس التي ذكرناها سابقاً على الموائع أي على كل من السوائل والغازات لكن حين نتحدث عن الطفو فإن الأجسام تطفو على سطوح السوائل فقط لأن الغاز ليس له سطح حتى تطفو عليه الأجسام فالأجسام المغمورة في الغازات مغمورة كلياً أما في السوائل فقد يكون الجسم مغمور كلياً وقد يكون مغمور جزئياً أي طافياً على سطح السائل.
وميكانيكا الموائع هو العلم الذى يدرس ميكانيكا السوائل والغازات أو بمعنى آخر العلم الذى يدرس الموائع فى الحركة والسكون . ويعتمد أساسا على نفس المبادىء المستخدمة فى ميكانيكا المواد الصلبة
يمكن تقسيم ميكانيكا الموائع الى قسمين :
1 - استاتيكا الموائع : وهى دراسة القوى المءثرة على الموائع فى حالة السكون
2 - ديناميكا الموائع : وهى دراسة الموائع أثناء الحركة
إن أهمية ميكانيكا الموائع تتضح تماما عندما نفكر فى الدور الذى تلعبه فى حياتنا اليومية . ففى مجال التكييف والتبريد هناك الماء المثلج الذى يضخ خلال المواسير . والهواء البارد يدفع بواسطة المراوح خلال مجارى الهواء لتكييف المنازل والكهرباء التى نستخدمها وطرق توليدها من المساقط المائية التى تدفع الماء خلال التوربينات والتى تولد الطاقة الكهربية . أو من الطاقة الحرارية من البخار الذى يدفع خلال التوربينات البخارية لتوليد الطاقة الكهربية , وسياراتنا التى نقودها الاطارات الهوائية تعطى السيارات التعليق , الوقود يضخ عبر أنابيب .. بل إن حياتنا اليومية تعتمد على الموائع . فسريان الدم فى أوردتنا وشراييننا هو عملية ميكانيكا الموائع
الخواص الفيزيائية للموائع
Physical Properties of Fluids
.1  الكثافة Density : ρ
وكثافة المائع هى كتلة وحدة الحجوم من المادة , أو كتلة المتر المكعب من المادة
.2الوزن النوعى Specific weight : γ
هو وزن وحدة الحجوم من المادة أو وزن المتر المكعب من المادة
.3الحجم النوعى Specific Volume : v
الحجم الذى تشغله وحدة الكتل , أو حجم واحد كيلو جرام من المادة
.4الثقل النوعى Specific Gravity : SG
ويطلق عليها الكثافة النسبية وهى النسبة بين كثافة المائع وكثافة الماء النقى عند درجة الحرارة القياسية ( 4C )
ولأن الثقل النوعى نسبة بين وزنين نوعيين فلا وحدات له
ملحوظة : دائما نحسب كثافة الغاز من القانون العام للغازات
حيث
الضغط المطلق . . . . . . P = N / m2
الثابت العام للغازات . . . ( R ( R= 287 J/kg K
درجة الحرارة المطلقة . . . (T (K
كثافة الغاز . . . . . . ρ kg/m3
.5 اللزوجة : Viscosity
تعرف اللزوجة عامة بأنها خاصية من خواص المادة تتحكم بمعدل سريانه ولا تقتصر على السوائل فقط بل أن للغازات لزوجة وبهذه الخاصية يتعين سهولة إنسياب المائع . ويمكن اعتبارها مقياس لمدى مقاومة المائع لقوى القص التى تحاول تحريف شكله
ووحدات اللزوجة هى ( نيوتن . ثانية لكل متر مربع ) أو ( باسكال . ثانية(
مــن تجـــارب اللزوجــــــة:-
• بعـض الموائع تكون قابليتهاللإنسياب والحركة كبـيرة وتكون مقاومتها لحركة الأجسام الصلبة فيها صغـيرة فتكـــون ذات لزوجـــــة صغــيرة ( مــثل المــاء- الكحــول)
• بعـض الموائع تكون قابليتهاللإنسياب والحركة صغيرة وتكون مقاومتها لحركة الأجسام الصلبة فيها كبـيرة فتكـــون ذات لزوجـــــة كبـيرة ( مــثل العــســل- الجلــيسرين)
تفـــــــسير خــــاصية اللـــــزوجـــة:
• بفـرض كمية مائع محصورة بين لوحين متوازيين مستويين أحدهماالسفـلى سـاكـن والعـلوي متحرك سـرعته (V) ومساحته السطحية(A) والمسافة الرأسية ببينهما(S)
فإن: سرعة الطـبقة(V) للمائع الملامسة طبقة سائل متحرك
للوح المتحرك تصبح قيمة سرعتها(V) F بفعـل قوى الالتصاق بين سطح اللوح v وجزيئات المائع وسرعة اللوح المتحرك وسرعة الطبقة الملامسة للوح الساكن فتتراوح سرعته من الصفر إلى(V) من أسفل إلى أعـلى، حتى يستمـــر اللــــوح v=0 طبقة سائل ساكن المتحرك في الحركة بسرعة ثابته يؤثر فيه قوة خارجية مماسية(F)
*استنتاج معــامل اللــزوجـــــــة:( η)
القوة المماسية(F) بين أي طبقتين من السائل تتناسب طــردياً مع كل من سرعة الطبقة المتحركة(V) ومساحة اللــــوح المتحرك(A )وعكسياً مع المسافة العمودية بين الطبقتين المتحركة والساكنة(S)
*العــوامل المؤثـرة في معــامل اللزوجة 1- درجــــة الحـــرارة 2- نـــوع المــــادة
تتأثر اللزوجة بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة
بالنسبة للسوائل : تقل اللزوجة بزيادة درجة الحرارة ويرجع ذلك الى أن قوى التماسك بين جزيئات السائل تقل بزيادة درجة الحرارة
بالنسبة للغازات : تزداد اللزوجة بزيادة درجة الحرارة ويرجع ذلك الى ان الارتفاع فى درجة الحرارة يؤدى الى زيادة كمية حركة الجزيئات مما يؤدى الى زيادة فى معدل تصادم هذه الجزيئات بعضها ببعض وبالتالى تزيد قوة الاحتكاك وقوى القص بين الجزيئات مما يزيد من لزوجة الغازات
* تــعــريف معــامل اللزوجـــــة لسائـل:
هو القوة المماسية المؤثرة عـلى وحدة المساحات فينتج عنها فرق في السرعة مقداره الوحــدة بين طبقتين من السائل المسافة العمودية بينهما الوحــدة
• تطبيقات اللــــزوجــــة:
التزييت والتشحيم ( الغرض منه): أ- تقليل الحرارة المتولدة عن الاحتكاك ب- حماية أجزاء الألة من التآكل جـ- تقليل الاحتكاك الذي يستهلك طــاقة .
تمّ بحمد الله تعالى هذا التقرير بعد العناية، على قدر المستطاع، فما كان فيه من صواب فمن الله الواحد المنَّان، وما كان من خطأ فمني ومن الشيطان، والله بريء منه ورسوله صلّى الله عليه وسلّم، وأستغفر الله العظيم، وصلى الله وسلم على عبده ورسوله وخيرته من خلقه نبينا محمد بن عبد الله وعلى آله وأصحابه ومن تبعهم بإحسان إلى يوم الدين .

تعاليق

avatar
شكرا جزيلا
privacy_tip صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى