فيزياء الصف الثاني
خواص السوائل المتحركة فيزياء الصف الثاني 2023. بداية نشرح ما هي حالات المادة. مع البجث والتمحيص نجد ان المواد فى الطبيعة توجد على ثلاث حالات هى:
- مواد صلبة .
- مواد سائلة.
- مواد غازية.
تتخذ المواد الصلبة شكلا محددا، بينما المواد السائلة والمواد الغازية لا تتخذ شكلا محددا، بل تتخذ شكل الإناء الموضوعة فيه. لذا تسمى موائع. ومعنى المائع هو أى مادة قابلة للانسياب ولا تتخذ شكلا محددا ومن أنواع سريان المائع سريان هادئ مستقر سريان مضطرب.عندما يتحرك سائل ما بحيث تنزلق طبقاته المتجاورة فى نعومة ويسر يقال أن هذا السائل يسرى سريانا طبقيا أو انسيابيا وهو ما يطلق عليه السريان الهادئ أو المستقر أو الطبقى .
السريان الهادئ المستقر
عند دراسة خواص السوائل المتحركة نتحدث عن السريان المستقر. وهو السريان الذى يحدث عندما يسرى المائع فى الأنابيب بسرعات صغيرة. وتنزلق طبقات المائع المتجاورة بطريقة انسيابية. السريان الهادئ أن يكون معدل سريان السائل ثابت على طول مساره. لا تتوقف سرعة السائل عند كل نقطة على الزمن.
خواص السوائل المتحركة ومنها السريان غير دوار ولا توجد دوامات. لا توجد قوى احتكاك بين طبقات السائل. صفات السريان الهادئ يملأ المائع الأنبوبة تماما. كمية المائع التى تدخل الأنبوبة من أحد طرفيها تساوى كمية المائع التى تخرج من طرفها الآخر فى نفس الزمن. سرعة سريان المائع عند أى نقطة فى الأنبوبة ثابتة. مميزات السريان الهادئ يسرى المائع فى الأنبوبة بسرعات صغيرة. تنزلق طبقات المائع المتجاورة بطريقة انسيابية ناعمة يتخذ كل جزء من المائع فى الأنبوبة مسار متصل يسمى خط الانسياب .
خط الانسياب
هو خط وهمى يوضح المسار الذى يتخذه أى جزء من المائع أثناء سريانه داخل الأنبوبة سريان مستقر خصائص خطوط الانسياب لا تتقاطع خطوط الانسياب. خطوط وهمية تتخذ مقياس لسرعة ومعدل سريان المائع. المماس عند نقطة على خط الانسياب يحدد اتجاه السرعة اللحظية لكمية المائع عند النقطة. تحدد كثافة خطوط الانسياب عند نقطة سرعة سريان السائل عند تلك النقطة. تتزاحم خطوط الانسياب فى السرعات الكبيرة وتتباعد فى السرعات الصغيرة، كثافة خطوط الانسياب عند نقطة تقاس بعدد خطوط الانسياب التى تمر عموديا بوحدة المساحات عند تلك النقطة .
تذكر
فى السريان المستقر عدد خطوط الانسياب لا يتغير مع تغير مساحة مقطع الأنبوبة .النسبة بين عدد خطوط الانسياب فى المساحة الكبيرة إلى عدد خطوط الانسياب فى المساحة الصغيرة تساوى الواحد الصحيح. تتناسب كثافة خطوط الانسياب عند نقطة تناسبا عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة عند تلك النقطة. تتزاحم خطوط الانسياب فى المساحة الصغيرة وتتباعد فى المساحة الكبيرة. تتناسب كثافة خطوط الانسياب عند نقطة تناسبا طرديا مع سرعة الانسياب عند تلك النقطة . تتزاحم خطوط الانسياب ( تزداد كثافتها ) فى السرعات العالية وتتباعد ( تقل كثافتها ) فى السرعات المنخفضة .
ملاحظات
فى السريان الهادئ يكون معدل سريان السائل ثابت على طول مساره علل لأن السائل غير قابل للإنضغاط وكثافة السائل لا تتغير مع المسافة أو الزمن. تتزاحم خطوط الانسياب عند السرعات الكبيرة وتتباعد عند السرعات الصغيرة علل لأن كثافة خطوط الانسياب عند نقطة تناسبا طرديا مع سرعة الانسياب عند تلك النقطة. تتزاحم خطوط الانسياب فى المساحة الصغيرة وتتباعد فى المساحة الكبيرة علل لأن كثافة خطوط الانسياب عند نقطة تناسبا عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة عند تلك النقطة .
معدل الانسياب الحجمى
هو حجم المائع المنساب خلال مساحة معينة فى وحدة الزمن. وحدة قياس معدل الانسياب الحجمى
معدل الانسياب الكتلى من مائع
هو كتلة المائع التى تنساب خلال مساحة معينة فى وحدة الزمن .
كثافة السائل
هى النسبة بين معدل السريان الكتلى إلى معدل السريان الحجمى للسائل. مهما تغيرت مساحة مقطع الأنبوبة وسرعة سريان السائل فى الأنبوبة؟ فإن معدل السريان الحجمى ومعدل السريان الكتلى يظل ثابت.مساحة مقطع الأنبوبة حيث ( r ) نصف القطر .
معادلة الاستمرارية
خواص السوائل المتحركة سرعة السائل عند أى نقطة فى الأنبوبة تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة عند تلك النقطة ، حيث القانون الذى يؤدى إلى معادلة الاستمرارية هو قانون بقاء الكتلة . وتكون سرعة السائل فى الأنبوبة تتناسب عكسيا مع مربع نصف قطر مقطع الأنبوبة . بينما إذا تغيرت سرعة السائل ( زادت أو قلت ) فى أنبوبة فإن مساحة مقطع الأنبوبة تظل ثابتة .
تطبيقات على معادلة الاستمرارية
1- ضيق طرف خراطيم المطافى .
2- صغر فتحات الغاز فى مواقد الغاز .
3- تفرع الشرايين إلى شعيرات دموية .
ملاحظات هامة
ينساب السائل فى الأنبوبة ببطء عندما تكون مساحة مقطعها كبير وينساب بسرعة عندما تكون مساحة مقطعها صغير علل لأن سرعة السائل تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة .
عند الضغط على فوهة خرطوم المياه يزداد اندفاع الماء فيه علل لأن سرعة انسياب السائل تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة .
سرعة سريان الدم فى الشعيرات الدموية بطيئة علل لأن مجموع مساحات مقطع الشعيرات الدموية أكبر من مساحة الشريان الرئيسى فتقل سرعة الدم فى الشعيرات ويسهل عملية التبادل الغازى بين الدم وخلايا الجسم وإتاحة الفرصة لتزويد الأنسجة بالمواد الغذائية اللازمة .
يتحول السريان الهادئ لمائع إلى سريان مضطرب إذا
زادت سرعة انسياب المائع عن حد معين ، فتتكون دوامات نتيجة تدفق المائع بعنف. إذا انتشر الغاز من حيز صغير إلى حيز كبير أو من ضغط عالى إلى ضغط أقل ، فتتحول حركة الغـاز من حركة انسيابية إلى حركة مضطربة دوامية .
السريان المضطرب
هو السريان الذى يحدث عندما تزداد سرعة المائع بحيث تتعدى قيمة معينة ويتميز بوجود دوامات صغيرة دائرية .
خاصية اللزوجة
هى خاصية للمادة تتسبب فى وجود قوى مقاومة أو احتكاك بين طبقات السائل تعوق انزلاقها فوق بعضها البعض كما أنها تقاوم حركة الأجسام فيها .
اهمية اللزوجة في الحياة
- تؤثر اللزوجة فى قابلية السائل للانسياب والحركة وفى مقاومة السائل لحركة الأجسام فيه .
- توجد سوائل صغيرة اللزوجة مثل الماء والكحول حيث تكون قابليتها للانسياب والحركة كبيرة وتكون مقاومتها لحركة الأجسام فيها صغيرة .
- توجد سوائل عالية اللزوجة مثل الجلسرين والعسل حيث تكون قابليتها للانسياب والحركة صغيرة وتكون مقاومتها لحركة الأجسام فيها كبيرة .
- تكون اللزوجة فى الأجسام الصلبة كبيرة وفى السوائل متوسطة وفى الغازات صغيرة جدا .
- تختلف اللزوجة من مادة لأخرى بسبب اختلاف قوى التجاذب بين جزيئات المادة.
معامل اللزوجة لسائل
هو القوة المماسية المؤثرة على وحدة المساحات من السائل وينتج عنها فرق فى السرعة مقداره الوحدة بين طبقتين من السائل المسافة العمودية بينهما الوحدة .
قوة اللزوجة لا تسبب ضغط لأنها قوة مماسية والضغط ينتج عن قوة عمودية .
مهما تغيرت قوة اللزوجة زادت أو قلت فإن معامل اللزوجة لسائل يظل ثابت ولا يتغير .
تتناسب لزوجة السائل تناسبا عكسيا مع درجة الحرارة حيث كلما زادت درجة الحرارة قلت لزوجة السائل وكلما نقصت درجة الحرارة زادت لزوجة السائل .
تطبيقات على اللزوجة
التزييت والتشحيم .
استهلاك وقود المركبات المتحركة .
اختبار سرعة الترسيب فى الدم .
مميزات الزيت المستخدم فى عملية التزييت والتشحيم
1- يستعمل فى الصيف زيت لزوجته كبيرة علل لأن لزوجة الزيت تقل بإرتفاع درجة الحرارة .
2- لا يستعمل الماء فى عملية التزييت والتشحيم علل لأن لزوجة الماء صغيرة فينساب عن أجزاء الآلة لضعف قوة التصاقه بها أثناء حركتها .
استهلاك وقود المركبات المتحركة
1- فى السرعات الصغيرة والمتوسطة للسيارة تتناسب مقاومة الهواء للأجسام المتحركة فيه والناتجة عن لزوجته تناسبا طرديا مع سرعة الأجسام المتحركة .
2- فى السرعات الكبيرة للسيارة تتناسب مقاومة الهـواء للأجسام المتحركة فيه والناتجة عن لزوجته تناسبا طرديا مع مربع السرعة . كذلك ينصح بعدم زيادة سرعة السيارة عن حد معين علل لأنه فى السرعات الكبيرة للسيارة تتناسب مقاومة الهـواء طرديا مع مربع السرعة مما يؤدى إلى زيادة في استهلاك الوقود.
اختبار سرعة الترسيب فى الدم
تحميل امتحانات فيزياء الصف الثاني 2023- عبارة عن قياس السرعة النهائية لسقوط كرات الدم الحمراء خلال سائل البلازما . حيث القوى المؤثرة على كرة تسقط فى سائل تتوقف على
1- وزن الكرة لأسفل.
2- قوة دفع السائل على الكرة لأعلى .
3- قوة الاحتكاك بين الكرة وبين السائل لأعلى نتيجة لزوجة السائل . وتكون محصلة هذه القوى أن الكرة تتحرك بسرعة نهائية تزداد بزيادة نصف قطرها، وبالتالي فان العوامل التى يتوقف عليها سرعة الترسيب فى الدم مربع نصف قطر كرة الدم .
ختاما
1- يستطيع الطبيب معرفة ما إذا كان حجم كرات الدم الحمراء طبيعى أو غير طبيعى عن طريق قياس سرعة الترسيب لأن السرعة النهائية لسقوط كرات الدم الحمراء خلال البلازما تتناسب طرديا مع مربع نصف قطر كرة الدم .
2- يعانى مرضى الحمى الروماتيزمية وروماتيزم القلب والنقرص تزداد سرعة الترسيب لأن كرات الدم الحمراء تتلاصق مع بعضها ويزداد حجمها .
3- يعانى مرضى فقر الدم والصفراء او اليرقان تقل سرعة الترسيب لأن كرات الدم الحمراء تتكسر ويقل حجمها .
