ملخص عن الموائع

[الفارس الشمري]

المائع
1- تصنف المادة حسب حالتها إلى : صلبة ، وسائلة ، وغازية .
2-المائع : هو المادة في الحالة السائلة أو الغازية التي يكون لذراتها أو جزيئاتها حرية في الحركة أو الانسياب .
3-ا الخاصية المشتركة بين السوائل والغازات :قدرتها على الانسياب وتغيير الشكل.
4- المواد التي لها قدرة على الانسياب وعلى تغيير شكلها تسمى موائع .
مثل السوائل والغازات .
5-
سوائل غازات صلبة
قدرتها على الانسياب قادرة على الانسياب قادرة على الانسياب ليست قادرة على الانسياب
قدرتها على تغيير شكلها تغير شكلها حسب الوعاء تغير شكلها حسب المكان لا تستطيع تغيير شكلها
قدرتها على تغيير حجمها حجمها ثابت حجمها متغيربتغير المكان حجمها ثابت
الضغط
6- الضغط(P): هو القوة العمودية (F)المؤثرة في وحدة المساحة(A) من السطح .
7-يستطيع الجمل المشي فوق الرمال الناعمة ؟ عللي ؟
ج: لأن مساحة خفه كبيرة نسبياً مما يعني أن وزنه ( قوة الجاذبية ) تتوزع على مساحة أكبر فيكون الضغط أقل .
8- وحدة المساحات = واحد متر مربع ( 1m2)
9-الضغط (P)= القوة العمودية(F) ÷ المساحة( A ) .
10- رمز القوة ....... ورمز المساحة .......ورمز الضغط.....
11-وحدة قياس القوة ( نيوتن ) ووحدة قياس المساحة ( متر مربع ) ووحدة قياس الضغط ( نيوتن لكل متر مربع ) ( N/m2)وتسمى باسكال ( Pa)
12- الضغط الجوي عند مستوى البحر يساوي حوالي 105Pa
13- يقاس الضغط الجوي بوحدة تسمى الأتموسفير ( atm)( 1atm=105Pa))
14-إن ضغط الهواء داخل إطار السيارة يعادل 3atm أي 3x105Pa
15- ينشأ ضغط الغازات من تصادمات جزيئات المادة الغازية مع جدار الوعاء الذي توجد فيه .
16- يكون ضغط الغاز عند كل نقطة عمودياً على الجدار .
كثافة مادة المائع : mass density
1- تعرف كثافة مادة المائع : بأنها كتلة وحدة حجم من المادة . ورمزها ويلفظ رو
مثال:
الكتلة 50 100 25 125 150
الحجم 2 4 1 5 6
أي ارقام الكتلة المذكورة في الجدول السابق تمثل الكثافة . ولماذا؟
2- كثافة المادة ( ) = الكتلة (m) ÷ الحجم (V)
3- الكتلة تقاس بوحدة ( كيلو جرام Kg ) والحجم يقاس بوحدة ( المتر مكعب m3)لذلك تقاس الكثافة بوحدة ( كيلو جرام لكل مترمكعب) kg/m3
4- تميل الأجسام الصلبة والسائلة إلى عدم الانضغاط .ما يعني أن التغير في كثافتها نتيجة تغير الضغط المطبق عليها قليل .
5- لا يوجد كثافة معيارية للغاز.لأن الغازات تنضغط وتتوزع كثافتها على نطاق واسع من القيم . (للغازات كثافات مختلفة باختلاف الضغط الواقع عليها ودرجة الحرارة )
6- يوجد للسوائل وللأجسام الصلبة كثافة معيارية . ولا يوجد للغازات ؟ عللي ؟
ج: لأن السوائل والأجسام الصلبة لاتنضغط . أما الغازات فتتغير كثافتها بتغير كل من درجة الحرارة والضغط الواقع عليها .
7- كثافة الغازات تتغير بتغير درجة حرارتها والضغط المطبق عليها .
ضغط المائع يتغير بتغير العمق
8- ضغط المائع يزداد بزيادة عمقه .
9- صغط المائع (P)= كثافة المائع ( )× عجلة السقوط الحر (g)× عمق النقطة (h)
10- ضغط المائع عند نقطة تقع على عمق h داخل المائع تتناسب طردياً مع العمق .
11- يرتدي المستكشفين لأعماق البحار بدلات خاصة لمقاومة قوى الماء في الأعماق
الضغط الجوي
12-يؤثر الهواء الموجود في الجزء العلوي من الغلاف الجوي للأرض بقوة وزنه في طبقات الهواء السفلى مما يولد ضغطاً يسمى بالضغط الجوي .
13- لماذا لا نحس بالضغط الجوي على أجسادنا ؟ عللي؟
ج:إن فجوات أجسامنا وأنسجتها قد تخللتها سوائل وغازات تدفه إلى الخارج بضغط يساوي الضغط الجوي .
14-أجسامنا في حالة اتزان . ما المقصود بهذه العبارة ؟
ج:قوة دفع الضغط الجوي إلى الداخل تساوي القوة الداخلية الدافعة إلى الخارج .
15- البارومتر الزئبقي هو الأداة المستخدمة لقياس الضغط الجوي .
16-يشير ارتفاع الزئبق في البارومتر إلى الضغط الجوي .
الضغط الكلي
17- الضغط الكلي عند نقطة داخل الماء = الضغط الجوي + ضغط عمود الماء .
انتقال الضغط في الموائع ( مبدأ باسكال )
18- مبدأ باسكال : ينتقل الضغط المطبق على مائع داخل وعاء مغلق بالتساوي إلى كل نقطة من المائع وإلى جدران الوعاء .
19-تمثل الرافعة الهيدروليكية التي ترفع السيارات إحدى الأدوات المهمة التي تعتمد على مبدأ باسكال .
20- لماذا لا ينهار سطح البناء تحت تأثير الضغط الجوي الضخم ؟
ج: لأن في مسامات تتخللها غازات وابخرة تدفع إلى الخارج بضغط يساوي الضغط الجوي .
قوة دفع المائع ومبدأ أرخميدس
21- قوة دفع المائع : هي محصلة القوى التي يؤثر بها المائع على جسم مغمور فيه .
22-الوزن الظاهري لجسم : هو الفرق بين وزن الجسم وقوة دفع المائع له .
23- قراءة الميزان عندما يكون الجسم في الهواء تساوي وزن الجسم .
24- قراءة الميزان عندما يكون الجسم مغمور جزئياً في مائع ( ماء )أقل منها والجسم في الهواء .وتساوي الوزن الظاهري للجسم .
25- تقل قراءة الميزان بزيادة حجم الجزء المغمورمن الجسم في المائع ( الماء).
26- قوة دفع المائع (FB)= وزن الجسم في الهواء (Fg)– الوزن الظاهري للجسم (F-g).
27- مبدأ ارخميدس : أي جسم مغمور كلياً أو جزئياً في مائع يتعرض لقوة دفع إلى أعلى تساوي وزن المائع الذي يزيحه الجسم .
28- قوة دفع المائع (FB)= وزن المائع المزاح = كتلة المائع (mF)في عجلة الجاذبية (g)
29- قوة دفع المائع (Fg) = كثافة المائع ( رو )×حجم المائع المزاح(VF) ×عجلة الجاذبية (g)
30- حجم المائع المزاح (VF)= حجم الجزء المغمور من الجسم في المائع .

طفو الأجسام
31- قوة الدفع على الأجسام الطافية (FB) = وزن الجسم الطافي (Fg)
الجسم الطافي لا يمكن أن يكون أعلى كثافة من المائع الذي يطفو عليه .
32- لكي يطفو جسم يجب أن تكون كثافته أقل من كثافة المائع .
33-
الجسم المغمور كلياً لا يمكن أن يكون أقل كثافة من المائع الذي يغمره
34- محصلة القوة المؤثرة على جسم مغمور(F net)= قوة دفع المائع(FB) – وزن الجسم المغمور (Fg)
35- تخيل أنك أمسكت كرة وغطستها في وعاء مملوء ماء تم تركتها . تستطيع تمييز ثلاث احتمالات لحركة الكرة في الماء :



الاحتمال الأول :
أن تتحرك الكرة نحو الأعلى حتى تستقر طافية على سطح الماء .
- في هذه الحالة محصلة القوى موجبة ( اتجاهها إلى أعلى )
- وأن قوة دفع المائع أكبر من وزن الكرة .
- وأن كثافة المائع أكبر من كثافة الكرة .

الاحتمال الثاني :
أن تبقى الكرة مستقرة في المكان الذي تركته فيه ( عالقة في الماء )
- في هذه الحالة محصلة القوى المؤثرة في الكرة تساوي الصفر .
- وأن قوة دفع المائع تساوي وزن الكرة .
- وأن كثافة المائع تساوي كثافة الكرة .


الاحتمال الثالث :
أن تتحرك الكرة إلى أسفل لتغوص وتستقر عند قعر الوعاء :
- في هذه الحالة محصلة القوى المؤثرة في الكرة سالبة ( اتجاهها إلى أسفل ) .
- وأن قوة دفع المائع أقل من وزن الكرة ( الجسم )
- وأن كثافة المائع أقل من كثافة الكرة ( الجسم ).



36-العلاقة التي تربط بين وزن الجسم المغمور كلياً وبين قوة الدفع المؤثرة عليه هي :


37- قارن بين الجسم المغمور وبين الجسم الطافي :
س الجسم المغمور الجسم الطافي
قوة دفع المائع


الوزن الظاهري


حجم المائع المزاح
حجم الجزء المغمور =









تدفق المائع
1- الانسياب المنتظم : هو انسياب مائع بحيث تكون سرعة جسيماته عند نقطة ما ثابتة بمرور الزمن .
2- الانسياب المضطرب : هو انسياب مائع تتغير فيه سرعة جسيماته عند نقطة ما مع الزمن .
3- المائع المثالي : هو مائع غير قابل للانضغاط ( كثافته ثابتة )وعديم اللزوجة لذا يكون جريانه منتظماً .( الطاقة الحركية لجزيئاته لا تتحول إلى طاقة حرارية )
4- خصائص المائع المثالي:
أ‌. يكون جريانه منتظم . ب. كثافته ثابتة لا تتغير بتغير الضغط المطبق عليه .
ج.عديم اللزوجة . د. الطاقة الحركية لجزيئاته لا تتحول إلى طاقة حرارية .
5- اللزوجة : تعبر اللزوجة عن الاحتكاك الداخلي بين طبقات المائع عندما تنزلق بعضها فوق بعض .
مباديء انسياب المائع :
معادلة الاستمرارية نتيجة لحفظ الكتلة .

1- بما أن الكتلة محفوظة والمائع غير انضغاطي ، يلزم أن تكون الكتلة المنسابة إلى داخل الأنبوب m1 مساوية للكتلة المنسابة إلى خارج الأنبوب m2 خلال الفترة الزمنية نفسها .
2- معادلة الاستمرارية :



مساحة المقطع 1×سرعة الجريان فيه = مساحة المقطع 2× سرعة الجريان فيه .
A1.v1=A2.v2 = مقدار ثابت يسمى معدل التدفق الحجمي للمائع
سرعة التدفق تعتمد على مساحة المقطع العرضي :
3-يكون الجريان في الجزء الضيق من الأنبوب أسرع مما هو عليه في الجزء الواسع منه .أي أن سرعة الجريان تتناسب عكسياً مع مساحة المقطع .
4-لماذا يتدفق النهر في الأماكن الضيقة والضحلة بسرعة أكبر مما في الأماكن الواسعة والعميقة ؟
جواب : لأن سرعة الجريان تتناسب عكسياً مع مساحة المقطع .حسب معادلة
الاستمرارية .












معادلة الاستمرارية صحيحة لأنبوب متفرع .
3- إن كمية الماء التي تدخل إلى الأنبوب الرئيسي حيث مساحة مقطعه A تخرج بكاملها من فرعيه حيث مساحة المقطع A1 ، A2
4- .....+A.v=A1.v1+A2.v2


علاقة ضغط المائع بسرعة تدفقه :
1- تفيد معادلة الاستمرارية أن انسياب الماء داخل الجزء الضيق من الأنبوب يكون أسرع مما هو عليه في الجزء الواسع .
2- مبدأ برنولي : في الأنبوب الأفقي ينقص ضغط المائع عندما تزداد سرعته .





3- سرعة المائع في المقطع 1صغيرة وضغطه كبير. وسرعة المائع في المقطع 2 كبيرة وضغطه صغير .



تطبيقات على مبدأ برنولي :

أولاً : قوة الرفع والطيران :
تفسير قوة الرفع المؤثرة في جناح طائرة :
يصمم الجناحان بشكل يوجه فيه انسياب الهواء بحيث تصبح سرعته فوق الجناح اكبر من سرعته تحت الجناح فيصبح ضغط الهواء فوق الجناح اقل من ضغطه تحت الجناح وهذا يحدث قوة محصلة إلى أعلى مؤثرة في الجناح تسمى قوة الرفع .












المرذاذ :






: يعمل المرذاذ على خلط السائل بالهواء . حيث يعتمد في عمله على مبدأ برنولي . عمل المرذاذ
عند دفع المكبس في بخاخ مبيد الحشرات يندفع الهواء من فتحة المرذاذ الضيقة بسرعة كبيرة فينقص ضغطه بحيث يصبح أقل من الضغط الجوي المؤثر على سطح المبيد في العلبة فيندفع المبيد في الأنبوب الرفيع للأعلى ويختلط مع الهواء مكوناً رذاذاً .


اختار الإجابة الصحيحة :
1- يمر ماء خلال أنبوب تدفق من المطاط قطره ( 1.8 cm ) بسرعة ( 3 m / s ) فإذا كانت سرعة خروج الماء ( 27 m / s ) فإن نصف قطر فوهته الضيقة بوحدة ( cm )
(0.9) ( 0.09) (0.3) ( 0.03)

2- يسري مائع في أنبوب تدفق أفقي بمعدل ثابت فإذا كانت مساحة المقطع الأول A ومساحة المقطع الثاني 4A فإن معدل التدفق الحجمي :-
( يزداد للضعف ) ( يقل للربع ) ( يبقى ثابت ) ( ينعدم )

3- يتدفق مائع مثالي في أنبوب تدفق أفقي مقاطعه مختلفةالمساحة فإذا كانت مساحة مقطع طرفه الأول تساوي 4 أمثال مساحة مقطع طرفه الثاني وكانت سرعة الجريان في الطرف الأول هي v فإن سرعة الجريان عند الطرف الثاني :-
(4v ) ( v / 4 ) (16v ) ( v / 16 )

4- عند النفخ بقوة بين الدلوين التاليين فإنهما :
( يتباعدان عن بعضهما ) ( يقتربان من بعضهما )
( يبقيان كما هما ) ( كل ماذكر )

5- يسري سائل في أنبوبة مساحة مقطعها 1cm2 بسرعة 3m/s وعلى ذلك فإن معدل سريان السائل فيها :
(3x10-4m3/s) ,( 3x10-2m3/s) ( 3m3/s) ( 300m3/s)

6- يجري سائل جريان منتظم في أنبوبة ملساء غير منتظمة المقطع فإذا علمت ان سرعة جريان السائل عند نقطة ( أ ) ضعف سرعته عند نقطة ( ب ) داخل الانبوبة ومساحة الأنبوبة عند ( ب ) 4Cm2 .فإن مساحة الأنبوبة عند ( أ )بـcm2 : (4) ( 1 ) ( 8 ) ( 2 )