نسخة الفيديو النصية
املأ الفراغ. لوحان مسطحان بينهما سائل. إذا قلت القوة المماسية المؤثرة على سطح اللوح العلوي إلى النصف، فإن معامل لزوجة السائل بين اللوحين (فراغ). أ: يقل للنصف، ب: يتضاعف، ج: يقل للربع، د: لا يتأثر.
لنلق نظرة على مخطط يوضح اللوحين وطبقات المائع بينهما. نفهم من السؤال وجود قوة مماسية، سنسميها 𝐹، تؤثر على اللوح العلوي. يمكننا افتراض عدم وجود قوة مؤثرة على اللوح السفلي، ومن ثم فإن طبقات المائع ستتحرك بسرعات مختلفة. تعتمد هذه السرعات على معامل لزوجة السائل. كلما انخفضت هذه القيمة، زادت سهولة انزلاق طبقات السائل بعضها فوق بعض. ولزوجة المائع، التي يرمز لها بالحرف اليوناني 𝜇، تعطى بهذه العلاقة. تمثل 𝐹 هنا القوة المماسية. و𝐴 هي مساحة اللوح الملامسة للمائع. وΔ𝑦 هو البعد العمودي من اللوح الذي تتغير عنده سرعة المائع في الاتجاه 𝑥 بمقدار Δ𝑣𝑥.
حسنًا، لقد فهمنا أن معامل اللزوجة يحدد السرعة اللي تتحرك بها طبقات المائع استجابة للقوة المؤثرة عليها. لكن ترى ما الذي يتحكم في لزوجة المائع نفسها؟ في الواقع، لزوجة المائع هي نوع من الاحتكاك بين طبقات المائع المتجاورة. هذا يعني أنها تقاوم انزلاق الطبقات بعضها فوق بعض. ومدى لزوجة المائع يعتمد على طبيعة المائع نفسه وقوى التجاذب بين جزيئاته.
تتغير اللزوجة أيضًا بتغير درجة حرارة المائع أو ضغطه. لذا فمعامل لزوجة المائع يكون ثابتًا ما دام أن هذا المائع موجود في ظروف ثابتة. وعليه، إذا تغيرت القوة المؤثرة على المائع، لا يتغير معامل لزوجته. وهذا منطقي؛ لأن تغيير القوة التي نؤثر بها على المائع لا يغير أي خواص أساسية له. ومن ثم، فإن سرعة أي طبقة من طبقات المائع تتناسب طرديًّا مع القوة المؤثرة على اللوحين.
ومن ثم فالإجابة الصحيحة هي الخيار د. وتكون الجملة الكاملة عند ملء الفراغ: «إذا قلت القوة المماسية المؤثرة على سطح اللوح العلوي إلى النصف، فإن معامل لزوجة السائل بين اللوحين لا يتأثر».
