فيديو السؤال: تحديد المنطقة الأكثر استقرارًا لسريان مائع الفيزياء

يوضح الشكل سريان مائع يتخطى عائقًا دائريًّا. تمثل الخطوط الرمادية اتجاه سريان المائع. وتمثل المنطقة السوداء عائقًا صلبًا للسريان. في أي من المناطق الأربع المحددة بالخطوط المتقطعة يكون سريان المائع أكثر استقرارًا؟ [أ] المنطقة ‪I‬‏ [ب] المنطقة ‪II‬‏ [ج] المنطقة ‪III‬‏ [د] المنطقة ‪IV‬‏

٠٣:١٤

‏نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل سريان مائع يتخطى عائقًا دائريًّا. تمثل الخطوط الرمادية اتجاه سريان المائع. وتمثل المنطقة السوداء عائقًا صلبًا للسريان. في أي من المناطق الأربع المحددة بالخطوط المتقطعة يكون سريان المائع أكثر استقرارًا؟

دعونا نبدأ بالتذكير بإيجاز عما نبحث عنه في سريان مائع أكثر استقرارًا. تذكر أولًا أن السريان المستقر هو عكس السريان المضطرب. يتميز الاضطراب بحدوث تغير في سرعة المائع واتجاهه أكثر من تغيره في حالة السريان المستقر. لعلنا نتذكر أن هذه الخطوط الرمادية في المخطط تسمى خطوط السريان، أو خطوط الانسياب، وهي توضح حركة الطبقات المختلفة للمائع. لعلنا نتذكر أيضًا أن الطبقات المختلفة للمائع تؤثر بعضها على بعض بقوى في صورة نوع من الاحتكاك. ومن ثم، فإن خطوط السريان المنحنية تشير إلى تغير في الاتجاه وتغير في السرعة أيضًا؛ لأن الطبقات المختلفة للمائع تصطدم بعضها ببعض، وتختلط. من ناحية أخرى، يظهر السريان المستقر الذي تكون فيه سرعة المائع واتجاهه أكثر ثباتًا من خلال خطوط تدفق أكثر انتظامًا. وبالأساس، كلما كانت خطوط السريان أقل فوضوية، كان السريان أقل اضطرابًا.

علينا الآن تحديد إذا ما كان السريان الموضح في المنطقة واحد، أو اثنين، أو ثلاثة، أو أربعة هو الأقل اضطرابًا أو الأكثر استقرارًا. وعلينا أن نتذكر أننا نصف المائع نوعيًّا. لذا علينا فقط أن نستخدم أفضل تقدير بناء على ما نعرفه عن السريان المستقر للمائع مقابل سريانه المضطرب. تظهر جميع المناطق الأربع درجة معينة من الاضطراب. لذا دعونا نستخدم عملية الاستبعاد من خلال تحديد المناطق الأكثر اضطرابًا أولًا. يبدو أن المنطقة واحدًا تحتوي على المنحنيات الأكثر انحناء، ونلاحظ أيضًا أن طبقات المائع متزاحمة نوعًا ما بالقرب من أسفل المنطقة. هذه مؤشرات جيدة على الاضطراب لا الاستقرار؛ لذا دعونا نستبعد المنطقة واحدًا.

يمكننا أن نلاحظ نفس سمات الاضطراب في المنطقة أربعة. فالخطوط متموجة بشدة، وتقترب كثيرًا بعضها من بعض هنا في الركن السفلي الأيمن؛ لذا دعونا نستبعد المنطقة أربعة. وأخيرًا، قد تبدو المنطقتان واحد واثنان متشابهتين، لكن تحتوي المنطقة اثنان على خطوط أكثر انحناء وموجهة بزاوية أكثر حدة بالنسبة إلى الاتجاه العام لسريان المائع في الشكل. على النقيض من ذلك، الخطوط الموجودة في المنطقة اثنين منحنية قليلًا فقط؛ لذا فهي تبدو أكثر استقرارًا من المنطقة اثنين والمنطقتين واحد وأربعة بالطبع. ومن ثم، رأينا كيف أن المنطقة ثلاثة هي الأقل اضطرابًا أو المنطقة ذات السريان الأكثر استقرارًا للمائع.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.