تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

فيديو السؤال: مقارنة سرعات طبقات المائع الفيزياء

هناك حجم من مائع لزج يقع بين لوحين متوازيين أفقيين، كما هو موضح بالشكل. يتحرك اللوح الموجود فوق هذا الحجم من المائع أفقيًّا بسرعة ‪𝑣₁‬‏. الطبقات الأفقية للمائع تسري سريانًا طبقيًّا بسرعات من ‪𝑣₂‬‏ إلى ‪𝑣₆‬‏. أي من الآتي يصف وصفًا صحيحًا العلاقة بين سرعات الطبقات؟ (أ) ‪𝑣₂ = 𝑣₃ = 𝑣₄ = 𝑣₅ = 𝑣₆‬‏ (ب) ‪𝑣₆ > 𝑣₅ > 𝑣₄ > 𝑣₃ > 𝑣₂‬‏ (ج) ‪𝑣₂ > 𝑣₃ > 𝑣₄ > 𝑣₅ > 𝑣₆‬‏ (د) ‪𝑣₄ > 𝑣₅, 𝑣₅ = 𝑣₂, 𝑣₆ = 𝑣₁, 𝑣₃‬‏ > 𝑣₂ (هـ) ‪𝑣₄ < 𝑣₅, 𝑣₅ = 𝑣₂, 𝑣₆ = 𝑣₁, 𝑣₃ < 𝑣₂‬‏

٠٤:١٦

‏نسخة الفيديو النصية

هناك حجم من مائع لزج يقع بين لوحين متوازيين أفقيين، كما هو موضح بالشكل. يتحرك اللوح الموجود فوق هذا الحجم من المائع أفقيًّا بسرعة ‪𝑣‬‏ واحد. الطبقات الأفقية للمائع تسري سريانًا طبقيًّا بسرعات من ‪𝑣‬‏ اثنين إلى ‪𝑣‬‏ ستة. أي من الآتي يصف وصفًا صحيحًا العلاقة بين سرعات الطبقات؟ (أ) ‪𝑣‬‏ اثنان يساوي ‪𝑣‬‏ ثلاثة يساوي ‪𝑣‬‏ أربعة يساوي ‪𝑣‬‏ خمسة يساوي ‪𝑣‬‏ ستة. (ب) ‪𝑣‬‏ ستة أكبر من ‪𝑣‬‏ خمسة أكبر من ‪𝑣‬‏ أربعة أكبر من ‪𝑣‬‏ ثلاثة أكبر من ‪𝑣‬‏ اثنين. (ج) ‪𝑣‬‏ اثنان أكبر من ‪𝑣‬‏ ثلاثة أكبر من ‪𝑣‬‏ أربعة أكبر من ‪𝑣‬‏ خمسة أكبر من ‪𝑣‬‏ ستة. (د) ‪𝑣‬‏ أربعة أكبر من ‪𝑣‬‏ خمسة، ‪𝑣‬‏ خمسة يساوي ‪𝑣‬‏ اثنين، ‪𝑣‬‏ ستة يساوي ‪𝑣‬‏ واحدًا، ‪𝑣‬‏ ثلاثة أكبر من ‪𝑣‬‏ اثنين. (هـ) ‪𝑣‬‏ أربعة أصغر من ‪𝑣‬‏ خمسة، ‪𝑣‬‏ خمسة يساوي ‪𝑣‬‏ اثنين، ‪𝑣‬‏ ستة يساوي ‪𝑣‬‏ واحدًا، و‪𝑣‬‏ ثلاثة أصغر من ‪𝑣‬‏ اثنين.

في الطرف الأيمن من هذا الشكل، نرى السرعات الست كلها بدءًا من ‪𝑣‬‏ واحد إلى ‪𝑣‬‏ ستة. ‏‪𝑣‬‏ واحد يمثل سرعة اللوح الذي يتحرك إلى اليمين أعلى طبقات المائع. أما اللوح السفلي فليست له سرعة مدرجة لأننا نعلم من السؤال أنه ثابت. وطبقات المائع بين اللوحين، أي الطبقات من واحد إلى خمسة، تتحرك بسرعات من ‪𝑣‬‏ اثنين إلى ‪𝑣‬‏ ستة. الآن، نريد أن نعرف أيًّا من خيارات الإجابة الخمسة يصف وصفًا صحيحًا العلاقة بين سرعات الطبقات. هيا نفرغ مساحة للحل.

قبل كل شيء، يمكننا أن نلاحظ أن الطبقتين العليا والدنيا من المائع، وهما الطبقتان واحد وخمسة، ستتطابق سرعتاهما مع سرعتي اللوحين الملامسين لهما. بعبارة أخرى، نحن نتوقع أن تكون سرعة اللوح المتحرك ‪𝑣‬‏ واحد مساوية لسرعة الطبقة العليا ‪𝑣‬‏ اثنين. ونتوقع كذلك أن ‪𝑣‬‏ ستة، أي سرعة الطبقة الخامسة الملامسة للوح الثابت، تساوي صفرًا. بكتابة ما نعرفه، يمكننا أن نقول إن ‪𝑣‬‏ واحدًا يساوي ‪𝑣‬‏ اثنين و‪𝑣‬‏ ستة يساوي صفرًا. لاحظ أن خياري الإجابة (د) و(هـ) فيهما السرعة ‪𝑣‬‏ ستة تساوي السرعة ‪𝑣‬‏ واحدًا. لكن لأن اللوح المتحرك يتحرك، أي أن سرعته لا تساوي صفرًا، فغير صحيح إطلاقًا أن ‪𝑣‬‏ ستة، التي تساوي صفرًا، تساوي أيضًا ‪𝑣‬‏ واحدًا. ولهذا السبب، يمكننا أن نستبعد الخيارين (د) و(هـ) من الاعتبار.

ولأن اللوح العلوي في هذا السيناريو سرعته لا تساوي صفرًا، واللوح السفلي سرعته تساوي صفرًا، والسريان بين هذه الطبقات طبقي، يمكننا أن نتوقع أن السرعات النسبية لطبقات المائع بين اللوحين ربما تبدو هكذا. بالأعلى سرعة الطبقة واحد ثم سرعة الطبقة اثنين ثم سرعة الطبقة ثلاثة ثم سرعة الطبقة أربعة ثم سرعة الطبقة خمسة. تذكر أن سرعة الطبقة خمسة تساوي ‪𝑣‬‏ ستة – التي سبق وقلنا إنها تساوي صفرًا – لأنها تتطابق مع سرعة اللوح الثابت.

من ثم، بالانتقال إلى أسفل بدءًا من الطبقة واحد وصولًا إلى الطبقة خمسة من المائع، نلاحظ انخفاضًا خفيفًا في السرعة. نظرًا إلى أن هذه الطبقات ليست كلها متساوية في السرعة، فإننا يمكننا أن نستبعد الخيار (أ). ونظرًا إلى أن هذه السرعات تنخفض مقاديرها من ‪𝑣‬‏ اثنين إلى ‪𝑣‬‏ ثلاثة إلى ‪𝑣‬‏ أربعة إلى ‪𝑣‬‏ خمسة إلى ‪𝑣‬‏ ستة، فإننا نعرف أن الخيار (ب) – الذي ينعكس فيه اتجاه المتباينات – لا يمكن أيضًا أن يكون صحيحًا. إذن، فالخيار (ج) يصف بدقة السرعات النسبية لطبقات المائع. أي أن ‪𝑣‬‏ اثنين أكبر من ‪𝑣‬‏ ثلاثة أكبر من ‪𝑣‬‏ أربعة أكبر من ‪𝑣‬‏ خمسة أكبر من ‪𝑣‬‏ ستة.

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