فيديو السؤال: تزييت أسطوانة بداخلها مكبس يتحرك حركة ترددية رأسية الفيزياء

يتحرك مكبس حركة ترددية رأسية داخل أسطوانة في محرك، كما هو موضح بالشكل. عند وجود تلامس بين المكبس والأسطوانة ينتج احتكاك. يمكن تقليل الاحتكاك عن طريق طلاء الأسطوانة بسائل تزييت. إذا كان سائل التزييت المستخدم له لزوجة منخفضة، فأي مما يلي يفسر لماذا لن تحتفظ أجزاء الأسطوانة بما يكفي من التزييت؟ (أ) سيلتصق الزيت بشكل أساسي فقط بالوجه العلوي من الأسطوانة.(ب) سيلتصق الزيت بشكل أساسي فقط بالوجه السفلي من الأسطوانة. (ج) سينساب الزيت نحو مركز المكبس أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس. (د) سينساب الزيت من الطرف المفتوح من الأسطوانة في اتجاه الطرف المغلق أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس. (هـ) سينساب الزيت من الطرف المغلق من الأسطوانة في اتجاه الطرف المفتوح أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس.

٠٥:٠٧

‏نسخة الفيديو النصية

يتحرك مكبس حركة ترددية رأسية داخل أسطوانة في محرك، كما هو موضح بالشكل. عند وجود تلامس بين المكبس والأسطوانة ينتج احتكاك. يمكن تقليل الاحتكاك عن طريق طلاء الأسطوانة بسائل تزييت. إذا كان سائل التزييت المستخدم له لزوجة منخفضة، فأي مما يلي يفسر لماذا لن تحتفظ أجزاء الأسطوانة بما يكفي من التزييت؟ (أ) سيلتصق الزيت بشكل أساسي فقط بالوجه العلوي من الأسطوانة. (ب) سيلتصق الزيت بشكل أساسي فقط بالوجه السفلي من الأسطوانة. (ج) سينساب الزيت نحو مركز المكبس أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس. (د) سينساب الزيت من الطرف المفتوح من الأسطوانة في اتجاه الطرف المغلق أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس. (هـ) سينساب الزيت من الطرف المغلق من الأسطوانة في اتجاه الطرف المفتوح أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس.

بالنظر إلى الشكل، نرى أسطوانة ذات مكبس يتحرك إلى أعلى وأسفل داخلها. يحدث تلامس بين المكبس وجدران الأسطوانة عند محيطها، ونعلم من معطيات السؤال أنه عند تحرك المكبس، ينتج احتكاك. وللتقليل من هذا الاحتكاك، يوضع زيت، مثل زيت المحركات، في الأسطوانة. لا نعرف بالضبط ماهية مادة الزيت، لكننا نعلم أن لزوجته منخفضة. الماء مثال لمائع ذي لزوجة منخفضة جدًّا. يتسم الماء بمقاومة منخفضة جدًّا للسريان، وكذلك الحال بالنسبة إلى الزيت الذي نستخدمه أيًّا كان نوعه. نريد تحديد أي خيار من خيارات الإجابة الخمسة يوضح السبب في أن هذا الزيت المنخفض اللزوجة لا يزيت كل أجزاء هذا النظام على نحو فعال.

إذا بدأنا من أعلى القائمة، نلاحظ أن خياري الإجابة (أ) و(ب) يتحدثان عن التصاق الزيت بالسطح. بما أننا نعلم أن الزيت المستخدم منخفض اللزوجة، فإننا نعرف أنه لن يلتصق بأي سطح. فهذا لا يمكن أن يحدث إلا في وجود زيت ذي لزوجة مرتفعة. وهذا يعني أنه يمكننا استبعاد خياري الإجابة (أ) و(ب). يشير الخيار (ج) إلى أن الزيت سينساب نحو مركز المكبس أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس. وعند النظر إلى الأسطوانة والمكبس، نجد أنه لا يوجد سبب لحدوث ذلك. ليس هناك شيء في شكل هذا النظام يمكن أن يجعل الزيت ينساب إلى مركز المكبس.

يمكننا أيضًا استبعاد خيار الإجابة (ج). يشير الخيار (د) إلى أن الزيت سينساب من الطرف المفتوح من الأسطوانة، وهو هذا الطرف العلوي هنا، في اتجاه الطرف المغلق، وهو الطرف الموجود في القاع، وأن حركته الكلية في هذا الاتجاه، من أعلى إلى أسفل، ستكون أكبر من حركة الزيت من أسفل إلى أعلى. لنعرف إذا ما كان هذا التفسير منطقيًّا أم لا، لنتخيل سكب كوب من الماء في الطرف المفتوح من الأسطوانة. بسبب الجاذبية، نعلم أن الماء سيتحرك في اتجاه الطرف المغلق، أي أسفل الأسطوانة.

ومن ثم، فحقيقة أن الماء مائع منخفض اللزوجة تعني أنه عندما يتحرك المكبس إلى أسفل وأعلى، من المستبعد أن ينقل معظم الماء إلى أعلى. ولذلك، نتوقع أن تكون الحركة الكلية لهذا الماء، الذي يمكننا اعتباره زيتًا، من الطرف المفتوح من الأسطوانة في اتجاه الطرف المغلق أكثر من الاتجاه المعاكس. يبدو أن الخيار (د) هو الإجابة الصحيحة. لكن للتأكد من ذلك، دعونا ننظر إلى الخيار (هـ).

يشير هذا الخيار إلى أن الزيت سينساب من الطرف المغلق للأسطوانة، وهو هذا الطرف الموجود بالأسفل، في اتجاه الطرف المفتوح، وهو الطرف الموجود بالأعلى، أكثر من انسيابه في الاتجاه المعاكس. خيار الإجابة (هـ) يزعم أن الزيت سيتحرك إلى أعلى عكس قوة الجاذبية أكثر من تحركه إلى أسفل. بما أننا نفكر في صب مائع منخفض اللزوجة في الأسطوانة، مثل الماء، فسنجد أن هذا لن يحدث. بدلًا من ذلك ستكون الحركة الكلية لزيت منخفض اللزوجة في الاتجاه المشار إليه في الخيار (د).

لذا نختار الخيار (د). السبب في عدم تزييت كل أجزاء هذا النظام بدرجة كافية هو أن الزيت سينساب من الطرف المفتوح من الأسطوانة في اتجاه الطرف المغلق من الأسطوانة أكثر من تحركه في الاتجاه المعاكس.

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