ملف تدريبي: السريان الطبقي والمضطرب للموائع اللزجة

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على تمثيل حركة السوائل اللزجة التي لها سريان طبقي منتظم، أو سريان مضطرب غير منتظم.

س١:

اللزوجة الديناميكية لماء يسري في أنبوب تساوي 8.9×10 Pa⋅s، وكثافته تساوي 1‎ ‎000 kg/m3. القطر الداخلي للأنبوب يساوي 0.0055 m.

ما السرعة المتوسطة التي يجب أن يظل سريان الماء أقل منها ليظل عدد رينولدز لهذا السريان أقل من 2‎ ‎300؟

أعلى أي سرعة متوسطة لسريان الماء سيتخطى عدد رينولدز 2‎ ‎900؟

س٢:

اللزوجة الديناميكية لماء يسري في أنبوب تساوي 8.9×10 Pa⋅s، وكثافته تساوي 1‎ ‎000 kg/m3. القطر الداخلي للأنبوب يساوي 0.025 m، ويسري الماء بسرعة متوسطة مقدارها 0.15 m/s. ما عدد رينولدز للسريان؟

س٣:

يسري مائع لزج في أنبوب مساحة مقطعه ثابتة وعمودية على اتجاه السريان. يوضِّح الشكل مقطعًا عرضيًّا للأنبوب موازيًا لاتجاه السريان. يتحرَّك المائع في طبقات أفقية في سريان طبقي بسرعات من 𝑣 إلى 𝑣. أيٌّ من الآتي يَصِف وصفًا صحيحًا العلاقة بين سرعات الطبقات؟

  • أ𝑣>𝑣>𝑣>𝑣>𝑣
  • ب𝑣=𝑣=𝑣=𝑣=𝑣
  • ج𝑣>𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣>𝑣، 𝑣=𝑣
  • د𝑣=𝑣، 𝑣>𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣>𝑣
  • ه𝑣<𝑣<𝑣<𝑣<𝑣

س٤:

يمثِّل الشكلان الموضَّحان حدود طبقات سائل لزج، تتحرَّك بسرعات مختلفة عندما يسري السائل خلال حاوية. أيُّ الشكلين يمثِّل حدود طبقات السائل الذي يسري عبر حاوية يتحرَّك فيها الجزء العلوي من الحاوية بالنسبة إلى قاعدة الحاوية؟

  • أ
  • ب

س٥:

هناك حجم من مائع لزج يقع بين لوحين متوازيين أفقيين، كما هو موضَّح بالشكل. يتحرَّك اللوح الموجود فوق هذا الحجم من المائع أفقيًّا بسرعة 𝑣. الطبقات الأفقية للمائع تسري سريانًا طبقيًّا بسرعات من 𝑣 إلى 𝑣. أيٌّ من الآتي يصف وصفًا صحيحًا العلاقة بين سرعات الطبقات؟

  • أ𝑣>𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣>𝑣
  • ب𝑣=𝑣=𝑣=𝑣=𝑣
  • ج𝑣>𝑣>𝑣>𝑣>𝑣
  • د𝑣<𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣<𝑣
  • ه𝑣>𝑣>𝑣>𝑣>𝑣

س٦:

توجد كمية من مائع غير لزج بين لوحين متوازيين أفقيين كما هو موضَّح بالشكل. يتحرك اللوح الموجود فوق هذا المائع أفقيًّا بسرعة 𝑣. تتحرَّك الطبقات الأفقية للمائع بسرعات من 𝑣 إلى 𝑣. أيٌّ من الآتي يَصِف وصفًا صحيحًا العلاقة بين سرعات الطبقات؟

  • أ𝑣=𝑣=𝑣=𝑣=𝑣
  • ب𝑣>𝑣>𝑣>𝑣>𝑣
  • ج𝑣>𝑣>𝑣>𝑣>𝑣
  • د𝑣>𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣>𝑣
  • ه𝑣<𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣=𝑣، 𝑣<𝑣

س٧:

يمثل الشكلان الموضحان حدود طبقات سائل لزج تتحرك بسرعات مختلفة عندما يسري السائل عبر أنبوب. أي الشكلين يمثل حدود طبقات السائل؟

  • أ
  • ب

س٨:

لوح رقيق كتلته 2.5 g دُفِعَ بقوة ثابتة 𝐹=0.50mN، فتحرَّك بسرعة ثابتة 1.20 cm/s على سطح سائل لزج عمقه 2.5 mm، كما هو موضَّح في الشكل. سرعة طبقات السائل بين اللوح وأدنى طبقة موضَّحة في الشكل. يتحرَّك السائل المُلامِس للَّوحين العلوي والسفلي بنفس سرعة اللوحين. ما مُعامِل اللزوجة الديناميكية للسائل؟

  • أ1.7×10 Pa⋅s
  • ب5.5×10 Pa⋅s
  • ج3.0×10 Pa⋅s
  • د9.4×10 Pa⋅s
  • ه8.5×10 Pa⋅s

س٩:

لوح رقيق مساحته 0.25 m2 دُفع أفقيًّا بقوة ثابتة مقدارها 150 μN على سطح الماء الذي لزوجته الديناميكية تساوي 8.9×10 Pa⋅s. ما معدَّل تغيُّر سرعة الماء تحت اللوح مع المسافة الرأسية منه؟

س١٠:

يوضِّح الشكل مقطعًا عرضيًّا لخطوط انسياب سائل يسري حول أسطوانة. قبل وصول السائل للأسطوانة، يكون السريان طبقيًّا. بعد سريان السائل خلف الأسطوانة، تجد منطقة سريان مضطرب. مع ذلك، فإن السريان يعود طبقيًّا مرة أخرى بعد منطقة السريان المضطرب. أيٌّ من الجمل الآتية يشرح بطريقة صحيحة لماذا يعود السريان المضطرب ليكون سريانًا طبقيًّا؟

  • أفي منطقة السريان المضطرب، تتبدَّد طاقة حركة السائل بسبب الاحتكاك اللزج، فيقلُّ متوسط سرعة السائل. عندما يتباطأ السائل، يصبح أقلَّ اضطرابًا.
  • بزادت اللزوجة الديناميكية للسائل في منطقة السريان المضطرب، مقلِّلَةً عدد رينولد للسريان. تقلُّ لزوجة السائل عند خروجه من منطقة السريان المضطرب.
  • جيتمدَّد السائل عندما يسري في منطقة السريان المضطرب، مقلِّلًا عدد رينولد للسريان. ينضغط السائل عند خروجه من منطقة السريان المضطرب.

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