لا نستطيع تطبيق مبدأ برنولي على المائع المضطرب

مبدأ برنولي يتعلق بالديناميات الحرارية للغازات أثناء التحولات، وهو غالبًا ما يُستخدم في سياقات معينة مثل التدفقات والمائعات الرقمية، وهو لا ينطبق على المائع المضطرب. لذلك، من الصعب تطبيق مبدأ برنولي بشكل صحيح على مائع مضطرب.

بالواقع، يعجز مبدأ برنولي عن أن يُطبَّق على المائع المضطرب بسبب عدم توافقه مع شروط التطبيق المحددة. هذه الشروط تشمل:

1. يجب أن يتحرك السائل في مسار ثابت.
2. يجب أن يكون السائل في حالة ثابتة.

يمكننا القول إن سبب عدم قابلية تطبيق مبدأ برنولي على المائع المضطرب يرجع أساسًا إلى خصائصه العشوائية وغير المتوقعة. المائع المضطرب لا يلتزم بمسار ثابت، ولا يبقى في حالة استقرار مع مرور الزمن نتيجة للاضطرابات المستمرة.

المعادلة المرتبطة بمبدأ برنولي تتطلب أن تظل الظروف مستقرة ومثالية، وهو ما يتعارض تمامًا مع المائع المضطرب. بالإضافة إلى ذلك، المائع المضطرب يتميز بخصائص اللزوجة، حيث يلزم وجود لزوجة لتوليد الدوامات التي تتجاوز الحركة التدفقية الطبيعية.

ما هو مبدأ برنولي؟

مبدأ برنولي هو مبدأ أساسي في ديناميكيات الموائع يصف العلاقة بين سرعة وضغط مائع متحرك ، ويتم استخدامه في الكثير من التطبيقات اليومية.

على ماذا ينص مبدأ برنولي ؟

ينص مبدأ برنولي على أن الضغط الذي يمارسه مائع متحرك يتناسب عكسياً مع سرعته في التدفق الأفقي.

متطلبات تطبيق معادلة برنولي على المائع

لتطبيق معادلة برنولي على تدفق مائع معين، تلزم الامتثال لعدد من الافتراضات الأساسية. إذا لم يكن هناك تطابق مع هذه الافتراضات، فإن تطبيق مبدأ برنولي يكون غير مناسب.

فيما يلي الشروط الضرورية لاستخدام معادلة برنولي:

1. يجب أن يكون حركة السائل في مسار ثابت: السائل يجب أن يتحرك بشكل منتظم، ولا يشترط أن يكون حركة مستقيمة. يعني ذلك أن مسار الحركة يجب أن يبقى ثابتًا مع مرور الوقت، والسائل يتدفق في مسارات تساعد على الحفاظ على التدفق الانسيابي.

2. يجب أن يكون السائل غير لزج: يهم الحفاظ على الطاقة الحركية ومساهمتها بالكامل في تحريك السائل داخل الأنبوب لاستخدام معادلة برنولي. اللزوجة تمثل خسائر الاحتكاك أثناء حركة السائل في الأنبوب.

3. يجب أن يكون السائل في حالة ثابتة: يجب أن يكون السائل في حالة استقرار، حيث لا يجب أن يتغير ضغطه أو سرعته عبر المكان الذي يتدفق فيه.

4. يجب أن يكون السائل غير قابل للانضغاط: يفترض أن تظل كثافة السائل ثابتة على طول الأنبوب، وهذا ينطبق في الظروف التي لا تكون فيها التغييرات الكبيرة في الضغط.

تطبيقات مبدأ برنولي تتنوع وتشمل مجموعة متنوعة من المجالات، ومن أبرز هذه التطبيقات:

1. الطائرات:
يتجلى مبدأ برنولي في قوة الرفع التي تولدها أجنحة الطائرة. عندما يمر الهواء فوق الجناح بسرعة أكبر، يؤدي ذلك إلى انخفاض الضغط وزيادة السرعة، مما يخلق فرقًا في الضغط بين الجانبين العلوي والسفلي للجناح وبالتالي يُولد قوة رفع تمكّن الطائرة من الاقلاع والطيران.

2. تحريك القوارب جنبًا إلى جنب:
عندما تتحرك قوارب جنبًا إلى جنب في اتجاه مماثل، يؤدي زيادة سرعة الهواء أو الماء بينهما إلى انخفاض الضغط، وبموجب نظرية برنولي، يتم سحب القوارب نحو بعضها البعض نتيجة التغير في الضغط.

3. هندسة السيارات:
يُستخدم مبدأ برنولي في تصميم هياكل السيارات ومداخل الهواء للحد من السحب وتحسين كفاءة استهلاك الوقود.

4. هندسة السفن والقوارب:
تُطبَّق مبادئ برنولي أيضًا في تصميم هياكل السفن والقوارب للحد من السحب وتحسين سرعتها وكفاءتها أثناء الإبحار.

5. السباحة:
يستخدم الأفراد مبدأ برنولي أثناء السباحة من خلال توجيه أجسامهم وتوجيه حركاتهم لتحقيق أقصى قوة رفع وأدنى قوة سحب أثناء التحرك في الماء.

6. البخاخات:
تُعَد البخاخات أجهزة تُستخدم لرش السوائل على شكل رذاذ. تتألف من أنبوبين متعامدين، حين يتدفق الهواء فوق الأنبوب الرأسي، يزداد تدفق الهواء وتنخفض الضغط، مما يُسهم في إخراج السائل بشكل رذاذي.