يُطبق مبدأ برنولي على السوائل وهو أحد أشهر قوانين الفيزياء التي تفسر العديد من الظواهر الطبيعية وحركة السوائل. على الرغم من أنها قوانين رياضية تظهر بعيدًا عن الأرض، إلا أننا نواجهها في حياتنا اليومية. على سبيل المثال، نتذكر سرعة ضغط الماء في الصنبور ويتدفق المطر عبر نظام الصرف الصحي. في هذه المقالة سوف نتحدث على وجه التحديد عن قانون برنولي في ميكانيكا الموائع ونقدم التطبيقات الأكثر شيوعًا لهذا المبدأ.
من هو برنولي؟
قبل أن نشرح كيفية تطبيق مبدأ برنولي على السوائل، من الضروري تعريف هذا العالم، دانيال برنولي، عالم الرياضيات السويسري، المولود في 8 فبراير 1700 م في جرونينجن بهولندا. ، فيزيائي، خريج جامعة بازل، درس أيضًا في جامعتي ستراسبورغ وهايدبرغ وحصل على الدكتوراه عام 1721 م، كتب دانيال العديد من الكتب في المسائل الرياضية والمعادلات التفاضلية وهو من أكثر العلماء احترامًا في أكاديمية العلوم في سانت بطرسبرغ، روسيا.[1]
ينطبق مبدأ برنولي على السوائل
يتم تطبيق مبدأ برنولي على السائل، وهو تعبير عن الحفاظ على الطاقة في حركية السائل، والذي ينص على أن ضغط السائل يتناقص مع زيادة السرعة وبالتالي يزداد ضغط السائل مع تناقص السرعة، وهو ما يفسره حقيقة أنه على الأرض الفوهة على الطرف الضيق لخرطوم الماء، وهذا يسمح بتوزيع الماء، حيث يتيح القطر الصغير تسريع تدفق المياه. فيما يتعلق بالمعادلة، ينص المبدأ على أن مجموع الضغط والطاقة الحركية والطاقة الكامنة لكل وحدة حجم يتوافق مع كمية ثابتة، والمعادلة مكتوبة على النحو التالي:[2]
Z1 + ½ s (W1) 2 + s C V1 = Z2 + ½ s (W2) 2 + s C V2 ؛
في حين:
D1: ضغط السائل عند النقطة الأولى.
Z2: ضغط السائل عند النقطة الثانية.
T: كثافة السائل.
ج: جاذبية الأرض 9.81 أو 10، حسب المنطقة الجغرافية.
F1: ارتفاع أول نقطة فوق الأرض.
F2: ارتفاع النقطة الثانية فوق الأرض.
P1: السرعة عند النقطة الأولى.
P2: السرعة عند النقطة الثانية.
تطبيقات معادلة برنولي
في نهاية المقال، تجدر الإشارة إلى أن قانون دانيال برنولي يُستخدم في العديد من المجالات، وعلى وجه الخصوص:[2]
رفع الطائرة: يسمح برفع الطائرة ويستخدم في بناء أجنحة الطائرات بطريقة منحنية في الأعلى بينما يكون الجزء السفلي مستقيمًا، مما يجعل تدفق الهواء أسرع في الأعلى من السطح السفلي للجناح.
صناعة البخاخات: تستخدم لتعبئة المبيدات الحشرية ودهانات السيارات ومزيلات العرق، ويتم نفخ الأنبوب الأفقي بالهواء ويقل الضغط داخل المرذاذ ويخرج تدفق الهواء أمام فتحة الأنبوب الرأسي، ويصبح الطرف السفلي منه سائلًا.
مقياس الضغط الفنتوري: أنبوب يسمح بقياس سرعة وكثافة السائل أثناء تدفق السائل في أنبوب أفقي يحتوي على أقسام مقطوعة تسمح بقياس فرق الضغط بين نقطتين محددتين بمقياس ضغط الزئبق.
الخلاط التلقائي: أو المعروف بالعامية باسم “المكربن” ويعمل على نفس مبدأ المبخر.
اصنع عينة هواء في محقنة ضغط
يتم تطبيق مبدأ برنولي على السوائل وهو المبدأ الرئيسي في ميكانيكا الموائع أو ميكانيكا الموائع، وهو فرع من ميكانيكا المواد يتعامل مع دراسة السوائل والغازات ويحاول شرح السلوك الفيزيائي لهذه المواد، وبالتالي يتم تقسيمها في إستاتيكا الموائع، والتي تتعامل مع حالة الراحة، وديناميكيات السوائل في حالة الحركة، وجميع فروع الصناعة والزراعة والطب المهمة والضرورية وحتى الفنون مثل الرسم والنحت.
الكلمات المفتاحية: سائل، برنولي، تطبيقي، على، مبدأ