مبدأ برنولي: لماذا لا نستطيع تطبيقه على المائع المضطرب

من الأسئلة الشائعة في مجال الفيزياء (Physics) هو لماذا لا نستطيع تطبيق مبدأ برنولي على المائع المضطرب. من الجدير بالذكر أن هناك العديد من العوامل التي تجعل من الصعب استخدام هذا المبدأ في حالات معينة.

بعون الله تعالى سنتناول في هذا المقال شرحاً وافياً عن تطبيقات مبدأ برنولي حتى يكون مفهوماً لدى الطلاب والمهتمين بهذا المجال.

• إجابة مختصرة: الجواب هو “عبارة صحيحة” لا نستطيع تطبيق مبدأ برنولي على المائع المضطرب والسبب يعود إلى طبيعة السائل نفسه.

ما هو مبدأ برنولي

مبدأ برنولي يعتبر من القوانين الهامة في الفيزياء ومفهوم أساسي في ديناميكا السوائل الذي يربط بين سرعة السائل وضغطه. ينص على أن مجموع الطاقة الكلية للسائل (الطاقة الحركية والطاقة الكامنة والطاقة الداخلية) يبقى ثابتاً على طول خط التدفق في حالة الغير مضطرب والغير قابل للانضغاط.

هذه العلاقة الأساسية بين السرعة والضغط تجعل معادلة برنولي أداة قوية لفهم العديد من الظواهر. من رفع الأجنحة في الطائرات إلى قياس تدفق السوائل في الأنابيب باستخدام أدوات مثل مقياس فنتوري وأنبوب بيتو.

المائع المضطرب وخصائصه

قبل أن نتعمق في الإجابة، يجب أن نفهم ماذا نعني بالمائع المضطرب ويعرف بفوضويته وحركاته العشوائية غير المنتظمة لجزيئات السائل، على عكس التدفق اللاميناري الذي يتميز بانتظام حركته وترتيب جزيئاته في طبقات متوازية.

تتأثر طبيعة التدفق بعدة عوامل، مثل سرعة السائل ولزوجته فضلاً عن شكل القناة التي يمر بها والعوائق الموجودة بها.

أمثلة على التدفق غير المنتظم تتواجد في حياتنا اليومية، مثل تدفق الهواء حول الكائنات المتحركة أو حركة المياه في الأنهار السريعة.

لماذا لا نستطيع تطبيق مبدأ برنولي على المائع المضطرب

يسهم جريان الموائع المضطرب في تعقيد توزيع الطاقة داخل السائل، مما يقلل من فعالية استخدام مبدأ برنولي. حيث تسبب الدوامات والاحتكاك الناتجان عن هذا النوع من التدفق توزيعاً غير متساوي للطاقة، مما يؤدي إلى فقدان كبير منها.

هذه التغيرات العشوائية في الضغط والسرعة تجعل العلاقة بينهما والتي تعتمد عليها معادلة برنولي، غير ثابتة وغير قابلة للتنبؤ بها.

وبذلك، يصبح استخدامه لحساب تدفق السوائل في الأنابيب التي تشهد تدفقاً مضطرباً غير دقيق ولا يعكس السلوك الحقيقي للنظام.

خاتمة

في نهاية مقالنا عن إجابة سؤال لا نستطيع تطبيق مبدأ برنولي على المائع المضطرب. نستطيع القول أنه هذا القانون يمثل حجر الزاوية في فهم ديناميكا السوائل، ولكن كما رأينا لا يمكن تطبيقه على المائع المضطرب بسبب التعقيدات التي تصاحب هذا النوع من التدفق.