::: TRAINING & DESIGN HYDRAULIC SYSTEM :::
 
     
   
 
من سلسله الهيدروليك
 


قانون برنولي وتطبيقاتة في الحياة

 قانون برنولي وتطبيقاته في الحياة

 

1.    هل سألت نفسك يوما ما كيف يمكن لورقة أن تسقط علي الأرض بمجرد أن تتركها من يدك بينما طائرة ضخمة وعملاقة يصل وزنها في بعض الأحيان إلي مئات الأطنان مثل الطائرة A380 (هذه الطائرة مصنعة من طرف عملاق صناعة الطيران الأوروبي أيرباص، و هي مخصصة للمسافات الطويلة. و التي تستطيع نقل مابين 555 و 853 مسافر - تحتوي على طابقين ملتحمين في جسم كلي. و قد كلف برنامج تطويرها 10.7 مليار دولار. وزنها المقدر ب 562 طن يرتكز على 20 عجلة. و محركاتها الأربعة النفاثة تمكنها من الطيران بسرعة 900 كم/س أقصى وزن فارغة361 طن الركاب 555-853 راكب السرعة القصوى: 953 كم/س مدى التحليق 15000 كم أقصى ارتفاع: 10700 متر) (وزن السيارة الملاكي التي تسير في الشارع حوالي واحد طن ) تستطيع أن تطير من مكان إلي أخر وتحلق في الجو دون أن تسقط ؟ ولو كنت مهندسا أو درست سبب حدوث هذه الظاهرة بالمدرسة أو الكلية فهل تستطيع أن تجيب علي هذا السؤال لو أن الذي سأله هو ابنك او أخيك الصغير أو أي شخص غير متخصص ؟ 

2.    هل سألت نفسك كيف يمكن لسيارات سباق فورميلا_1 أن تتحرك بسرعة كبيرة جدا تصل إلي320 كم/س مع أن وزنها لا يزيد عن 600 كيلو جرام دون أن تنقلب أو تطير في الهواء ؟

3.    هل سألت نفسك كيف تعمل زجاجة العطر الذي تستخدمها يوميا ؟ أو ماكينة رش الدهان التي تستعمل في دهان السيارات؟

4.    هل سألت نفسك كيف يمكن نقل زجاج السيارات من مكان إلي أخر داخل المصنع إثناء عملية الإنتاج ؟ وكذلك تغذية ماكينات الطباعة العملاقة بالورق لطباعة الجرائد والمجلات والكتب......الخ ؟

5.    هل سألت نفسك كيف يمكن للاعب كرة محترف عند ضربه للكرة الثابتة جعلها تسير في مسار منحني ليخدع حارس المرمي ويحرز هدفا رائعا ؟ 

6.    هل سألت نفسك هل يوجد رابط بين هذه الأشياء المذكورة بعضها البعض؟ أم أن كل سؤال مما سبق يحتاج إلي تفسير مختلف ؟

 

ألإجابة عن تفسير كل ما سبق من هذه الظواهر و أكثر منها هو برنوللي  !!!!!!!

 

من هو دانيال برنو للي؟

دانيال برنولي (1700-1782 م) فيزيائي ورياضي سويسري ولد في عائلة برنولي التي تضم أنبه الرياضيين . أشهر عمل له كان كتابه الموائع المتحركة الذي نشر عام 1738 م ووضع فيه دراسة نظرية وعملية لاتزان المائع وسرعته وضغطه، وبين أن ضغط المائع يقل إذا زادت سرعته، وهو ما يعرف حاليا بمبدأ برنولي. ولا تزال أعمال دانييل برنولي تدرس في العديد من مدارس العلوم في العالم.                                                                                  

ولد دانيال في گرننگن ، في هولندا، وهو إبن يوهان برنولي ، وابن أخ ياكوب برنولي، وأخيه الأصغر يوهان الثاني، ووصف دانيال بأنه "أقدر شباب عائلة برنولي".  ويقال أنه كان على علاقة سيئة مع والده. وعندما تنافسا للحصول على المركز الأول في مسابقة علمية ، لم يستطع يوهان أن يتحمل مقارنته بابنه ، فقام بطرد دانيال من المنزل. هذا وقد حاول يوهان أن يسرق كتاب دانيال "هيدروديناميكا" ويسميه "هيدروليكا". ورغم محاولات الصلح التي بذلها دانيال ، فإن والده كان يحمل له الضغينة حتى وفاته.

عندما كان دانيال في السادسة، ولد أخوه الأصغر يوهان الثاني برنولي. وفي سن المدرسة، كان والده يوهان برنولي، يجبره على دراسة التجارة،. ومع ذلك، رفض دانيال، لأنه كان يريد دراسة الرياضيات. وعندما يأس والده من إجباره على دراسة التجارة، طلب منه دراسة الطب، ووافق دانيال بشرط أن يعلمه والده الرياضيات بصفة خاصة، وقد استمر على ذلك لفترة من الوقت. كان دانيال صديقا حميما ومعاصرا لليونارد اويلر. سافر إلى سانت رسبرگ عام 1724 كأستاذ رياضيات، لكنه كان غير سعيد هناك، ومرضه فجأة عام 1733 جعله يعتذر عن المهمة ويرحل. عاد دنيال مرة أخرى إلى جامعة بازل، ونجح في الحصول على كرسي في الطب،الميتافيزياء، والفلسفة الطبيعية حتى موته.  

وقبل ان نستفيض فى تأثير برنولى دعونا نرى ظاهرة أخرى ممهدة وهى ظاهرة فنتورى. وهذه الظاهرة تقول ان الموائع كالماء مثلا تزداد سرعة مرورها فى مقطع اذا كان ضيقا بينما تقل سرعة سريانها اذا كان المقطع واسعا. وهذه الظاهرة نعرفها جيدا عندما نضغط على فتحة خرطوم يسرى فيه الماء فسوف نشاهد اندفاع سيلان الماء بسرعة أعلى. وإذا تدفق الماء فى أنبوبة ذات مقاطع مختلفة المساحة عبر طولها فلكي تبقى كمية الماء المتدفقة ثابتة فتكون سرعة الماء فى المقاطع الضيقة أسرع منها فى المقاطع الواسعة. 

وهنا يظهر سؤال: حيث ان كتلة الماء المتدفقة فى وحدة الزمن ثابتة وحيث ان سرعة الماء فى المقاطع الضيقة عالية. اذن فلابد أن ترتفع طاقة حركة الماء فى المقاطع الضيقة عنها فى المقاطع العريضة. لكن كيف يمكن تبرير ارتفاع قيمة طاقة الحركة فى المقاطع الضيقة ونحن نعلم ان الطاقة لا تفنى أو تستحدث من العدم؟ 

ولتوضيح ذلك نضرب مثل بقائد السيارة الذي يسير بسرعة تصلإلي50 كم /س مثلا وعندما يريد زيادة السرعةإلي70 كم / س نجدة يضغط علي دواسة البنزين أي يدفع ثمن طاقة للحصول عليها في صورة طاقة حركية  

والسؤال السابق هو من أين جاءت الطاقة الحركية الجديدة ومن الذي دفع ثمنها آو علي حساب من ؟  وهنا يأتى مبدأ برنولى ليفسر هذا الأمر ويقول انه عندما ترتفع السرعة فان الضغط يقل. وبالتالي فكما ترتفع طاقة الحركة فان طاقة الضغط تقل وبحيث يصبح المجموع الكلى للطاقات ثابتا! 

أول تطبيق لتأثير برنولى يمكننا أن نلمسه فى ميدان الطيران. حيث يشكل مبدأ برنولى العامل الرئيس الذي يرفع الطائرات إلى أعلى. فعندما تندفع الطائرات إلى الأمام ينساب الهواء فوق وأسفل جناح الطائرة. وبسبب شكل جناح الطائرة المميز فان الهواء يسلك فوق جناح الطائرة مسارا أطول منه أسفل الجناح. فلابد أن تكون سرعة الهواء فوق الجناح أعلى منها أسفل الجناح. وبالتالي يكون الضغط أسفل الجناح أعلى منه فوق الجناح فترتفع الطائرة إلى أعلى.

 

 مقدار القوة التي تنتج عن الأجنحة الأمامية والخلفية وأسفل سيارة الفورمولا 1 شيء مدهش حقا ، فعندما تسير السيارة بسرعة 160 كيلومتر في الساعة فإنها تُولد down force كافي ليساوي نفس وزن السيارة ، وهذا يعني بأن سيارة الفورمولا 1 تستطيع أن تمسك نفسها وهي تسير على سطح نفق بشكل مقلوب 

إذن بالرغم من الاختلاف الظاهرى بين سريان الماء فى أنبوب مختلف القطر وتحليق طائرة فى الجو وارتفاع حبة رمل فى الهواء فان المبدأ الأساس واحد. بل يوجد لتأثير برنولى تطبيقات أكثر غرابة. فبسبب هذا المبدأ لا ينبغي أن نقترب من القطارات السريعة بصورة أكثر من اللازم. لان سرعة الهواء بين القطار وجسمنا تكون أعلى من سرعة الهواء خلف ظهورنا فيكن الضغط خلف ظهورنا أعلى من الضغط أمامنا مما يدفعنا باتجاه القطار المندفع من الأمام ومما قد يعرض حياتنا للخطر

وأيضا موضوع ارتفاع حبات الرمل إلى أعلى. فعندما تهب الرياح وبسبب شكل حبة الرمل تكون سرعة الهواء أعلى حبة الرمل اقل منها أسفلها فيتفوق الضغط فى أسفلها فترتفع حبة الرمل إلى اعلي

بل هناك تطبيق غريب لمبدأ برنولى نلمسه فى ميدان كرة القدم. فلاعبو كرة القدم يركلون الكرة بحرفية معينة وبحيث تأخذ مسار مقوسا ملولبا. لكن كيف يتم هذا؟ هذا يتم عبر مبدأ برنولى حيث يتم ركل الكرة إلى الأمام بطريقة تجعلها تتحرك إلى الأمام و تدور حول محورها فى نفس الوقت. إذن تكون سرعة الهواء عند نقاط على سطحها أعلى منها من النقاط المقابلة لها على امتداد القطر مما يجعل الكرة تأخذ مسارا ملتويا

و الفيديوهات التوضيحية كالتالي 

الجزء الأول : تعريف بنظرية برنولي وتاريخه

الجزء الثاني: تطبيق علي نظرية برنولي وكيف تطير الطائرة رغم وزنها الهائل

الجزء الثالث: كيف تسير سيارات سباق الفورميلا  بسرعات عالية دون أن تنفصل عن الأرض

الجزء الرابع: تطبيق علي نظرية برنولي كيف تعمل زجاجة العطر و مسدس رش الدوكو

الجزء الخامس: تطبيق علي نظرية برنولي وكيف يتم نقل الزجاج وحركة أمواج المياه

 

اضغط هنا لااضافه تعليق

اسم صاحب التعليق
البريد الالكترونى
عنوان التعليق
نص التعليق