ينطبق مبدأ برنولي على السوائل وهو من أشهر القوانين الفيزيائية، التي تفسر العديد من الظواهر الطبيعية وحركة الموائع، ورغم أنها قوانين رياضية تبدو بعيدة عن الواقع إلا أنها تواجهنا في حياتنا اليومية. الحديث بشكل خاص عن قانون برنولي في ميكانيكا الموائع، وعرض أشهر التطبيقات لهذا المبدأ.
من هو برنولي؟
قبل شرح كيفية تطبيق مبدأ برنولي على السائل، من الضروري أن نبدأ بتعريف هذا العالم. هو دانييل برنولي، عالم رياضيات سويسري، ولد في 8 فبراير 1700م في مدينة جرونينجن بهولندا. اهتم بالعلوم منذ طفولته، ودرس علم الأحياء والطب. ، الفيزياء، خريج جامعة بازل، ودرس أيضًا في جامعتي ستراسبورغ وهايدبرج، وحصل على درجة الدكتوراه.
ينطبق مبدأ برنولي على السوائل
مبدأ برنولي يطبق على السائلوهو تعبير عن حفظ الطاقة في علم ديناميكا الموائع، حيث ينص على أن ضغط المائع ينخفض عندما تزداد سرعته، وبالتالي فإن ضغط السائل يزداد كلما انخفضت سرعته، وهو ما يفسر على أرض الواقع أن تكون الفوهة ضيقة عند نهاية خرطوم المياه، مما يسمح بتوزيع المياه، حيث يسمح القطر الصغير بتسارع تدفق المياه، ولكن من حيث المعادلة ينص المبدأ على أن مجموع الضغط، الطاقة الحركية والطاقة الكامنة لكل وحدة حجم تساوي كمية ثابتة، وتكتب المعادلة كما يلي:
ض1 + ½ ث (ص1)2+ راجع1 = ض2 + ½ ث (ص2)2 + مرحاض و2;
بينما:
- ض1: ضغط السائل عند النقطة الأولى.
- ض2: ضغط السائل عند النقطة الثانية.
- ث: كثافة السائل.
- أ: الجاذبية الأرضية تساوي 9.81 أو 10 حسب المنطقة الجغرافية.
- F1: ارتفاع النقطة الأولى عن سطح الأرض.
- F2: ارتفاع النقطة الثانية فوق سطح الأرض.
- ص1: السرعة عند النقطة الأولى.
- ص2: السرعة عند النقطة الثانية
تطبيقات معادلة برنولي
وفي ختام المقال تجدر الإشارة إلى أن قانون دانيال برنولي يستخدم في العديد من المجالات، ونذكر أبرزها:
- رفع الطائرة: يسمح برفع الطائرة إلى أعلى، ويستخدم في تصميم أجنحة الطائرات، بشكل منحني عند السطح العلوي، بينما يكون السطح السفلي مستقيماً، مما يجعل الهواء يتدفق فوق السطح العلوي بسرعة أكبر مما ينساب فوقه. السطح السفلي للجناح.
- صناعة المبخر: والذي يستخدم لتعبئة المبيدات الحشرية وطلاء السيارات ومزيل العرق، حيث يتم نفخ الأنبوب الأفقي بالهواء، فيقل الضغط داخل البخاخة، ويخرج تيار الهواء أمام فتحة الأنبوب العمودية التي تكون نهايتها السفلية مغمورة في السائل.
- مقياس فنتوري: وهو عبارة عن أنبوب يسمح بقياس سرعة وكثافة السائل، حيث يتدفق السائل داخل أنبوب أفقي يتضمن شرائح تسمح بقياس فرق الضغط بين نقطتين محددتين باستخدام المانومتر الزئبقي.
- خلاط السيارة: أو ما يسمى بالعامية “المكربن”، ويعمل على نفس مبدأ المرذاذ.
ينطبق مبدأ برنولي على السوائل هو المبدأ الأساسي في علم ميكانيكا الموائع، أو ميكانيكا الموائع، وهو تخصص تفرع من ميكانيكا المواد. يهتم بدراسة السوائل والغازات، ويحاول تفسير السلوك الفيزيائي لهذه المواد. مهم وضروري في الصناعة والزراعة والطب وحتى في الفنون كالرسم والنحت.