قانون اللزوجة في الفيزياء

اللزوجة هي الوحدة التي تصف مقاومة السوائل للتدفق، فالسوائل تقاوم الحركة النسبية للأشياء المغمورة من خلالها وكذلك لحركة الطبقات بسرعات مختلفة داخلها.

ماهي اللزوجة

اللزوجة هي القوانين التي توضح الخواص المادية للسوائل، حيث ان السوائل تقاوم تدفق الاجسام من خلالها، ويتضح ذلك في مثال بسيط، فالمياه  لها لزوجة منخفضة لانها سائل خفيف بينما القطران مثلا على درجة عالية من اللزوجة لأنه سائل كثيف، وتعتبر طريقة اختبار اللزوجة هي السرعة التي يتم عندها سقوط المادة أسفل منحدر، فإذا سقطت في الماء سوف تصل إلى القاع بشكل اسرع بكثير من وصولها الى القاع في سائل عالي اللزوجة مثل القطران.

انواع اللزوجة

هناك نوعان من اللزوجة، وهما اللزوجة الديناميكية وهي التي تقاس في ثواني باسكال، واللزوجة الكينماتية وتلك تقاس بالأمتار في الثانية المربعة.

استخدام قوانين اللزوجة

تستخدم اللزوجة كطريقة للتنبؤ عند اندلاع البراكين، فعندما تخرج الحمم بشكل كثيف جدا أي تكون سائل عالي اللزوجة فإن هناك فرصة أكبر أن تندلع بعنف، وعلى العكس تماما إذا كانت الحمم البركانية ذات لزوجة منخفضة، فإنها تتدفق فقط مثل الماء.

قوانين نيوتن في اللزوجة

ينص قانون اللزوجة لصاحبه نيوتن على أن إجهاد القص بين طبقات السائل المجاورة يتناسب مع تدرجات السرعة بين الطبقتين، وتعتبر نسبة إجهاد القص لمعدل القص ثابتة، لدرجة حرارة وضغط معينين ويتم تعريفها على أنها اللزوجة أو معامل اللزوجة، ويقارن قانون نيوتن لزوجة إجهاد القص في تدفق المائع إلى تدرج السرعة في الاتجاه المتعامد مع تدفق السائل.

وفقًا لمفهوم مستوى الحدود، تكون طبقة المائع الملامسة لسطح صلب في حالة الراحة، ومع ذلك تتحرك الطبقات فوق هذه الطبقة بسرعات متزايدة حتى يتم الوصول إلى سرعة التدفق الحر، وهذا يخلق إجهاد القص في السوائل، او  بمعنى آخر الاحتكاك بين الطبقات السائلة في التدفق، وهذا يعبر عنه بشكل رياضي في المعادلة Ԏ = μ (du / dy) حيث أن Ԏ هو إجهاد القص ، بينما μ هو معامل اللزوجة و du / dy يعطي تدرج السرعة في اتجاه Y للسائل المتدفق في اتجاه X.

السوائل النيوتونية والسوائل غير النيوتونية

السائل النيوتوني هو السائل الذي تكون فيه اللزوجة مجرد رقم، بينما السائل غير النيوتوني هو السائل الذي تكون فيه اللزوجة دالة لبعض المتغيرات الميكانيكية مثل إجهاد القص أو الزمن، ولكي نوضح أكثر فإن بعض المواد الهلامية والمعاجين تتصرف مثل السوائل عندما تتحرك ثم تستقر في حالة شبه صلبة عند الراحة.

طلاء المنزل هو عبارة عن مائع رقيق، وهو أمر جيد أيضًا، حيث أن تطبيق الضغط على الطلاء بالفرشاة يقلل من لزوجة الطلاء إلى النقطة التي يمكن أن يتم فرده على الجدار أو السقف، وبمجرد إزالة الضغط فإن الطلاء يعود إلى لزوجته العالية، والتي تكون كبيرة لدرجة أن طبقة رقيقة منه تتصرف مثل مادة صلبة من سائل.

معجون الأسنان هو مثال آخر لمادة تقل درجة لزوجتها تحت الضغط، فان معجون الأسنان يتصرف مثل المواد الصلبة اثناء وجوده داخل الأنبوب، والدليل على ذلك أنه لن يتدفق تلقائيا عندما يتم إزالة الغطاء، ولكن سوف يتدفق عند وضع بعض الضغط عليه، ويبدأ في التصرف مثل سائل كثيف.

علاقة الجاذبية باللزوجة

الجاذبية هي القوة التي تجعل كل شيء يسقط نحو الأسفل، وما يحدث على الأرض يمكن تفسيره ببساطة هو أن كل شيء يتم سحبه نحو مركز الأرض بفعل الجاذبية، والجاذبية كذلك هي ما يجعل السوائل تتدفق، فبدون الجاذبية كما في الفضاء مثلا ستطفو السوائل، وتسحب الجاذبية كل شيء تقريباً بنفس الحجم تقريباً بنفس القدر من القوة، سواء كانت تسحب الماء أو القطران، واللزوجة هي التي تجعل كل منهم يتدفق بطريقة مختلفة.

المراجع:
الوسوم :

شارك المقال في صفحاتك

معلومات الكاتب

Avatar

ايمان محمود

أكتب تعليق

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *