اللزوجة

اللزوجة

نشاط (1):  ما أوجة الاختلاف والتشابة فى الصور المعروضة؟ 

نشاط(2):  إدراك مفهوم اللزوجة من التجارب الآتية:

  1- عند صب حجمين متساويين من الماء والجلسرين في قمعين متماثلين وقياس سرعة الانسياب نجد أن سرعة انسياب الماء تكون أكبر منها للجلسرين.

  2- اذا كان لدينا كأسان متماثلان يحويان حجمين متساويين من الماء والعسل نلاحظ أنه عند تقليب كل من السائلين بساق زجاجيــــة نجد أن حركة الساق في الماء تكون أسهل ,وهذا يعني أن مقاومة الماء لحركة الساق أقل من العسل ,كما يستمر الماء في الحركة لمدة أطول بعد رفع الساق.

  

  3- عند إسقاط كرتين معدنيتين متماثلتين كل منهما علي حدة في مخبارين متماثلين بهما حجمان متساويان من الماء والجلسرين ,وحساب الزمن الذي تستغرقه كل منهما للوصول للقاع  نجد أن الزمن في حالة الماء يكون أقل ,وهذا يعني أن الجلسرين يقاوم حركة الكرة خلاله أكبر من الماء.

- يتوصل المعلم مع طلابه بعد مناقشتهم حول الأنشطة السابقة إلى:

(أ) بعض السوائل كالماء و الكحول قابليتها للانسياب كبيرة, بينما مقاومتها لحركة الأجسام فيها صغيرة ,لأن لزوجتها صغيرة.

(ب) بعض السوائل كالعسل و الجلسرين قابليتها للانسياب صغيرة, بينما مقاومتها لحركة الجسام فيها كبيرة ,لأن لزوجتها كبيرة.

______________________________________________________

نشاط (3): التعرف على مفهوم اللزوجة

-         يطرح المعلم على طلابه السؤال التالى : ما المقصود باللزوجة؟

                                              ما تفسير خاصية اللزوجة؟

-         يترك المعلم طلابه فتره للبحث والتفكير.

-         يتوصل المعلم مع طلابه إلى أن:

ý  هي خاصية للمادة تتــــسبب في وجود مقاومة أو احتكاك بين طبقات السائل  بحيث تعوق

    انزلاقها بعضها فوق بعض  وحركة الأجسام فيها.

- تفسر خاصية اللزوجة:

1- نتصور طبقة من السائل محصورة بين لوحين مستويين أحدهما ساكن.

2- السائل الملامس للوح الساكن يكون ساكنا أما السائل الملامس للوح المتحرك ,فإنه يتحرك بسرعة v , أما باقي السائل بين اللوحين فيتحرك بسرعات تتراوح بين ( صفر, v).  يمكن تصور أن السائل يتحرك في طبقات بحيث تكون سرعة كل طبقة أقل من سرعة الطبقة التي تعلوها.

____________________________________________________________________

نشاط ( 4) : تفسير اختلاف السرعة بين طبقات السائل

-   يطلب المعلم من طلابة كتابة السؤال التالى ما تفسير اختلاف السرعة بين طبقات السائل؟ على محرك البحث عبر الانترنت.

-      

    يتوصل المعلم مع الطلاب أن سبب الاختلاف النسبي في السرعة :

(أ) وجود قوي احتكاك بين طبقة السائل الملامسة للوح السفلي ,وسببها قوي الالتصاق بين السطح الصلب ,وجزيئات السائل اللاصقة لها فتعوق انزلاقها فتبدو هذه الطبقة ساكنة.

(ب) وجود قوي شبيهة بقوي الاحتكاك بين كل طبقتين متجاورتين للسائل تعوق انزلاقها فوق بعضها ,وهذا يعمل علي وجود الفرق النسبي في السرعة بين كل طبقتين متجاورتين يسمي هذا النوع من السريان, السريان الطبقي أو السريان اللزج.

____________________________________________________________________

استنتاج معامل اللزوجة

لكي نجعل اللوح المتحرك يبقي متحركا بسرعة ثابتة ,وجد عمليا أنه لابد من التأثير عليه بقوة (F) مماسية لطبقة السائل

هذه القوة تتوقف علي العوامل التالية:

(أ) مساحة اللوح المتحرك (A)    حيث   ِA   α F عند ثبوت باقي العوامل .

V

F

d

A

(ب) فرق السرعة بين الطبقتين (V)    

    V   α  F عند ثبوت باقي العوامل.

F

d

α =-

1

(ج) البعد العمودي بين الطبقتين d عند ثبوت باقي العوامل.

من العلاقات السابقة

d

=

η A V

F

d

α

A V

 

ملحوظة :- الضغط الناشى عن قوة اللزوجة على طبقة السائل = صفر لان قوة اللزوجة دائما مماسية لطبقة السائل
_______________________________________________________

-       ماهى التطبيقات المختلفة للزوجة ؟

   مناقشة الطلاب حول أهمية التزييت و التشحيم وفائدته:

        1-   تقليل كمية الحرارة المتولدة نتيجة احتكاك أجزاء الآلة ببعضها.

2-   حماية أجزاء الآلة من التآكل.

المواد المستخدمة في التزييت و التشحيم يجب أن تتميز بصفات منها:

1-  أن تكون ذات لزوجة كبيرة.

2-  لها قدرة علي الالتصاق بأجزاء الآلة.فلا تنساب بعيدا عن أجزاء الآلة.

ü     علل: لا يصلح الماء في عملية التزييت و التشحيم

1- لزوجته صغيرة.   2- ضعف قوة التصاقه بالأجزاء المعدنية فينساب بعيدا عن اجزاء الآلة.

(ب)- تحديد سرعة السيارات (المركبات المتحركة) لتوفير استهلاك الوقود:

     

       في السرعات الصغيرة والمتوسطة: 

   تكون مقاومة الهواء للأجسام المتحركة فيه والناتجة عن لزوجة الهواء تتناسب طرديا مع سرعة الأجسام     المتحركة خلاله.

2-في السرعات الكبيرة : 

فإن مقاومة الهواء والناتجة عن اللزوجة تتناسب طرديا مع مربع السرعة ,وهذا يعني زيادة الشغل الكلي الذي تبذله الآلة وبالتالي زيادة استهلاك الوقود ,وذلك إذا زادت سرعة السيارة عن حد معين ,لذا ينصح سائقو السيارات بالحد من السرعة لتوفير استهلاك الوقود.

(ج)- مناقشة المعلم الطلاب أهمية اللزوجة في مجال الطب (لقياس سرعة ترسيب الدم):  

سرعة الترسيب هى السرعة النهائية لسقوط كرات الدم الحمراء فى بلازما الدم وذلك لمعرفة إذا كان حجم كرات الدم الحمراء طبيعيا أو غير طبيعي.

الأساس العلمي لقياس سرعة ترسيب الدم : هو أن السرعة النهائية التي تكتسبها كــــرات الدم الحمراء عند سقوطها خلال البلازما نتيجة لزوجتها تزداد بزيادة حجمها  ,حيث من المعلوم أنه عند سقوط كرة سوطا حرا رأسيا في سائل

,فإنها تتأثر بثلاث قوى,هى:

1-  وزنها لأسفل .         2-قوة دفع السائل لها إلي أعلي.

2-  قوة الاحتكاك بينها وبين السائل لأعلي نتيجة لزوجة السائل وبحساب محصلة القوي

وجد أنها تتحرك بسرعة نهائية تزداد بزيادة نصف قطرها.

(أ) في تشخيص بعض الأمراض:

مثل : الحمي الروماتيـــــزمية  و النقرس تتلاصق كرات الدم الحمراء فيزيد حجمها ونصف قطرها و بالتالي تزيد سرعة ترسيبها عن المعدل الطبيعي.

(ب) في تشخيص أمراض أخري . مثل: فقر الدم(الأنيميا) و تتكسر كرات الدم الحمراء أي يقل حجمها ونصف قطرها وتقل بالتالي سرعة ترسيبها عن المعدل الطبيعي. حيث المعدل الطبيعي لسرعة الترسيب لدم الإنسان  15m m    بعد ساعة     30m m     بعد ساعتين.

بقياس سرعة الترسيب يمكن تشخيص بعض الأمراض.

___________________________________________________________________
مثال:
[1] صفيحة مستوية مساحتها (0.01 m2) تتحرك بسرعة (12.5 cm/s) موازية لصفيحة أخرى ساكنة ومعزولة عنها بطبقة من سائل سُمكها (2 mm) فإذا كان معامل اللزوجة للسائل 4 kg/m.s احسب القوة اللازم لحفظ الصفيحة متحركة.

التقويم 
س١ : ما المقصود باللزوجة؟ 
س٢: علل
      ١- تنمو الشعب المرجانية بالقرب من الشواطئ                ولاتنمو فى الأعماق.
      ٢- يشعر سكان الأدوار العليا بسرعة الهواء عالية             بينما  تقل فى الأدوار السفلية. 
س٣: يقود أحد السائقين سيارته بسرعة عالية                     ويشتكى من زيادة استهلاك الوقود فى السيارة كيف توضح له المشكلة وأسبابها وحلها؟