الادارة الهندسية

الانشاءات

الطرق والمواصلات

الموارد المائية

هندسة الجيوتكنك

اللزوجة

المؤلف: محمد تقي كامل

المصدر: ميكانيك الموائع

الجزء والصفحة: ص30- ص 31

15-1-2023

1433

تنساب بعض السوائل بسهولة مقارنة بغيرها, فالماء مثلاً سائل اخف من زيت المحركات لذلك فانه ينساب بسهولة مقارنة بالزيت. وهذا يعني أن لكل سائل خاصة تتحكم بمعدل جريانه وهذه الخاصة في الواقع هي اللزوجة, ولا تقتصر اللزوجة على السوائل فقط وانما تعم الموائع أي السوائل والغازات, وبها يتعين سهولة انسياب المائع ويتحدد نمط الجريان . ويمكن عدها مقياساً لمدى مقاومة المائع إلى قوى القص التي تحاول تحريف شكله. وبإجراء التجربة الآتية يمكننا التوصل إلى تعريف اللزوجة بدلالة كميات يمكن قياسها في المختبر . ففي الشكل 1مخطط للتجربة, حيث توضع طبقة رقيقة من السائل سمكها y بين صفيحتين متوازيتين مساحة كل منها A ثم تسلط قوة مقدارها F لتحريك احدى الصفيحتين نسبة إلى الأخرى بسرعة ثابتة مقدارها F نستنتج من التجربة الآتي :

1- ان القوة F تتناسب طرداً مع المساحة A عدد ثبوت كل من السرعة u ، والسمك y أي أن :

F α A

2- القوة F تتناسب طرداً مع المقدار )y / u )عدد ثبوت المساحة, اي :

y ) / u ) F α

تمثل النسبة y ) / u ) معدل تغير السرعة و تسمى معدل القص أو تدرج السرعة, ابعادها (^1-T) ووحدتها (^1-s) و يمكن كتابة نتائج التجربة على الوجه الاتي :

y ) / u )F α A

او

y ) / u ) (F/A) α

( F/A ) هو اجهاد القص τ , نستنتج ان اجهاد القص يتناسب طرداً مع معدل القص .. و يمثل الشكل 2 خطا بيانيا لهذه التجربة اذ يبين الخط المستقيم العلاقة الطردية بين اجهاد القص ومعدل القص.

شكل 1 تجربة اللزوجة

ويمكن كتابة العلاقة بصيغة المعادلة الآتية :

τ α (Δu / Δy )

و لما كانت السرعة u تتناقص بازدياد البعد y لذا يكتب تدرج السرعة للتغيرات متناهية الصغر بالصيغة ( du/dy) . وعليه يمكن كتابة المعادلة كالأتي :

τ= - μ (du/dy)

ويطلق μ على ثابت التناسب من اللزوجة أو اللزوجة الديناميكة و تمثل المعادلة (اعلاه) قانون نيوتن للزوجة.

وعند تعويض الوحدات لكل من السرعة والبعد واجهاد القص في المعادلة (اعلاه) يتضح أن وحدات اللزوجة هي (Ns/m² ) او (²m Ns/m) وابعادها (^1-ML^-1T) . واحيانا يستخدم البويز رمزه p او سنتيبويز cp حيث أن

(1P= 100 cp) وكذلك :

Ns/m² = 1000 m Ns/m2 = 10 p = 1000 cp1

تتوفر اجهزة لقياس لزوجة السوائل بدقة عالية وب الاخص لزوجة المواد النفطية مثل الزيوت الثقيلة .