لماذا تقفز المياه؟! شرح نظرية القفزة المائية!!

لماذا تقفز المياة؟ أتجد هذا غريبا؟ حسنا الأمر ليس كذلك

سوف نرى فى هذا الفيديو ما هى ظاهرة القفزة المائية

تعرف أيضا القفزة المائية باسم الموجة الراكدة

يحدث هذا عندما يلتقي سريان تحت الحرج مع سريان فوق الحرج

كما ترى هنا فى الصورة

تسير المياه بعمق معين وتزيد من عمقها فجأة ثم تستمر فى السريان

الآن، الجانب الأيسر من هذه الصورة يمثل السريان فوق المستوي الحرج أما الجانب الأيمن يمثل السريان تحت المستوي الحرج

يحدث كلا منهما فى واحد من أشهر انواع التدفقات يدعى السريان فى القنوات المفتوحة

ما هو السريان فى القنوات المفتوحة؟ أسمعت به من قبل؟

انا متأكد من رؤيتك له

السريان فى القنوات المفتوحة نوع من التدفقات تكون فيه سطح الماء تحت الضغط الجوى مباشرة

تجري المياه بسبب تأثير الجاذبية وأشهر الأمثلة على السريان فى القنوات المفتوحة : الأنهار والجداول و كذلك القنوات التى حفرها الإنسان

كل تلك الأنواع من السريان فى القنوات المفتوحة تمتلك قدر معين من الطاقة يعرف باسم الطاقة النوعية

لذلك ربما تتسائلون الآن عن ماهية الطاقة النوعية

دعونا نعرف عنها المزيد

الطاقة النوعية هي الطاقة التدفق الكلية لكل وحدة لوزن السائل

وفي هذه الحالة السائل هو الماء

تتكون الطاقة النوعية من ثلاثة عناصر هم طاقة الحركة وعمق السريان و خط المرجع

عندما نقوم برسم بياني بين عمق السريان والطاقة النوعية

هذا ما نحصل عليه

الانحناء بالناحية اليمنى يمثل ارتفاع الطاقة النوعية مقارنة بعمق السريان

والخط المنقط يمثل العمق الحرج

العمق الحرج هو عمق السريان عندما تصل الطاقة النوعية لأقل مقدار

اذا كان عمق السريان أكبر من عمق الحرج للسريان، إذن يتضح أنه سريان أقل من الحرج

أما اذا كان عمق السريان أفل من العمق الحرج للسريان، فيسمي سريان فوق الحرج

لتحديد قيمة الطاقة النوعية؛ نجد أن هناك عمقان y1 و y2

على كل من الجانب فوق الحرج وتحته على التوالى

أما بالنسبة لنفس الطاقة، فدائما ما تكون السرعة فوق الحرجة أكبر من السرعة تحت الحرجة

هذا مثال لشرح نظرية القفزة المائية

العمق بجهة اليسار هو العمق فوق الحرج Y1

وعمق الجهة اليمني يمثل العمق تحت الحرج Y2

يطلق على Y1 و Y2 أيضا مسمى الأعماق المتتالية

لأنها يمثلان نفس الطاقة

بما أن السرعة فوق الحرجة دائما ما تمون أكبر من السرعة تحت الحرجة

لتعويض تلك الطاقة، يجب العمق Y1 ينبغي أن يتحول إلى العمق Y2

مما يعني أن العمق فوق الحرج Y1 يجب أن يتحول إلى العمق تحت الحرج Y2 بنفس الطاقة

تقفز المياة حرفيا

تعتمد تلك القفزة المائية على معيار يسمي عدد فرود

كلما زادت قيمة عدد فرود، تصبح القفزة ملحوظة بشكل اكبر

القفزة المائية التى تحدث فى حوضك يكون عدد فرود الخاص بها قليل

بينما القفزة التى قد تجدها فى مجرى مائي مثل النهر يكون عدد فرود الخاص بها كبير

شكرا لمشاهدة الفيديو