ما هو مبدأ برنولي

مبدأ برنولي ينص على أن الضغط للسائل يرتفع مع انخفاض سرعته ، وبمعنى علمي يقل الضغط بازدياد السرعة .سمي بمبدأ برنولي أو "قانون برنولي" نسبةً إلى عالم الرياضيّات السويسري الشهير " دانيال برنولي" ، والذي قام بتطوير هذا القانون في القرن الثامن عشر للميلاد ، وتستخدم هذه القاعدة عند البدء بتصميم أجنحة الطائرة ، بحيث يعطى إنحناءة عند السطح العلوي للجناح ، بحيث تجعل الهواء ينساب على السطح بسرعةٍ أكبر من سرعة الهواء عند السطح السفلي له ، وبالتالي يكون الضغط للهواء في الجزء الأسفل للجناح أكبر من الجزء الأعلى منه ، وهنا تحلق الطائرة للأعلى بسهولةٍ ويسر .

ولا يقتصر تطبيق هذا المبدأ في صناعة الطائرات فقط بحيث يركز على قوّةِ الرفع فيها ، ولكن عمليّة صناعة الطائرات هي أحد تطبيقات هذا المبدأ .

وينص المبدأ أو قانون برنولي على أن الطاقة تبقى في الموائع المتحركة سواء كانت تلك الموائع "سائلة أو غازيّة" ، فإن كانت حركة المائع أفقيّة يقل الضغط بازدياد سرعته ، ويزداد الضغط كلّما قلت السرعة ، وعلى سبيل المثال تكون الحركة الأفقيّة للماء في أنبوبٍ ضيق ، أسرع من حركته في الجزء الأوسع من ذات الأنبوب . والقاعدة هي :

القوة = المساحة x الضغط .

بمعنى أن قانون الرفع = مساحة جناحي الطائرة x فرق الضغط . ومن هنا نصل الى نص معادلة برنولي وهي :

مجموع الضغط و الطاقة الحركيّة للمائع وطاقة الوضع الكامنة في وحدة الحجم من المائع تساوي مقداراً ثابتاً .

ومن التطبيقات أيضاً على هذا المبدأ بالإضافة للتطبيق الأهم وهو الطائرات وطرق تصميم الأجنحة وفقاً للمبدأ ، أيضاً تطبيقات المرذاذ أو (البخاخ) في علب العطور أو المبيدات الحشرية .

وأيضاً(كاربوريتور) السيّارات يعمل بنفس مبدأ عمل المرذاذ .

وللحديث المفصل عن استخدام مبدأ برنولي في صناعة أجنحة الطيران ، علينا التعرف أولاً على نظريّة الطيران والتي تتحكم فيها أربعةِ قوى وهي :

1. قوّة الدفع : والتي تتولد من خلال المحرك ، بحيث يدفع الهواء للخلف ، لينتج قوة معاكسة تدفع بالطائرة إلى الأمام .

2. قوّة المقاومة : وتتجه هذه القوة للخلف ، وتقاوم الحركةَ للأمام .

3. قوّة الوزن : (قوّة الجاذبيّة الأرضيّة) ، والناتجة عن كتلة الطائرة والإتجاه لها هو مركز الأرض .

4. قوّة الرفع : وتتولد من جناح الطائرة ، واتجاهها عامودي لسطح الجناح .

فعندما تكون قوّة الوزن وقوّة الرفع يعملان في اتجاهين متعاكسين ومتساويين ، تبقى الطائرة في حالة توازنٍ في الهواء ، بحيث تحافظ على مسارها في الهواء فلا ترتفع ولا تنخفض ، وتحافظ على ثبات سرعتها . ويسمى الشكل الهندسي لجناح الطائرة ب " الحامل " ، وتمت تصميمه وفق مبدأ برنولي ، ومن أهم خصائصه الهندسيّة بأنه يقوم على إجبار الهواء على الإنتقال مسافةٍ أطول فوق الجناح من المافة التي يمر بها أسفله ، وبسبب هذا التفاوت في المسافتين ينتج تفاوت في سرعةِ الهواء أعلى و أسفل الجناح مما يحدث تفاوت للضغط وفق مبدأ برنولي في السوائل .

المراجع :

ملتقى الفيزيائيين العرب .

المعرفة .

ويكبيديا ، الموسوعة الحرة .

منتديات ستار تايمز ، أرشيف العلوم الهندسيّة .