الموائع
أنبوب فنتوري
راقب التدفق يتسارع في الحلق الضيق — يهبط الضغط (برنولي).
أنبوب فنتوري — محاكاة الموائع تفاعلية. راقب التدفق يتسارع في الحلق الضيق — يهبط الضغط (برنولي). مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
تأثير برنولي
في أنبوب فنتوري يتسارع المائع في الحلق الضيق فيهبط الضغط.
يشترط انحفاظ الكتلة تدفقًا أسرع حيث المقطع أصغر. تربط معادلة برنولي السرعة الأعلى بالضغط الأدنى في الحلق.
- A₁v₁ = A₂v₂
- P + ½ρv² = ثابت
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
يتدفق ماء في أنبوب يضيق في منتصفه، كخرطوم حديقة تضع إبهامك على طرفه. ماذا يحدث لضغط الماء في المقطع الضيق؟
توقعات للموازنة
- يزداد الضغط في المقطع الضيق لأن الماء أكثر انضغاطًا.
- ينقص الضغط في المقطع الضيق لأن الماء يتسارع.
- يبقى الضغط كما هو في المجمل — السرعة وحدها تتغير.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- مساحة المقطع الواسع A₁ (m²)
- مساحة الحلق A₂ (m²)
- سرعة المدخل v₁ (m/s)
ما تقيسه:
- سرعة الحلق v₂ (m/s)
- تغير الضغط ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة فنتوري واضغط إعادة. ماء يتدفق بانتظام عبر أنبوب بمقطع واسع (A₁) وحلق ضيق (A₂).
- فعّل قراءتي سرعة الحلق وهبوط الضغط.
- اضبط مساحة المقطع الواسع ومساحة الحلق وسرعة المدخل لكل تجربة، وسجل قراءتي سرعة الحلق وهبوط الضغط.
المعادلة الحاكمة
معادلة الاتصالية — A₁·v₁ = A₂·v₂
لمائع غير قابل للانضغاط في أنبوب، يجب أن يكون معدل التدفق (المساحة × السرعة) هو نفسه في كل مكان على امتداد الأنبوب: A₁v₁ = A₂v₂. تضييق الأنبوب يفرض على المائع التسارع.
معادلة برنولي — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
على امتداد خط انسياب أفقي، يبقى ضغط المائع زائد طاقته الحركية لكل وحدة حجم ثابتًا: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². حيث تزداد السرعة يجب أن ينخفض الضغط تعويضًا.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب v₂ = A₁v₁/A₂ من الاستمرارية، ثم ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) من معادلة برنولي. قارن كليهما بالقراءتين — تخرج ΔP سالبة، وهو شكل «هبط الضغط عند الخنق» كعدد بإشارة.
- بلغة انحفاظ الطاقة، اشرح لماذا يجب أن يهبط ضغط المائع حيث تزداد سرعته في أنبوب أفقي.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تستخدم المكربنات وبخاخات العطر تأثير فنتوري لسحب مائع ثانٍ عند الحلق الضيق. ببيانات تغير الضغط، اشرح لماذا تستطيع منطقة الضغط المنخفض هناك سحب سائل صاعدًا عبر أنبوب جانبي.
- تستخدم تجربة الجناح نموذج الاتصالية وبرنولي نفسه بهواء بدل الماء. أتتوقع فرق ضغط أكبر أم أصغر عند السرعات والمساحات نفسها؟ ولماذا؟
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- أهلًا بك في أنبوب فنتوري
- اضغط تشغيل
- حلق سريع وضغط منخفض
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.