تسجيل الدخول

تسجيل

لفائف حبل سائلة (ظاهرة لفائف الحبل السائل: التواء الموائع اللزجة المرنة عند الاصطدام)

المؤلف:  سيرك الفيزياء الطائر

المصدر:  جيرل ووكر

الجزء والصفحة:  ص311

2025-08-06

649

عند صبّ العسل على شريحة خبز وضبط ارتفاع الصبّ من الممكن أن تجعل تيار العسل على الخبز (انظر شكل 19-2) . الموائع الأخرى تلتف أيضًا على نفسها عند صبها بالطريقة الصحيحة. على سبيل المثال، يلتف تيار عريض من خليط الكيك للخلف والأمام مُكوِّنًا طَيَّاتٍ تُشبه شريط ربط الهدايا. فما الذي يُسبب هذا السلوك؟

شكل 19-2: بند 2-62: العسل يلتف كما يلتف الحبل.

الجواب : الموائع التي تلتف كالحبل» أو «تلتف كالشريط» تتّسم بأنها مطاطية لزجة؛ أي تتّسم باللزوجة والمرونة معًا. وعند صبّ العسل من ارتفاع مناسب فإنه يلتفُ كالحبل أو كالشريط، والسبب في ذلك يعود لعاملين:

(1) عندما يصل التدفق إلى كتلة العسل الموجود على الخُبز فإنَّ السرعة العالية واللزوجة العالية تمنعه من التدفق داخل الكتلة؛ ومن ثُمَّ يتباطأ فجأةً بسبب الاصطدام بالكتلة مما يضغط على التيار المتدفق. (2) يُصبح التدفق رفيعًا أثناء سقوطه ويصل إلى كتلة العسل إما في صورة تيار أسطواني رفيع أو شريط عريض رفيع. وإذا كان التيَّار رفيعًا بقدر كافٍ فإن الضغط عليه يجعله يلتفَّ نحو أحد الجوانب. ويستمرُّ التيار الأسطواني في الانحناء حتى يُصبح دائريًّا مُكوِّنًا لفةً قد تكون مُجوّفة من الداخل. أما التيار العريض فينثني للخلف والأمام، وأثناء الانحناء عند أحد الجوانب يسحبه ترابطه إلى المركز مرة أخرى حيث ينحني بعد ذلك في الاتجاه المعاكس، وهكذا. وفي المعتاد يُسفر السقوط من ارتفاع عالٍ عن زيادة معدل الالتفاف أو الانثناء، لكن التأثير يختفي إذا كان السقوط من مسافة شديدة الارتفاع؛ لأن المائع ينزل عندها من الوعاء دفعة واحدة بدلا من التدفق بسلاسة في صورة تيار.