التيارات الهوائية فوق قمم السيارات والأسطح والجبال

التيارات الهوائية فوق قمم السيارات والأسطح والجبال

اكتشف ماذا يحدث عن القمة عندما يرتفع التيار الهوائي لأعلي
Discover what happens on top when a lateral stream of air turns up
التجهيزات Supplies :
1. أنبوب قلم فارغ أو ماصة عصائر .
2. قطعة من الورق قياسها 7.5 x 15 سم .
3. كوب زجاجي شفاف .
4. قطعة صغيرة من القطن أو الورق المجعد crumpled paper .
5. دلو bucket .
6. بالون صغير .
7. مروحة .
طريقة العمل :
قم بثني قطعة الورق عند المنتصف حول إصبعك لتصنع منها ما يشبه الجبل أو قمة السيارة ( أنظر الصورة ) , امسك طرف الورقة المثنية بعد وضعها فوق جسم مسطح كما بالصورة , ضع أنبوب القلم الفارغ فوق أحد طرفي الورقة المنخفض بالقرب من المنطقة المرتفعة ( النتوء bump ) كما بالصورة وانفخ عبر أنبوب القلم الفارغ , فماذا يحدث لقمة النتوء bump ؟
إذا كان الضغط عند النفق tunnel أسفل النتوء هو الضغط الجوي atmospheric pressure فوق ( لا يوجد تيار هوائي فوق قمة النتوء) , فماذا الذي تعتقد حول طبيعة الضغط الجوي عند قمة النتوء ؟
وما هي سرعة تيار الهواء هناك ( ضع قطعة القطن الصغيرة بعد تشكيلها في صورة كرة أو ضع قطعة الورق المجعدة فوق القمة باعتبارها مسبار probe ) , هل تدفق الهواء يكون أسرع عندما ينتقل من أسفل عند الأنبوب صاعداً لأعلي ؟
ضع الآن قطعة قطن صغيرة داخل الكوب الزجاجي , وضع الكوب فوق سطح مستوي ( مائدة مثلاً ) , ضع طرف مجفف الشعر hair dryer بالقرب من حافة الكوب كما بالصورة , شغل مجفف الشعر وحرك طرفه الذي يخرج منه الهواء لأعلي ولأسفل فيبدأ سريان تيار هوائي فوق حافة الكوب .
استبدل الآن الكوب الزجاجي بالدلو , الموضوع بجانبه البالون , واستبدل مجفف الشعر بالمروحة بحيث ينطلق الهواء من المروحة أسفل قمة الدلو , حرك المروحة لأعلي ولأسفل وشاهد ما يحدث ؟
يمكنك تغطية سطح الدلو بقطعة من ورق الجرائد بما يمثل سطح منزل , وشاهد تأثير الرياح الجانبية ؟
حقائق طريفة Fun Facts :
لكي يدور الهواء حول العوائق فإن تيار الهواء القادم لابد أن يغير اتجاهه , وهذا الأمر يتطلب قوة عمودية perpendicular تعمل علي توجيه تيار الهواء .
ولأن تيار الهواء يضرب العوائق , تنخفض سرعته ويزيد ضغطه محلياً ( تتحول الطاقة الحركية kinetic energy إلي طاقة ضغط pressure energy ) .
وفي هذه الحالة يتحول ضغط الهواء حول العائق بعيداً عن البقعة التي تضرب مباشرة بتيار الهواء القادم . إذا كانت الضغط عند هذه النقط أقل من الضغط الجوي , تتخلق قوي عمودية لتيار الهواء الذي يمكنه الانحناء , إضافة إلي أن عدم توازن الضغط عند العائق يسرع من تدفق تيار الهواء وتحركه نحو النقطة الأقل ضغطاً .
علي هذا تتحول طاقة الضغط Pressure energy إلي طاقة حركة kinetic energy ( تأثير برونولي Bernoulli's effect ) , تذكر أن العلم الموضوع فوق الصارية يتموج عندما تصدمه الرياح , إذ أنه في هذه الحالة يكون ضغط الهواء air pressure فوق الموجة ripple أقل لكي يتمكن تيار الهواء من الانحناء والعبور فوق الموجة ripple .
يصبح ضغط الهواء علي جانبي العلم قرب الموجة غير متساوي كما هو الحال في تجربة قطعة الورق السابقة , وبينما تتحرك الموجات في العلم بشكل عشوائي في جميع الاتجاهات يصفق العلم مع الرياح .