تعلّم حساب فقد الطاقة في القفزة الهيدروليكية
تبدد القفزة الهيدروليكية طاقة ميكانيكية رغم إمكان ربط العمقين بموازنة الزخم. وفي قناة أفقية مستطيلة يمكن كتابة الفقد مباشرةً باستخدام العمقين المترافقين.
ماذا يقول القانون؟
اطرح y₁ من y₂، ثم كعّب زيادة العمق واقسم على 4y₁y₂. يجعل البسط التكعيبي القفزة الأقوى تفقد ارتفاعاً أكبر بنسبة غير خطية.
افهم الرموز بلغة بسيطة
- y₁
- العمق قبل القفزة
العمق قبل القفزة. يزيد عمق المصب على عمق المنبع في القفزة الهيدروليكية الممثلة.
mالمتر وحدة طول؛ 1 m = 1000 mm.
- y₂
- العمق بعد القفزة
العمق بعد القفزة. يزيد عمق المصب على عمق المنبع في القفزة الهيدروليكية الممثلة.
mالمتر وحدة طول؛ 1 m = 1000 mm.
- ΔE
- الناتج المطلوب
فقد الطاقة في القفزة الهيدروليكية. يعطي الارتفاع المكعب مقسوماً على حاصل العمقين أمتاراً من فقد الطاقة.
m
وحّد الوحدات أولاً
يستخدم العمقان المتر. تكون وحدة البسط m³ والمقام m²، فيتبقى فقد ارتفاع بالمتر. وليس هذا معدل تصريف أو نسبة مئوية من الطاقة الكلية.
الافتراضات قبل الحساب
استخدم عمقين مترافقين موجبين مع y₂ > y₁ من القفزة نفسها في قناة مستطيلة، مع تصريف ثابت وقاع أفقي وشغل خارجي مهمل عبر القفزة.
لنحلّ مثالاً معاً
اقرأ المعطيات، واتبع كل عملية، ثم افحص معنى النتيجة.
اقرأ المعطيات التالية كمسألة دراسية واحدة. احسب المطلوب وفسّر النتيجة بوحدة الخرج، ثم اتبع الخطوات قبل الانتقال إلى المثال الثاني.
- y₁ · العمق قبل القفزة
- 0.5 m
- y₂ · العمق بعد القفزة
- 2 m
أوجد ارتفاع الماء عبر القفزة
يزيد عمق المصب على عمق المنبع في القفزة الهيدروليكية الممثلة.
(2)-(0.5) = 1.5 mكوّن مقام حاصل ضرب العمقين
استخدم العمقين المترافقين الموجبين والمعامل العددي أربعة.
4 × (0.5) × (2) = 4 m²احسب الارتفاع المبدد
يعطي الارتفاع المكعب مقسوماً على حاصل العمقين أمتاراً من فقد الطاقة.
(1.5)^3 ÷ (4) = 0.84375 m
هل تبدو نتيجة المثال منطقية؟
عندما يقترب العمقان المترافقان من التساوي يقترب الفقد الممثل من الصفر. وضرب العمقين في المعامل نفسه يضرب فقد الارتفاع في ذلك المعامل.
مثال ثانٍ مشروح — معطيات مختلفة
في المسألة الثانية تتغيّر بعض المعطيات. توقّع اتجاه تغيّر الناتج، ثم احسبه من المعطيات الجديدة دون إعادة استخدام إجابة المثال الأول.
- y₁ · العمق قبل القفزة
- 0.4 m
- y₂ · العمق بعد القفزة
- 1.6 m
أوجد ارتفاع الماء عبر القفزة
يزيد عمق المصب على عمق المنبع في القفزة الهيدروليكية الممثلة.
(1.6)-(0.4) = 1.2 mكوّن مقام حاصل ضرب العمقين
استخدم العمقين المترافقين الموجبين والمعامل العددي أربعة.
4 × (0.4) × (1.6) = 2.56 m²احسب الارتفاع المبدد
يعطي الارتفاع المكعب مقسوماً على حاصل العمقين أمتاراً من فقد الطاقة.
(1.2)^3 ÷ (2.56) = 0.675 m
جرّب قيمك الآن
غيّر قيمة أو وحدتها؛ تعرض الطريقة نفسها حسابك خطوة بخطوة.
تتحدّث النتيجة عند الحساب فقط، ويبقى المثال المشروح أعلاه دون تغيير.
دورك الآن — اختبر فهمك
حلّ هذه المسألة المستقلة بنفسك باستخدام القيم أدناه فقط؛ فمعطيات المثالين المشروحين مختلفة. اكتب الناتج المطلوب بالوحدة التي تختارها.
- y₁ · العمق قبل القفزة
- 0.6 m
- y₂ · العمق بعد القفزة
- 2.4 m
أوجد: تعلّم حساب فقد الطاقة في القفزة الهيدروليكية
تلميح دون كشف الإجابة
اطرح y₁ من y₂، ثم كعّب زيادة العمق واقسم على 4y₁y₂. يجعل البسط التكعيبي القفزة الأقوى تفقد ارتفاعاً أكبر بنسبة غير خطية.
يستخدم العمقان المتر. تكون وحدة البسط m³ والمقام m²، فيتبقى فقد ارتفاع بالمتر. وليس هذا معدل تصريف أو نسبة مئوية من الطاقة الكلية.
اعرض حل التدريب كاملاً
قارن الخطوات بحلك؛ عرض الحل لا يضع علامة إكمال للدرس.
أوجد ارتفاع الماء عبر القفزة
يزيد عمق المصب على عمق المنبع في القفزة الهيدروليكية الممثلة.
(2.4)-(0.6) = 1.8 mكوّن مقام حاصل ضرب العمقين
استخدم العمقين المترافقين الموجبين والمعامل العددي أربعة.
4 × (0.6) × (2.4) = 5.76 m²احسب الارتفاع المبدد
يعطي الارتفاع المكعب مقسوماً على حاصل العمقين أمتاراً من فقد الطاقة.
(1.8)^3 ÷ (5.76) = 1.0125 m
تجنّب الخطأ الشائع
لا تستبدل التكعيب بالتربيع، ولا تأخذ القيمة المطلقة لإخفاء عكس تسميتي المنبع والمصب. يكون فقد الطاقة موجباً في اتجاه القفزة المختار.
متى تصلح الطريقة، وما حدودها؟
تتحقق الحاسبة من ترتيب العمقين، لكن عمقين اعتباطيين لا يصبحان تلقائياً زوجاً مترافقاً متوافقاً فيزيائياً. تحقق من توافق الزخم باستخدام بيانات الجريان. ولا يصف التعبير تمدد أنبوب أو قفزة مائلة غير مستطيلة دون تعديل.
للدراسة والفهم، لا لاعتماد منشأ حقيقي أو عملية في الموقع أو تصميم. تتطلب الأعمال الفعلية الكود والملحق الوطني الصحيحين ومراجعة مهنية.
فهمت فكرة. واصل التعلّم.
تُحفظ العلامة الاختيارية في هذا المتصفح فقط. هي ملاحظة تقدّم شخصية وليست شهادة.
المصادر وللمزيد من القراءة
تفتح المراجع في تبويب جديد وتشرح المبادئ الأساسية. النص التعليمي والأمثلة هنا من إعداد SimpleFlick؛ ولا يعني الاستشهاد اعتماد الجهات المصدر لهذه الحاسبة.
موضوع القراءة: فقد الطاقة في القفزة الهيدروليكية. مبادئ قياس المياه؛ ولأجهزة التصريف اقرأ فصول الفتحات والهدارات وشروط التركيب وقياس الرأس، لا معادلة المعامل وحدها.
- U.S. Bureau of Reclamation — Water Measurement Manual, 3rd edition (1997; revised reprint 2001)
- Dawei Han, University of Bristol — Concise Hydraulics (2008, Ventus Publishing)
آخر تحديث للدرس: · فُحص المثالان والمسألة التدريبية المستقلة مقابل تنفيذ عددي مستقل عالي الدقة. يتحقق ذلك من الحساب للنموذج المحدد، ولا يُعد اعتماداً هندسياً.