تأثير كواندا

2026-08-05

تأثير كواندا لتدفق المياه

عادةً ما يتم توضيح تأثير كواندا باستخدام تدفق الماء، وذلك لسببين. الأول هو أن تدفق الماء مرئي، والثاني هو أن تأثير كواندا لتدفق الماء يكون أكثر وضوحًا بكثير من تأثيره لتدفق الهواء.

هناك عنصر من التضليل هنا، لأن تأثير كواندال لتدفق الماء في الهواء يُشبه تأثير تدفق الهواء، لكن المبدأ مختلف تمامًا. يرجع سبب ميل تدفق الماء في الهواء نحو الجدار الصلب إلى وجود امتزاز بين الماء والجدار، بالإضافة إلى وجود توتر سطحي على سطح الماء المتدفق. يؤدي التأثير المُجتمع لهاتين القوتين إلى سحب الماء "نحو" الجدار، وهو ما يُمكن فهمه على أنه امتصاص للماء من قِبل الجدار الصلب.

نعلم أن الماء يتمتع بتوتر سطحي عالٍ للغاية، لذا فإن تأثير كواندا واضح للغاية، على سبيل المثال، عندما تصب النبيذ، إذا لم تصبه بسرعة كافية، فسوف ينساب النبيذ على جانب الزجاجة، وسيدور الماء 180 درجة، متحديًا الجاذبية.

إن تأثير كواندا، الناجم عن الامتزاز والتوتر السطحي، ليس محور نقاشنا، ولكننا سنركز على تأثير كواندا الموجود في نفس السائل، سواء كان غازًا أو سائلًا، ولكن لا يوجد سطح حر، أي لا يوجد توتر سطحي.

تأثير كواندا لتدفق الهواء

توجد ظاهرة كواندا في تدفق الهواء أيضًا، ولكن على عكس تدفق الماء في الهواء، لا يوجد تجاذب بين الغازات، بل ضغط فقط. لذلك، لا يوجد ما يُسمى بـ "السحب" في الغاز، بل إن الشعور بـ "السحب" ناتج في الواقع عن الضغط الجوي.

لكن الجدران لا تزال قادرة على امتصاص الغاز، مما يُحدث تأثير كواندا. وبطبيعة الحال، بسبب انخفاض الضغط قرب الجدار، ينتقل تدفق الهواء عبر الغلاف الجوي الخارجي.

يمكن استخدام القوة المركزية لتفسير انخفاض ضغط الغاز بالقرب من الجدار. فعندما يتدفق الغاز على طول جدار منحني، يتحرك التدفق في مسار منحني، مما يستلزم وجود قوة مركزية. ولأن الغاز لا يتعرض لسحب، فإن هذه القوة المركزية لا يمكن توفيرها إلا من خلال الضغط داخل الغاز. ويخضع تدفق الهواء على الجانب البعيد عن الجدار للضغط الجوي، لذا يجب أن يكون الضغط على الجانب القريب من الجدار أقل من الضغط الجوي لتكوين القوة المركزية.

تأثير كواندا

تُعزى ظاهرة كواندا في التدفق إلى لزوجة الغاز. إذ ينشأ احتكاك بين جدران النفث والهواء، وينتج هذا الاحتكاك عن لزوجة الغاز. ويحمل النفث باستمرار الهواء الساكن المحيط به، مما يُخفض الضغط الجوي. لكن هذا الانخفاض في الضغط ضئيل للغاية. فكم هو ضئيل؟ لن يُخفض نفث هواء بسرعة 30 مترًا في الثانية الضغط المحيط إلا بمقدار 0.5 باسكال تقريبًا. هذا الانخفاض في الضغط غير كافٍ لجذب التدفق نحو الجدار، وبالتالي إحداث ظاهرة كواندا ملحوظة. مع ذلك، بمجرد وجود الجدران، يتضاعف الضغط السلبي.

عند وجود جدار على أحد جانبي تيار الهواء، وبسبب هذا الحاجز، وبعد أن يسحب التيار جزءًا من الهواء، لا يحصل المكان الأصلي على كمية كافية من الهواء، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط الموضعي، وبالتالي يتجه تدفق الهواء نحو الجدار نتيجةً لعدم توازن الضغط على الجانبين. بعبارة أخرى، يُعاد ملء الجزء المسحوب من الهواء بواسطة التيار نفسه.

عندما ينحني الجدار للخارج، تتشكل منطقة راكدة مؤقتة بين التدفق والجدار، بافتراض أن التدفق أفقي في البداية. يستمر الهواء المتدفق في سحب الهواء من هذه المنطقة الراكدة، ويقترب تيار النفث تدريجيًا من الجدار. أخيرًا، عندما تتساوى قوة الجذب المركزي الناتجة عن فرق الضغط على جانبي تيار النفث مع درجة انحناء التيار، يصل التدفق إلى حالة التوازن، ويتدفق تيار النفث على طول الجدار المنحني.

أهمية تأثير كواندا

يُعد تأثير كواندا (أو تأثير كواندا) العامل الرئيسي في توليد قوة الرفع في جناح الطائرة، حيث ينتج هذا الرفع بشكل أساسي عن سحب السطح العلوي للهواء إلى الأسفل.

كان هنري كواندا مخترعًا وعالم ديناميكا هوائية رومانيًا، وهو أول من استخدم تأثير كواندا. إن اختراع الطائرة هو ثمرة جهود العديد من الأشخاص، ولا يُنسب الفضل فيه إلى شخص واحد، ويُنسب الفضل الأكبر في التطبيق العملي إلى الأخوين رايت، بينما يُرجح أن يكون كواندا رائدًا في النظرية.

كان كواندا أيضًا رائدًا في مجال الطائرات النفاثة، ويُعتقد أنه في عام 1910 نجح كواندا في قيادة طائرة تسمى كواندا-1910.

الطائرة ليست طائرة نفاثة بمحرك نفاث، بل هي بلا مروحة، ولها أنبوب سميك في مقدمتها يدفع الهواء. مصدر قوة الدفع هو مروحة طرد مركزي، تُوجّه الهواء من خلالها إلى الخلف لتوليد قوة الدفع.

لقد بالغت في تفسير الأمور.

يمكن استخدام تأثير كواندا لزيادة قوة الرفع للطائرات، لكن هذه الطرق غالبًا ما تختلط ببعض الخرافات العلمية. على سبيل المثال، هذه طائرة تُسوَّق على أنها تستخدم تأثير كواندا لزيادة قوة الرفع. يمكن للمروحة أن تُبقيها مُحلقة، ولكن تم تزويدها بغطاء أسفل المروحة، يُزعم أنه يستخدم تأثير كواندا لدفع المزيد من الهواء لأسفل لزيادة قوة الرفع. في الواقع، هذا غير مُجدٍ اقتصاديًا، لأن الغطاء يعمل عادةً كحاجز أمام تدفق الهواء، مما يُقلل من قوة الرفع.