Downloaded 22 times
More Related Content
![Week5[1]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/week51-100920022922-phpapp01-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
fluid
- 1. 2-9 ของไหลSlide นี้จัดทำตามเนื้อหาของ หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม ๒ของ สสวท . กระทรวงศึกษาธิการ เผยแพร่เพื่อประโยชน์ต่อสังคมโดยไม่หวังผลกำไรหรือประโยชน์ทางการค้าใดๆ สำหรับคุณครูใช้สอนศิษย์ และสำหรับนักเรียนใช้อ่านประกอบการเรียน ศรัณยู อังศุสิงห์ ( [email protected])
- 2. ความหนาแน่น (Density)เป็นสมบัติเฉพาะตัวของสาร โดยทั่วไปจะหมายถึงความหนาแน่นมวล (mass density) หมายถึงปริมาณมวลสารในหนึ่งหน่วยปริมาตร สารปริมาตร V มีมวล m จะได้ ความหนาแน่นเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร น้ำมีความหนาแน่น 1,000 kg/m 3 ความหนาแน่นของสาร
- 3. ความหนาแน่นสัมพัทธ์ (RelativeDensity) หมายถึงอัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นของสารนั้นกับความหนาแน่นของสารอ้างอิง นิยมใช้น้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 4 องศาที่มีความหนาแน่น 1,000 kg/m 3 เป็นสารอ้างอิง สมัยก่อนเรียกความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ใช้น้ำเป็นสารอ้างอิง ว่า ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity)
- 4. ความดันในของเหลว ของเหลวที่บรรจุอยู่ในภาชนะ เราจะเห็นว่ามีแรงกระทำกับผนังของภาชนะทุกส่วนที่สัมผัสกับของเหลวถ้าเจาะรูภาชนะจะเห็นว่าของเหลวจะพุ่งออกมา จริงๆแล้วในของเหลวไม่ว่าจะพิจารณาที่พื้นที่ใด จะมีแรงมากระทำเสมอ ขนาดของแรงที่กระทำตั้งฉากต่อพื้นที่หนึ่งหน่วย เรียกว่า ความดัน (Pressure)
- 5. ความดันในของเหลว ให้ F เป็นแรงที่ของเหลวกระทำตั้งฉากกับพื้นที่ A P เป็นความดันที่เกิดจากของเหลวกระทำบนพื้นที่ A จะเขียนได้ว่า ความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นนิวตันต่อตารางเมตร ( N/m 2 ) หรือ Pascal (Pa) F A แรง F มาจากไหน จริงแล้วก็คือน้ำหนักของของไหล ที่อยู่เหนือพื้นที่ A นั่นเอง ถ้าอย่างนั้นที่ที่ลึก ก็จะมีแรง มากกว่าที่ตื้น ใช่หรือไม่
- 6. ความดันในของเหลวขึ้นกับความลึก ความดันในของเหลวมีค่าเพิ่มตามความลึก พิจารณาของเหลวที่มีความหนาแน่น อยู่นิ่งในภาชนะเปิดสู่บรรยากาศ W เป็นน้ำหนักของเหลวบนพื้นที่ A W = Mg = Ahg P 0 เป็นความดันบรรยากาศ ดังนั้นแรงที่อากาศกระทำต่อพื้นที่ A ด้านบนคือ P 0 A ของเหลวอยู่ในสภาวะสมดุล PA = P 0 A + Ahg P = P 0 + gh P 0 A PA
- 7. P =P 0 + gh ความดันในของเหลวที่มีความหนาแน่น ที่ระดับความลึก h จากผิวของเหลวที่บรรจุในภาชนะเปิดสู่บรรยากาศเท่ากับผลรวมของความดันบรรยากาศ P 0 กับปริมาณ gh ปริมาณ gh เป็นความดันเนื่องจากของเหลวที่ระดับลึก h ซึ่ง เกิดจากน้ำหนักของของเหลวเพียงอย่างเดียว ความดันนี้เรียกว่า ความดันเกจ (Gauge pressure) P g ผลรวมของความดันบรรยากาศกับความดันเกจ เรียกว่า ความดันสัมบูรณ์ (absolute pressure)
- 8.
- 9. เครื่องมือวัดความดัน แมนอมิเตอร์ (manometer) วัดความแตกต่างของความดันสองแหล่ง อาจวัดเทียบกับความดันยรรยากาศหรือความดันอื่นก็ได้ บารอมิเตอร์ (barometer) ใช้วัดความดันบรรยากาศ บารอมิเตอร์แอนีรอยด์ (aneroid barometer) วัดความดันอากาศ เครื่องวัดบูร์ดอง (bourdon Gauge) วัดความดันของไหลที่มีความดันสูง
- 10.
- 11. บารอมิเตอร์ P 0 เป็นความดันบรรยากาศ ถ้าของเหลวเป็นปรอท h=760 mm จะได้ P 0 = 1.01325 x 10 5 N/m 2
- 12.
- 13. เครื่องวัดความดันโลหิต ทำด้วยแมนอมิเตอร์ที่มีปรอทบรรจุอยู่ ปลายข้างหนึ่งทีท่อยางสวมต่อกับถุงอากาศและมีลูกยางสำหรับอัดอากาศเข้าถุงอากาศในการวัดความดันโลหิต จะพันถุงอากาศเข้ากับท่อนแขน อัดอากาศเข้าไปให้มากพอที่จะบีบเส้นเลือดไม่ให้เลือดไหลไปที่ปลายแขน จากนั้นจะเปิดลิ้นปล่อยอากาศในถุงออกช้าๆ และใช้หูฟังเสียงชีพจรที่เส้นเลือดใหญ่บริเวณแขนด้านหน้า เมื่อความดันอากาศในถุงเท่ากับความดันโลหิตในเส้นเลือด โลหิตจะเริ่มไหลสู่ปลายแขน ซึ่งจะได้ยินเสียงจากหูฟัง ความดันที่อ่านได้ในครั้งแรกจะเป็นความดันโลหิตสูงสุด (systolic pressure)
- 14. เครื่องวัดความดันโลหิต ความดันโลหิตสูงสุด (systolic pressure) เป็นความดันเส้นเลือดที่เกิดจากหัวใจบีบตัวส่งโลหิตไปเลี้ยงส่วนต่างๆของร่างกาย เมื่อค่อยๆปล่อยอากาศออกจากถุงไปเรื่อยๆ จนกระทั่งความดันอากาศในถุงเท่ากับความดันโลหิตในเส้นเลือดดำที่ไหลกลับเข้าหัวใจ คราวนี้เสียงที่ได้ยินในตอนแรกจะเงียบลง และจะอ่านค่าความดันโลหิตต่ำสุด (diastolic pressure) จากความสูงของปรอท ร่างกายคนปกติจะมีความดันโลหิต 120 – 80 มิลลิเมตรปรอท ( ความดันเกจ )
- 15. หลอดดูดเครื่องดื่ม เมื่อใช้หลอดดูดเครื่องดื่มทำให้อากาศในหลอดมีปริมาตรลดลง และทำให้ความดันอากาศในหลอดลดลงด้วย ความดันอากาศภายนอกซึ่งมากกว่าก็จะสามารถดันของเหลวขึ้นไปแทนที่อากาศในหลอดดูดจนกระทั่งของเหลวไหลเข้าปาก
- 16. แผ่นยางติดผนัง เมื่อออกแรงกดแผ่นยางติดผนังบนผิวเรียบ เช่นแผ่นกระจก อากาศที่อยู่ระหว่างแผ่นยางกับแผ่นกระจกจะถูกขับออก ทำให้บริเวณดังกล่าวเกือบเป็นสูญญากาศ อากาศภายนอกซึ่งมีความดันสูงกว่าก็จะกดแผ่นยางให้แนบติดบนผนังกระจก
- 17. กฎของพาสคัล (Pascals law) เมื่อเพิ่มความดันในของเหลวที่อยู่นิ่งในภาชนะปิด ความดันที่เพิ่มจะถูกถ่ายทอดไปยังทุกๆตำแหน่งในของเหลวรวมทั้งที่ผนังของภาชนะนั้นด้วย เมื่อออกแรง F 1 กดลูกสูบเล็กที่มีพื้นที่หน้าตัด A 1 ความดันในของเหลวจะเพิ่มขึ้นเท่ากับ F 1 /A 1 จากกฎของพาสคัล ที่ลูกสูบใหญ่จะมีความดันเพิ่มขึ้นเท่ากับ F 1 /A 1 ด้วย แต่ที่ลูกสูบใหญ่ความดันที่เพิ่มขึ้นเท่ากับ F 2 /A 2 การได้เปรียบเชิงกล
- 18. แรงลอยตัวและหลักของอาร์คิมีดีส วัตถุรูปทรงกระบอกสูง h พื้นที่หน้าตัด A จมอยู่ในของเหลวที่มีความหนาแน่น อยู่ในสภาวะสมดุล P 1 คือความดันของเหลวที่ผิวบน P 2 คือความดันของเหลวที่ผิวล่าง W คือน้ำหนักของวัตถุ V คือปริมาตรของวัตถุ = Ah h 2 h 1 h F 1 F 2 ของเหลวมีความหนาแน่น
- 19. แรงลอยตัวและหลักของอาร์คิมีดีส F 2-F 1 คือแรงที่เกิดขึ้นจากความแตกต่างของ ความดันของของเหลวที่ระดับความลึกต่างกัน เมื่อวัตถุอยู่ในสภาวะสมดุล แรงนี้จะเท่ากับ น้ำหนักของวัตถุ เรียกแรงนี้ว่า แรงลอยตัว จะเห็นว่าแรงลอยตัวมีค่าเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของวัตถุส่วนที่จมอยู่ในของเหลว นี่คือหลักของ Archimedes
- 20. ตัวอย่าง 9.5 บอลลูนยังไม่บรรจุแก๊สพร้อมกระเช้ามีมวล M kg ต้องบรรจุแก๊สฮีเลียมปริมาตรเท่าไร บอลลูนจึงจะลอยนิ่งในอากาศบริเวณผิวโลกได้พอดี แรงลอยตัว = น้ำหนักฮีเลียม + น้ำหนักบอลลูนพร้อมกระเช้า ให้ V เป็นปริมาตรฮีเลียมที่บรรจุ air gV = He gV + Mg air V = He V + M V = M/( air - He )
- 21. ตัวอย่าง 9.6 นำวัตถุก้อนหนึ่งใส่ลงในน้ำ ปรากฎว่าวัตถุลอยน้ำโดยมีปริมาตรส่วนที่จมในน้ำเป็น n เท่าของปริมาตรวัตถุ (0<n<1) ความหนาแน่นของวัตถุนี้เป็นกี่เท่าของความหนาแน่นของน้ำ ให้ V เป็นปริมาตรของวัตถุ แรงลอยตัว = น้ำหนักของวัตถุ water g ( n V) = object g V n water = object ความหนาแน่นของวัตถุมีค่าเท่ากับ n เท่าของความหนาแน่นของน้ำ
- 22. ตัวอย่าง 9.7 ชั่งมงกุฎในอากาศอ่านน้ำหนักได้ 8.5 N ชั่งในน้ำอ่านน้ำหนักได้ 7.7 N มงกุฎทำด้วยทองคำบริสุทธิ์หรือไม่ ถ้าความหนาแน่นของทองคำบริสุทธิ์เท่ากัน 19.3x10 3 kg m -3 ชั่งในอากาศได้ 8.5 N แสดงว่ามงกุฎมีมวล 8.5/g ให้มงกุฎมีปริมาตร V ชั่งในน้ำ แรงลอยตัว + แรงดึงของเครื่องชั่ง = น้ำหนัก water gV + 7.7 = 8.5 V = 0.8/( water g) ความหนาแน่นมงกุฎ = มวล / ปริมาตร = (8.5/g)/(0.8/( water g)) = 8.5 water g/0.8g = 10.6x 10 3 kg m -3 ไม่ใช่ทองคำบริสุทธิ์
- 23. ความตึงผิว แมลงตัวเล็กๆ วิ่งหรือยืนบนผิวน้ำได้หรือ ใบมีดโกนลอยบนผิวน้ำได้ทั้งๆที่ทำด้วยวัสดุที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ แสดงว่าต้องมีแรงที่ไม่ใช่แรงลอยตัวมากระทำแล้วช่วยพยุงขาแมลงหรือใบมีดโกนไว้ แรงนี้เป็นแรงระหว่างโมเลกุลของน้ำที่ผิวน้ำดึงกันไว้ทำให้ผิวน้ำราบเรียบและตึง จึงเรียกว่า แรงดึงผิว (surface tension) แรงดึงผิวของของเหลวมีทิศทางขนานกับผิวของของเหลวและตั้งฉากกับของที่ของเหลวสัมผัส
- 24. ความตึงผิว ให้ หมายถึงความตึงผิว F เป็นขนาดของแรงดึงผิว L เป็นความยาวผิวสัมผัส เท่ากับสองเท่าของความยาวเส้นลวด F/L หน่วยเป็น N/m ถ้าแรง F ทำให้ลวดเคลื่อนที่ไป x W=F x= L x = A W/ หน่วยเป็น J/m 2 F แรงดึงผิว แรงดึงผิว
- 25.
- 26. การซึมตามรูเล็ก (capillary action)
- 27. ความหนืด (viscosity)ของไหลที่มีความหนืดมากจะมีแรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุในของไหลนั้นมาก แรงต้านการเคลื่อนที่อันเนื่องมาจากความหนืดของของไหลเรียกว่า แรงหนืด (viscous force) แรงหนืดที่กระทำต่อวัตถุขึ้นอยู่กับขนาดความเร็วของวัตถุและแรงนี้มีทิศตรงกันข้ามกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ
- 28. การเคลื่อนที่ของลูกกลมโลหะในกลีเซอรอล ความเร็ว เวลาเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว W W F+F B F+F B
- 29. กฎของสโตกส์ แรงหนืดของของไหลที่กระทำกับวัตถุทรงกลม รัศมี r F = 6 nrv n คือความหนืดของของไหล หน่วยเป็น Ns/m 2 หรือ Pa s ในอดีตหน่วยของความหนืดคือ Poise (P) 1 Pa s = 10 P
- 30. พลศาสตร์ของไหล ต่อไปจะศึกษาเรื่องของไหลที่มีการเคลื่อนที่ ของไหลอุดมคติ มีคุณสมบัติดังนี้ มีการไหลอย่างสม่ำเสมอ (steady flow) มีการไหลโดยไม่หมุน (irrotational flow) มีการไหลโดยไม่มีแรงต้านทายเนื่องจากความหนืด (nonviscous flow) ไม่สามารถอัดได้ (incompressible flow)
- 31. สมการความต่อเนื่อง (TheEquation of Continuity) เป็นไปตามหลักการอนุรักษ์มวล ผลคูณระหว่างพื้นที่หน้าตัดกับอัตราเร็วของของไหลอุดมคติไม่ว่าจะอยู่ที่ตำแหน่งใดในหลอดการไหลจะมีค่าคงตัวเสมอ A 1 v 1 = A 2 v 2
- 32. สมการของแบร์นุลลี (Bernoullis Equation) เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ผลรวมของความดัน พลังงานจลน์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร และพลังงานศักย์โน้มถ่วงต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ณ ตำแหน่งใดๆ ภายในท่อที่ของไหลผ่าน มีค่าคงตัวเสมอ ค่าคงตัว
- 33.
- 34. จงหาความเร็ว V1 ถ้าเปิดฝาบน P = P 0 จะได้ว่า
- 35.
- 36.
- 37.