20
เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืÉองของไหล เรียบเรียงโดยครูบุญเกิด ยศรุ่งเรือง www.krukird.com หน้า 1 บททีÉ 17 ของไหล 17.1 ความหนาแน่น ( Density ) ความหนาแน่น เป็นสมบัติเฉพาะตัวของสสารแต่ละชนิด หาได้จากอัตราส่วนระหว่างมวลต่อปริมาตร หน่วยความหนาแน่นคือ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร นิยมเขียนแทนด้วยอักษรกรีก ( อ่านว่า rho ) ความ หนาแน่นเป็นปริมาณสเกลาร์ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ (Relative density) เป็นความหนาแน่นของสารนัÊนเทียบกับความหนาแน่นของ สารอ้างอิง m แทน มวลของสาร ( kg ) V แทน ปริมาตรของสาร ( m 3 ) แทน ความหนาแน่นของสาร ( kg / m 3 ) = V m ………………………………..(17.1) แบบฝึกหัด 17.1 1. นํÊาประปาทีÉอยู่ในถังมีมวล 20 กิโลกรัม วัดปริมาตรได้ 0.02 ลูกบาศก์เมตร อยากทราบว่านํ Ê าประปา มีความหนาแน่นเท่าใด 2. ปรอทมีความหนาแน่น řś.Ş × 10 3 kg/m 3 จะมีความหนาแน่นสัมพัทธ์เท่าใด 3. อะลูมิเนียมมีความหนาแน่น 2.7 × 10 3 kg/m 3 เบนซินมีความหนาแน่น 0.9 × 10 3 kg/m 3 อะลูมิเนียม มีความหนาแน่นสัมพัทธ์กับเบนซินเท่าใด 17.2 ความดันในของเหลว แรงดัน ( Force , F ) ผลคูณระหว่างความดันกับพืÊนทีÉ ๆ ถูกแรงกระทํา แรงดันเป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็นนิวตัน ความดัน ( Pressure , P ) คืออัตราส่วนระหว่างแรงทีÉกระทําต่อพืÊนทีÉ ๆ ถูกแรงกระทําโดยพืÊนทีÉนัÊน ต้องตัÊงฉากกับแรงกระทําด้วยความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นนิวตันต่อตารางเมตรหรือพาสคัล (Pa) ให้ F แทน แรงทีÉกระทํา ( N ) A แทน พืÊนทีÉทีÉถูกแรงกระทําและตัÊงฉ ากกับ F ( m 2 ) P แทน ความดัน ( N / m 2 ) P = A F ………………………………..(17.2) เพิÉมเติม 1. ในทางอุตุนิยมวิทยาใช้หน่วยเป็น Bar เมืÉอ 1 Bar = 10 5 พาสคัล (Pa) 2. ในบางครัÊงความดันอ่านเป็นบรรยากาศ โดยทีÉ 1 บรรยากาศ = 1.013 × 10 5 N / m 2 3. 1 บรรยากาศ ( atm ) = 760 มิลลิเมตรปรอท ( torr ) = 14.7 lb/in 2

บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 1

บทท 17 ของไหล

17.1 ความหนาแนน ( Density )

ความหนาแนน เปนสมบตเฉพาะตวของสสารแตละชนด หาไดจากอตราสวนระหวางมวลตอปรมาตร

หนวยความหนาแนนคอ กโลกรมตอลกบาศกเมตร นยมเขยนแทนดวยอกษรกรก ( อานวา rho ) ความ

หนาแนนเปนปรมาณสเกลาร

ความหนาแนนสมพทธ (Relative density) เปนความหนาแนนของสารน นเทยบกบความหนาแนนของ

สารอางอง

m แทน มวลของสาร ( kg )

V แทน ปรมาตรของสาร ( m 3)

แทน ความหนาแนนของสาร ( kg / m 3 )

= Vm

………………………………..(17.1)

แบบฝกหด 17.1

1. น าประปาทอยในถงมมวล 20 กโลกรม ว ดปรมาตรได 0.02 ลกบาศกเมตร อยากทราบวาน าประปา

มความหนาแนนเทาใด

2. ปรอทมความหนาแนน . × 103 kg/m3 จะมความหนาแนนสมพทธเทาใด

3. อะลมเนยมมความหนาแนน 2.7 × 103 kg/m3 เบนซนมความหนาแนน 0.9 × 103 kg/m3 อะลมเนยม

มความหนาแนนสมพทธกบเบนซนเทาใด

17.2 ความดนในของเหลว

แรงดน ( Force , F ) ผลคณระหวางความดนกบพนท ๆ ถกแรงกระทา แรงดนเปนปรมาณเวกเตอร

มหนวยเปนนวตน

ความดน ( Pressure , P ) คออตราสวนระหวางแรงทกระทาตอพนท ๆ ถกแรงกระทาโดยพนทน น

ตองต งฉากกบแรงกระทาดวยความดนเปนปรมาณสเกลาร มหนวยเปนนวตนตอตารางเมตรหรอพาสคล(Pa)

ให F แทน แรงทกระทา ( N )

A แทน พนททถกแรงกระทาและต งฉากกบ F ( m 2 )

P แทน ความดน ( N / m 2)

P = AF

………………………………..(17.2)

เพมเตม 1. ในทางอตนยมวทยาใชหนวยเปน Bar เมอ 1 Bar = 10 5 พาสคล (Pa)

2. ในบางคร งความดนอานเปนบรรยากาศ โดยท 1 บรรยากาศ = 1.013 × 10 5 N / m

2

3. 1 บรรยากาศ ( atm ) = 760 มลลเมตรปรอท ( torr ) = 14.7 lb/in2

Page 2: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 2

17.2.1 ความดนในของเหลวขนกบความลก

สรปหลกการสาคญเกยวกบความดนในของเหลวในสภาวะอย นงไดดงน

1. ณ จดใด ๆ ในของเหลวจะมแรงกระทาของของเหลวไปในทกทศทกทาง

2. แรงทของเหลวกระทาตอผนงภาชนะหรอผวว ตถทอยในของเหลวจะอยในทศต งฉากกบผนง

ภาชนะหรอผวของวตถทของเหลวสมผ ส

3. ความดน ณ จดใด ๆ ในของเหลวทอยนงแปรผนตรงกบความลกและความหนาแนนของ

ของเหลวเมออณหภมคงตว

4. ความดนในของเหลวชนดหนง ๆ ไมข นอยกบปรมาตรและรปรางของภาชนะทบรรจของเหลว

และทความลกเทากนของเหลวชนดเดยวกนความดนจะเทากนเสมอ

การจาแนกชนดของความดน

1. ความดนบรรยากาศ (Atmospheric Pressure , Pa) เปนความดนทเกดจากบรรยากาศททบถม

อยเหนอจดทพจารณามคาเทากบน าหนกของอากาศในช นบรรยากาศททบถมอยเหนอพนท 1 ตารางหนวย

ซงคานวณแลวได 1.013 × 10 5

N/m 2 เมอภาวะปกต

2. ความดนเกจ (Gauge Pressure , PW )หมายถง ความดนของของเหลวเนองจากน าหนกของ

ของเหลว

ให PW แทน ความดนเกจหรอความดนของของเหลวเนองจากน าหนกของของเหลว

แทน ความหนาแนนของของเหลว

h แทน ความสงหรอความลกของของเหลวจากผวของของเหลว

PW = gh ………………………………….(17.3)

3. ความดนสมบรณ (Absolute Pressure , P ) หมายถง ความดนของของเหลวเนองจากน า

หนกของของเหลวรวมกบความดนบรรยากาศ จะไดวา

P = Pa + PW ……………………………….(17.4)

P = Pa + gh ………………………………..(17.5)

แรงดนนาทกระทาตอเขอน

ให F แทน แรงดนทน ากระทาตอประตเขอนหรอเขอน

แทน ความหนาแนนของน า l แทน ความยาวของประตเขอน

g แทน ความเรงเนองจากแรงดงดดของโลก h แทน ความสงของระดบน า

2lg21 hF ……………………………..(17.6)

Page 3: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 3

แบบฝกหด 17.2.1

1. ความดนของน าตรงจดทลก 10 m มคาเทาไรเมอความหนาแนนของน าเทากบ 1000 kg/m3 (10

5 N/ m

2 )

2. ถาความดนน าประปาเทากบ 1.09 × 10 6 นวตนตอตารางเมตร เมอเกดเพลงไหม ณ ทแหงหนง

พนกงานดบเพลงจะสามารถฉดน าข นไปไดสงสดเทาไร (109 เมตร)

3. เรอดาน าล าหนงไดรบการออกแบบใหทนความดนภายนอกไดสงสดขนาด 4.1 × 106 N/ m

2 จะสามารถ

นาเรอดาลงไปในน าทะเล ซงมความหนาแนน 1.025 × 10 3 kg/m

3 ไดอยางมากทสดเทาไร ( 400 เมตร)

4. เขอนแหงหนงกวาง 80 เมตร ถาระดบน าสง 50 เมตร แรงดนของน าเหนอเขอนมคาเทาใด (10 9 N )

5. เขอนรปครงวงกลมรศม 20 เมตร ถาระดบน าสง 25 เมตร แรงดนของน าเหนอเขอนมคาเทาใด

( 1.25 × 10 8 นวตน)

6. ประตเขอนแหงหนงกวาง 60 เมตร ระดบน าขางหนงอยสง 40 เมตร อกขางหนงอย สง 30 เมตร

จงหาแรงดนทกระทากบประตเขอน ( 2.1 × 10 8 นวตน)

7. เขอนก นน าแหงหนงยาว 15 เมตร สง 7 เมตร วศวกรออกแบบสรางเขอนไดก าหนดแรงดนท งหมด

ของน าทตวเขอนจะรบไวได 2.25 × 10 6 นวตน จงคานวณหาระดบน าเหนอเขอนทเขอนจะรบไวได

8. (มข. ) แกวใบหนงบรรจไวดวยน ากบน าแขง ขอความใดตอไปน สรปไดถกตองเมอมน าแขงบางสวน

เรมละลาย

1. ระดบน าในแกวจะต ากวาระดบเดม . ระดบน าในแกวจะสงกวาระดบเดม

. ระดบน าในแกวย งคงเหมอนเดม . สรปไมไดเนองจากขอมลทใหมาไมเพยงพอ

9. (มข. ) จากรป ภาชนะท ง สามบรรจของเหลวชนดเดยวกนและอยในระดบเดยวกน ขอความตอไปน

ขอใดกลาวถกตองเกยวกบความดนและแรงดน

. ความดนและแรงดนทกนภาชนะ A > B > C . ความดนและแรงดนทกนภาชนะ C > B > C

. ความดนทกนภาชนะท งสามเทากนแตแรงดนทกนภาชนะ A > B > C

. แรงดนทกนภาชนะท งสามเทากนแตความดนทกนภาชนะ A > B > C

10. (มข. ) ทความลก เมตรในน าจะมความดนสมบรณกปาสคาล เมอกาหนดให ความหนาแนนของ

น าเทากบ . กโลกรม/ลกบาศกเมตร และความดนบรรยากาศเทากบ . ปาสคาล

. . ปาสคาล . . ปาสคาล

. . ปาสคาล . . ปาสคาล

Page 4: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 4

11. (มข. 4) จากรป ภาชนะท งสามใบบรรจของเหลวชนดเดยวกนทระดบความสง h เทากนและพนทของ

กนภาชนะมขนาดเทากน ขอความตอไปนขอใดถกตอง

ก. ความดนเกจทกนภาชนะทกใบเทากน

ข. ความดนสมบรณทกนภาชนะทกใบเทากน

ค. แรงดนของเหลวกระทาตอกนภาชนะทกใบเทากน

1. ขอ ก และ ขอ ข ถก 2. ขอ ก และ ขอ ค ถก

3. ขอ ข และ ขอ ค ถก 4. ถกทกขอ

12. (มข. 5) ถงฝาเปดรปทรงกระบอกมเสนผานศนยกลาง cm สง cm บรรจน าจนเตม จงคานวณหา

ความดนสมบรณทกนภาชนะ ก าหนดให g = m/s2 , water = 103 kg/m3 , a =105 N/m2

1. 6 × 103 N/m2 2. 0.94 × 105 N/m2

3. 1.03 × 105 4. 1.06 × 105 N/m2

13. (มข. 6) ภาชนะเปดบรรจของเหลวดงรป ความดนทจด A, B และ C มคาตามขอใด

1. A = B = C

2. A > B > C

3. A < B < C

4. B > A > C

14. (มข. 6) ประตก นน าต งอยในแนวดงกวาง เมตร ระดบน าสง 12 เมตร แรงลพธทกระทาตอประตน า

เปนกนวตน เมออกดานหนงของประตก นน าเปนอากาศ (ก าหนดใหความเรงเนองจากแรงโนมถวง

g = 10 m/s2 ความหนาแนนของน า =1 × 103 kg/m3)

1. 72 × 105 2. 96 × 105 3. 144 × 105 4. 288 × 105

17.2.2 เครองมอวดความดน

ความดนของแกสหงตมในถงแกส ความดนของบรรยากาศขณะเวลาตาง ๆ ความดนของแกสใน

ยางรถยนต หรอความดนของน าประปา ลวนเกยวของกบชวตประจาว นของทกคน ความดนของของไหล

เหลาน ว ดคาไดอยางไร เครองวดเหลาน มหลายรปแบบ เชน แมนอมเตอร แบรอมเตอร และเครองวดบร

ดอน จะกลาวถงเพยงสงเขปดงน

บารอมเตอรปรอท สรางตามหลกของ ทอรลเชลล โดยนาหลอดแกวปลายเปดขางหนง ปลายปด

ขางหนง ทาใหเปนสญญากาศแลวคว าดานปลายเปดของหลอดแกวลงไปในอางปรอท เมอหลอดแกวอยใน

แนวดงอากาศภายนอกจะดนปรอทใหเขาสหลอดแกวเปนลาปรอทยาว 760 มลเมตร ทระดบน าทะเล

ฉะน นทระดบน าทะเลอากาศจะมความดนเทากบ 760 มลเมตรปรอทเสมอ

Page 5: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 5

บารอมเตอรแอนรอยด ถาตองการวดความดนอากาศในทสง ๆ เชน บนภเขา หรอบนเครองบน

ซงทาจากโลหะทบางมากและยดหยนได เมอความดนอากาศเพมข นตลบลกฟกกจะถกบบใหแฟบลงแตเมอ

ความดนอากาศลดลง ตลบลกฟกกจะพองข น แลวจะมผลตอแหนบสงผลไปย งเขมช ซงตดสเกลบอกบน

หนาปดไวเรยบรอย สาหรบหนาปดบารอมเตอรแอนรอยด น นสามารถดดแปลงเปนความสงจาก

ระดบน าทะเลได เพราะวาความดนอากาศจะลดลงตามความสงในอตราประมาณ 1 มลลเมตรของปรอทตอ

ความสงทเพมข นทก ๆ 11 เมตร เรยกเครองมอทดดแปลงน วา มาตรวดความสง หรอแอลตมเตอร ซงใช

ตดตว หรอตดในเครองบนเพอทราบระดบความสงของเครองบน

เครองวดบรดอน (Bourdon gauge) ประกอบดวยทอกลวง มปลายปดขางหนงและมวนเปนรป

วงกลม ทปลายปดมเขมตดอยสามารถเลอนไปมาเพอช บนสเกลได เมอตองการวดความดนกใหของไหล

ไหลเขาไปในทอทางดานปลายเปดจะทาใหทอน ยดออกเขมทตดกบปลายทอกจะช บนสเกลบอกความดน

ของไหลน นได แมนอมเตอรแบบน นยมใชกบของไหลทมความดนสงมาก เชน หมอลมเตมยางรถยนต ถง

แกสหงตม เปนตน

แมนอมเตอร (Manometer) เปนอปกรณสาหรบวดความแตกตางของความดนในของไหล โดย

ปกตใชบอกความแตกตางของความดนในรปความแตกตางของระดบความสงของลาของเหลวท งสองขางใน

หลอดแกวรปตวย

ให P แทน ความดนสมบรณของอากาศในสายยางทนกเรยนเปา

Pa แทน ความดนของบรรยากาศขณะน น

PW แทน ความดนเนองจากลาของเหลวทสง d

ถาของเหลวอยในสภาพสมดล จะไดวา

P = Pa + PW

ความดนของอากาศในสายยางทเพมข น

P - Pa = PW = gd …………………………………(17.7)

จะเหนวา ผลตางของระดบของเหลวในหลอดแกวรปตวย หรอระยะ d จะแปรผนตรงกบความดน

ทเพมของอากาศในสายยาง

แสดงวาเราสามารถใชระยะ d เปนตวแสดงความดนทเพมข นทปลายขางหนง ความดนทว ดไดจาก

เครองมอวดน เรยกวา ความดนเกจน นเอง

Page 6: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 6

17.2.3 ความดนกบชวตประจาวน

ในชวตประจาว น เราตองเกยวของกบความดนตลอดเวลา ดงจะเหนไดจากอปกรณหลายอยางท

เราใชในการทางานตองอาศยความดนบรรยากาศท งสน ดงตวอยางตอไปน

เครองวดความดนโลหต ซงเรยกวา Sphygomoanometer เปนเครองมอประกอบดวยแมนอมเตอร

โดยใชแมนอมเตอรว ดผานทอนแขน ในขณะทหวใจบบตวสงโลหตไปตามเสนเลอดแดง ไปเล ยงสวนตาง

ๆ ของรางกาย ซงเปนคาความดนโลหตสงสด และเมอโลหตในเสนเลอดดาย อนกลบหวใจจะอานคาความ

ดนโลหตต าสดจากแมนอมเตอร สาหรบคนปกต ความดนโลหตจะเปน 120/80 หมายความวา คาความดน

โลหตสงสดจะเปน 120 mm.Hg และต าสดเปน 80 mm.Hg

หลอดดดเครองดม เมอใชหลอดดดเครองดม อากาศในหลอดมปรมาตรลดลง ทาใหความดน

อากาศในหลอดดดลดลงดวย ความดนอากาศภายนอกซงมากกวากจะสามารถดนของเหลวข นไปแทนท

อากาศในหลอดดดจนกระท งของเหลวเขาปาก

ยางตดผนง เมอออกแรงกดแผนยางตดผนงบนผวเรยบ เชน แผนกระจก อากาศทอยระหวางแผน

ยางและกระจกจะถกขบออก ทาใหบรเวณดงกลาวเกอบเปนสญญากาศ อากาศภายนอกซงมความดนสงกวา

กจะกดผวแผนยางใหแนบตดแผนกระจก

แบบฝกหด 17.2.2-3

1. ถาของเหลวทบรรจในหลอดแกวรปตวย ของแมนอมเตอร คอ น า ซงมความหนาแนนเทากบ 1000

กโลกรมตอลกบาศกเมตร เมอของเหลวในหลอดแกวรปตวยตางระดบกน 2 เซนตเมตร ความดนเกจ

ทอานไดจะเปนเทาไร ( 200 นวตนตอตารางเมตร)

2. น าจดลก 0.6 เมตร ใหความดนเทากบน าทะเลลก 0.4 เมตร จงหาความหนาแนนของน าทะเล

ก าหนด ความหนาแนนของน าเทากบ 10 3 kg/m

3 ( 1.5 × 10

3 kg/m

3)

3. ทกนบอแรแหงหนงบารอมเตอร ปรอทอานได 77.4 cm จงหาวา บารอมเตอรน ามนทวางไวขางกน

จะอานไดเทาไร ก าหนดความหนาแนนของปรอทและน ามนเทากบ 13.6 × 10 3 kg/m

3 และ 0.9 × 10

3

kg/m3 ตามลาดบ ( 11.7 m )

4. ทกนบอแรแหงหนงบารอมเตอร ปรอทอานได 80 cm จงหาวา บารอมเตอรน ามนทวางไวขางกนจะ

อานไดเทาไร ก าหนดความหนาแนนของปรอทและน ามนเทากบ 13.6 × 10 3 kg/m

3 และ 0.8 × 10

3

kg/m3 ตามลาดบ

รปขอ 5 รปขอ 6 รปขอ 7

Page 7: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 7

5. ขวดใสของเหลวดงรปสวนสงของของเหลว 5 cm กนขวดมพนท 100 cm2 ถาของเหลวมความหนาแนน

13.6 × 10 4 kg/m

3 ความดนเกจทกนขวดมคาเทาไร (6.8 × 10

4 N/m

2)

6. จากรปความหนาแนนของน ามนมคาเปนกเทาของน า (0.8 เทาของน า)

7. จากรป ถาปรอทมความหนาแนนเปน 13.6 เทาของน า X จะมคาเทาไร (2.72 เมตร)

8. (มข. ) ระดบปกตของความดนโลหต (blood pressure) ของคนท วไปคอความดนตวบน มลลลตร

ของปรอทและความดนตวลาง มลลเมตรของปรอท จงหาคาความดนตวบนน ในหนวยมาตรฐาน

. . atm . . atm . . N / m2 . . pascal

9. (มข. ) เราทราบวาบรรยากาศทผวโลกมความดนประมาณ มลลเมตรปรอท โลหตในรางกาย

ของคนเราปกตกมความดนเชนกน ขอใดตอไปน เปนขอความทถกตอง

. ความดนโลหตมคามากกวาความดนบรรยากาศเสมอ

. ความดนโลหตมคานอยกวาความดนบรรยากาศเสมอ

. ความดนโลหตมคาเทากบความดนบรรยากาศเสมอ

. ไมแนนอน อาจมากกวาหรอนอยกวากได

10. (มข. 4) ขาขางหนงของแอนอมเตอรถกตอเขากบภาชนะทบรรจแกสชนดหนงปรากฏวาระดบปรอทใน

ขาท งสองขางสง 5 เซนตเมตร และ 15 เซนตเมตร ดงรป ถาความดนของอากาศภายนอกขณะน นเทากบ

105 พาสคล แกสในภาชนะมความดนเทาใด(ก าหนดให ความหนาแนนปรอทเทากบ 13.6 10

3

กโลกรมตอลกบาศกเมตร และความเรงโนมถวงของโลก เทากบ 10 เมตรตอวนาท2)

1. 0.136 105 พาสคล

2. 1.36 105 พาสคล

3. 1.136 105 พาสคล

4. 2.36 105 พาสคล

11. (มข. 6) (ก าหนดความดนบรรยากาศเปน 760 มลลเมตรปรอท) ในการวดความดนโลหต ถาว ดได 130

มลลเมตรปรอท แสดงวาในเสนเลอดมความดนสมบรณเปนกมลลเมตรปรอท

1. 130 2. 630 2. 890 4. 1.00143 105

17.3 กฎของพาสคลและเครองอดไฮดรอรก

กฎของพาสคล ซงกลาววา เมอความดน ณ ตาแหนงใด ๆ ในของเหลวทอยนงในภาชนะปดความดน

ทเพมข นจะถายทอดไปทก ๆ จดในของเหลวน น

กฎของพาสคลสามารถอธบายการทางานของเครองกลผอนแรงทรจกกนท วไปคอเครองอดไฮดรอลก

ซงประกอบดวยกระบอกสบ และลกสบสองชดมขนาดตางกน มทอตอเชอมกนและมของเหลวบรรจอย

ภายใน

Page 8: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 8

รปการทางานของเครองอดไฮดรอลก

ให A และ a แทน พนทหนาตดของลกสบใหญและลกสบเลก

F แทน แรงกดลกสบดานพนทหนาตด

W แทน น าหนกทตองการจะยก

จากกฎของพาสคลจะไดวา

P 1 = P 2

AW

aF

……………………………(17.8)

การไดเปรยบเชงกล Hh

dD

rR

aA

FWMA

22

………………………..(17.9)

สตรเครองอดไฮดรอลก หรอเครองอดบารมาห ทไมมระบบคานโยกมาเกยวของ สตรน ใชเมอ

เครองอดมประสทธภาพ 100 % ได FW

เรยกวาไดเปรยบเชงกลตามปฏบต ( A.M.A.) สวน aA

เรยกวา

ไดเปรยบเชงกลตามทฤษฎ ( I.M.A.)

ถาเอาระบบคานโยกเขามาใสในเครองน ดงรป

จะไดวา lLx

aA

FW

2

………………………(17.10)

2FW

แทน การไดเปรยบเชงกลตามปฏบตของเครองท งหมด

aA

แทน การไดเปรยบเชงกลตามทฤษฎของลกสบ

lL

แทน การไดเปรยบเชงกลตามทฤษฎของคานโยก

Page 9: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 9

lLx

aA

แทน การไดเปรยบเชงกลตามทฤษฎของเครองท งหมด

สตรขางตน ใชเมอเครองมประสทธภาพ 100 %

ถาเครองมประสทธภาพไมถง 100 % ใหใชสตรดงน

ประสทธภาพ ( Eff ) = 1002 x

lLx

aAFW

…………………….(17.11)

แบบฝกหด 17.3

1. แมแรงยกรถยนตเครองหนง ลกสบใหญมพนทเปน 200 เทาของลกสบเลก ถาตองการให แมแรงยกรถ

มวล 1000 กโลกรม จะตองออกแรงกดทลกสบเลกเทาไร ( 50 นวตน)

2. เครองยกไฮดรอลกเครองหนง มรศมลกสบใหญเปน 5 เทาของลกสบเลก จะตองออกแรงกดทลกสบ

เลกอยางนอยเทาใดจงจะสามารถยกมวล 1000 กโลกรมข นได ( 400 นวตน)

3. เครองอดบารมาห ลกสบใหญมพนท 20 cm 2 พนทสบอด 2.5 cm

2 คานโยกยาว 28 cm ระยะจาก

จดฟลครมถงคานสบอด 2 cm ถาออกแรงกระทาทปลายคาน 20 นวตน จะสามารถยกน าหนกได

เทาใด ( 2240 นวตน )

4. เครองอดไฮดรอลกเครองหนงใหยกน าหนก 2,240 นวตน โดยผ ใชออกแรงกดเทากบน าหนก 5 นวตน

ถาเสนผานศนยกลางของลกสบใหญเปน 8 เทาของเสนผานศนยกลางของลกสบเลก จงหาอตราสวน

ของแขนคานงดทใชกดลกสบ ( 7 : 1 )

5. เครองอดไฮดรอลกเครองหนงเสนผานศนยกลางสบอด 2 cm เสนผานศนยกลางสบยก 50 cm ในการ

โยกแตละคร งสบอดจะเคลอนทลง 7 cm จงหาวาถาตองการใหสบยกเคลอนตวสงข น 14 cm จะตอง

โยกกครง ( 1,250 คร ง)

6. เครองอดบารมาหเครองหนงลกสบยก และลกสบอด มเสนผานศนยกลาง 0.4 m และ 4 cm ตามลาดบ

กานสบอดตดกบคานโยกทอยหางจากจดหมน 20 cm ถาคานโยกยาว 80 cm ถาเราออกแรงกดทคาน

โยก 5 นวตน สบยกจะสามารถยกน าหนกไดเทาไร ( 2000 นวตน )

7. เครองอดไฮดรอลกเครองหนงมเสนผานศนยกลางสบอดและลกสบยกเปน 1 cm และ 10 cm ตามลาดบ

ทกานสบอดมคานอกอนหนงทมแขนคานเปนอตราสวน 15 : 1 ถาออกแรงทปลายคาน 10 N จะ

สามารถยกน าหนกได 12,000 N จงหาประสทธภาพของเครองอดน เปนก เปอรเซนต ( 80% )

17.4 แรงลอยตวและหลกของอารคมดส

ถาหากเราช งน าหนกว ตถในขณะทจมอยในของเหลว จะพบวาน าหนกว ตถขณะน นจะนอยกวา

น าหนกว ตถทช งในอากาศ ท งน เพราะของเหลวออกแรงพยงว ตถไว ในทศข นขางบน เรยกแรงน วาแรง

ลอยตวของของเหลว ( Buoyant Force , FB )

Page 10: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 10

หลกของอารคมดส กลาววา ว ตถใด ๆ ทจมอยในของเหลวท งกอนหรอจมอยเพยงบางสวน จะถก

แรงลอยตวกระทาและขนาดของแรงลอยตวน นจะเทากบขนาดของน าหนกของของเหลวทถกว ตถแทนท

แรงลอยตว คอ แรงทของเหลวพยายามยกตวว ตถข นมา

หลกสมดล แรงรวมขน = แรงรวมลง

FB = mg

1 v1 = 2 v2 ………………………………(17.12)

1 = 2 2 ….……………………………(17.13)

กาหนดให FB แทน แรงลอยตว แทน ความหนาแนนวตถ 2 แทน ความหนาแนนของเหลว

V1 แทน ปรมาตรท งหมด V2 แทน ปรมาตรทจม 1 แทน ความยาวท งหมด

2 แทน ความยาวทจม g แทน ความเรงโนมถวง

แบบฝกหด 17.4

1. (ขอสอบเขามหาวทยาลย) ว ตถทรงกลมตนลกหนงลอยอยในของเหลว โดยจมลงไปครงลกพอด

ก าหนดวาของเหลวมความหนาแนน . กรมตอลกบาศกเซนตเมตร จงหาวาความหนาแนนของ

ว ตถมคาเทาใด

. . g/cm3

2. 0.8 g/cm3

3. 0.9 g/cm3

4. 1.0 g/cm3

2. (ขอสอบเขามหาวทยาลย)น าแขงมความหนาแนน . kg/m3 ลอยอยในน าทะเลทมความ

หนาแนน . kg/m3 จงหาวา น าแขงจมน าเปนปรมาตรกเปอรเซนต

. . เปอรเซนต . . เปอรเซนต . . เปอรเซนต . . เปอรเซนต

Page 11: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 11

3. (ขอสอบเขามหาวทยาลย) ลกบาศกมฝาปดวางอยบนพน แตละดานยาว . เมตร หนก นวตน

ว นหนงฝนตกน าทวม ระดบน าจะตองสงจากพนเทาใด ลงจงเรมลอย (ใหความหนาแนนของน า

เทากบ , กโลกรมตอลกบาศกเมตร)

1. 0.01 m

2. 0.04 m

3. 0.08 m

4. 0.25 m

4. (มข. ) ว ตถรปลกบาศกยาวดานละ เซนตเมตร ความหนาแนน กโลกรมตอลกบาศกเมตร

ลอยอยในน าทบรรจในภาชนะหนง ถาผวบนของวตถอยในแนวระดบ จงหาวาผวบนของวตถนจะอย

สงกวาผวน าเทาใด กาหนดให ความหนาแนนของน า เทากบ , กโลกรมตอลกบาศกเมตร

. เซนตเมตร . เซนตเมตร

. เซนตเมตร . เซนตเมตร

5. (มข. ) แทงไมลอยในน าทมความหนาแนน . กโลกรม/ลกบาศกเมตร พบวาแทงไมลอยเหนอ

น ารอยละ 20 จงหา ความหนาแนนของแทงไม

. กโลกรม/ลกบาศกเมตร

. กโลกรม/ลกบาศกเมตร

. . กโลกรม/ลกบาศกเมตร

. . กโลกรม/ลกบาศกเมตร

6. (มข. 4) นาไมรปลกบาศกมความยาวดานละ 0.5 เมตร มความหนาแนน 800 กโลกรมตอลกบาศกเมตร

ไปลอยน าทมความหนาแนน 1000 กโลกรมตอลกบาศกเมตร จะตองใชแรงเทาใดกดทแทงไม เพอให

แทงไมจมมดน าพอด(ก าหนดให ความเรงโนมถวงของโลก เทากบ 10 เมตรตอวนาท2)

1. 125 นวตน 2. 250 นวตน

3. 375 นวตน 3. 500 นวตน

7. (มข. 6) แทงไมลอยนงอยในน า พบวา ปรมาตรทลอยเหนอน าเปนเปนรอยละ ของปรมาตรท งหมด

เมอความหนาแนนของน าเปน × 103 kg/m3 ความหนาแนนของไมจะเปนก kg/m3

1. 0.2 × 105 2. 0.8 × 103

3. 20 × 103 4. 80 × 103

17.5 ความตงผว ( Surface tension )

ความตงผว หมายถง อตราสวนของแรงทกระทาไปตามผวของเหลวตอความยาวของผวทถกแรง

กระทา ความยาวน ตองต งฉากกบแรงดวย มหนวยเปน นวตนตอเมตร

Page 12: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 12

แรงตงผวของของเหลว หมายถง แรงชนดหนงทพยายามยดผวของเหลวไว แรงดงผวของของเหลว

จะมทศขนานกบผวของของเหลวและต งฉากกบเสนขอบทของเหลวสมผ ส

ให F แทน ขนาดของแรงตงผว แทน แรงตงผวของของเหลว

l แทน ความยาวของเสนผวทขาด

lF

……………………………..(17.14)

เพมเตม 1. คาความตงผวของของเหลวแตละชนดจะมคาไมเทากน

2. สาหรบของเหลวชนดเดยวกนคาความตงผวจะเปลยนไป เมอมสารมาเจอปน เชน น า

สบ น าเกลอ จะมความตงผวนอยกวาความตงผวของน า

3. คาความตงผวจะลดลงเมออณหภมของของเหลวเพมข น

การหาคาความตงผว

X Y

W F

rF

lF

222 ……………………………..(17.15)

หา F จาก F.Y = W.X

แบบฝกหด 17.5

1. ถารศมของหวงเทากบ 14 cm และหวงหลดจากผวปรอทพอดความตงผวของปรอทเปนเทาใด

2 cm 8 cm

1.1 N F

2. ลวดโลหะรปวงกลมมเสนผานศนยกลางยาว 10 เซนตเมตร แตะผวน าพอด จงหาแรงทดงลวดโลหะน ให

หลดจากผวน าพอด เมอลวดโลหะมมวล 25 กรม ก าหนดใหความตงผวของน าเทากบ 7.0 × 10-2

นวตนตอเมตร ( 0.289 N )

Page 13: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 13

3. ในการทดลองวดความตงของผวของของเหลวชนดหนงโดยใชเครองมอดงรป ถาหวงกลมมรศม 10

เซนตเมตร พบวาจะตองเพมมวล 139.5 กรม ทหวงสาหรบแขวนน าหนก จงทาใหหวงวงกลมหลดจาก

ผวของเหลวพอด จงหาความตงผวของของเหลวน (0.363 N/m )

4. ลวดวงกลมมล m มเสนผานศนยกลางภายใน และมเสนผานศนยกลางภายนอก หอยอยใน

แนวราบโดยวงกลมแตะผวของเหลว แรงทใชดงลวดวงกลมใหหลดจากผวของเหลวพอดมคาเทาใด

ก าหนดใหความตงผวของของเหลวเทากบ ( ( ) mg )

17.6 ความหนด

แรงหนด คอ แรงเสยดทานภายในของไหล หรอแรงตานทานการเคลอนทของวตถทเกดภายในของ

ไหลน น ซงจะเปนสดสวนโดยตรงกบความเรวพนทผวของของไหล และเปนปฏภาคกลบความหนาของ

ของไหล

ความหนด () คอ คณสมบตของของไหลในการตานการเคลอนทของวตถในของไหลน น มหนวย

เปน นวตน-วนาทตอตารางเมตร ( N-S /m 2 )

ความหนดในของเหลวเกดจากแรงดงดดระหวางโมเลกล ซงจะมคาลดลงเมอของเหลวมอณหภม

สงข น

ความหนดในอากาศ ซงโมเลกลของมนอยหางกนมาก เกดการถายทอดโมเมนตม ซงจะมคาความ

หนดเพมข น เมออณหภมของอากาศสงข น

ของไหลทมความหนดสงจะเคลอนทไดชากวาของไหลทมความหนดต า ในเครองกลชนดตาง ๆ เรา

ใชน ามนหลอลนชนดตาง ๆ กน ความหนดของน ามนหลอลนมหนวยเปน SAE ยอมาจาก The Society of

Automotive Engineering

การพจารณาแรงหนดและความหนด

ถาของเหลวสองช นมพนท A เทากน ก าลงเคลอนทดวยความเรวสมพทธ v โดยมระยะระหวาง

ช นมคาเปน d

AvFd

……………………………….(17.16)

เพมเตม บางกรณความหนดใชหนวยเปน Poise (ปอยส) ซงยอมาจาก Poiseville

1 Poise = 10 –1

N-S /m 2 )

Page 14: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 14

กฎของสโตกส ( Stokes Law )

สาหรบของไหลอดมคต(ไมมความหนด) ไหลผานลกทรงกลม หรอลกทรงกลมเคลอนทผานของ

ไหลทอยนง ความดนของกระแสครงบนเทากบความดนกระแสครงลาง ทาใหแรงลพธเปนศนย ถาของ

ไหลมความหนด กจะมแรงเนองจากความหนดมาฉดใหเคลอนทชาลง

สาหรบทรงกลมรศม r ซงเคลอนทผานของไหลทมสมประสทธ แหงความหนด และ v เปน

ความเรวของทรงกลมสมพทธกบของไหล แรงตานการเคลอนท F คอ

vrF 6 …………………………………(17.17)

แรงทกระทากบวตถทเคลอนทในของไหล

แรงลอยตว (B)

ทศการเคลอนท แรงหนด(F)

น าหนก (W)

เมอว ตถเคลอนทดวยความเรวคงท

B + F = mg

Vg + 6vr = mg

vr

grmg

634 3

…………………………….(17.18)

แบบฝกหด 17.6

1. แผนสเหลยมจตรสขนาด 0.1 0.1 m 2

วางขนานกบผวในแนวระดบขนาดใหญระหวางแผนท งสอง

ของเหลว ทมความหนด 0.05 พาสคล -วนาท โดยแผนท งสองอยหางกน 1 mm เมอ มแรงกระทาตาม

แนวผวของแผนบน(แรงเฉอน) ขนาด 5 10 – 3

N จงหาวาแผนสเหลยมน เคลอนทดวยความเรวเทาไร

2. ลกกลมเหลกรศม มลลเมตร ตกในน าเชอม ความเรวสดทายของลกกลมเหลกมคาเทาใด ก าหนดให

ลกกลมเหลกและน าเชอมมความหนาแนน และ กโลกรมตอลกบาศกเมตร ตามลาดบ และ

น าเชอมมความหนด มลลพาสคล วนาท ( . m/s )

3. หยดน ามนมรศม . มลลเมตร ตกในอากาศจนมความเรวสดทาย จงหาแรงหนดทอากาศกระทาตอหยด

น ามน และความเรวสดทายของหยดน ามน ก าหนดให น ามนมความหนาแนน กโลกรมตอลกบาศก

เมตร และอากาศมความหนด ไมโครพาสคล วนาท (ไมคดแรงพยงของอากาศ) ( . - และ

. m/s )

Page 15: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 15

4. (มข. 5)แขวนวตถ A และ B ดวยเชอกเบา ปลายอกขางผกตดกบเพดาน เมอนาว ตถท งสองไปจมลงในน า

ขอความใดกลาวไดถกตองกาหนดใหว ตถท งสองมปรมาตรเทากนและความหนาแนน

1. แรงพยง (buoyant force) ทกระทาตอ A นอยกวา B และ

2. แรงพยง (buoyant force) ทกระทาตอ A เทากบ B และ

3. แรงพยง (buoyant force) ทกระทาตอ A มากกวา B และ

4. แรงพยง (buoyant force) ทกระทาตอ A มากกวา B และ

17.7 พลศาสตรของของไหล

เราไดศกษาสมบตบางประการของของไหล เชน ความดน แรงลอยตว เปนตน ซงเปนการศกษาของ

ไหลทอยนง สาหรบของไหลทมการเคลอนท เชน พดลม การไหลของน าในทอ ความดนของของไหล

เหลาน นจะเปลยนอยางไรหรอไม จะไดศกษาตอไปน

17.7.1 ของไหลอดมคต

การเคลอนทของของไหลเปนการเคลอนททซบซอน เพอใหการศกษาการเคลอนทของของไหลไม

ยงยาก เราจะพจารณา ของไหลอดมคต(ideal fluid) ซงมสมบตดงน

1. มการไหลอยางสาเสมอ (steady flow) หมายถงความเรวของทกอนภาค ณ ตาแหนงตางๆ ใน

การไหลมคาคงตวโดยความเรวของอนภาคของของไหลเมอไหลผานจดตาง ๆ กนจะเทากนหรอตางกนกได

2. มการไหลโดยไมหมน (irrotational flow) กลาวคอในบรเวณโดยรอบจดหนง ๆ ในของไหลจะ

ไมมอนภาคของของไหลเคลอนทดวยความเรวเชงมมรอบจดน น ๆ เลย

3. มการไหลโดยไมมแรงตานเนองจากความหนด (nonviscous flow) หมายความวา ไมมแรงตานใด

ๆ ภายในเนอของของไหลมากระทาตออนภาคของของไหล

4. ไมสามารถอดได (incompressible flow) หมายความวา ของไหลมปรมาตรคงตวโดยปรมาตร

ของของไหลแตละสวนไมวาจะไหลผานบรเวณใดกย งมความหนาแนนเทาเดม

17.7.2 การไหลของของไหลอดมคต

พจารณาการไหลของของไหลในอดมคต

R VR

P vP Q VQ

จากรป แสดงเสนทางของอนภาคของของไหลเมอมการเคลอนทผานจด P, Q, R เสนทางเดนน

เรยกวา สายกระแส

- สายกระแสขนานกบความเรวของอนภาคของของไหลทแตละตาแหนง

- สายกระแสจะไมตดกน

- สายกระแสจานวนหนงประกอบกนเปนมดเราเรยกวา หลอดการไหล

Page 16: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 16

17.7.3 สมการความตอเนอง

ให v1 แทน ความเรวของอนภาคของของไหลทจดท 1

v 2 แทน ความเรวของอนภาคของของไหลทจดท 2

A1 แทน พนทหนาตดของหลอดทต งฉากกบสายกระแสทจดท 1

A2 แทน พนทหนาตดของหลอดทต งฉากกบสายกระแสทจดท 2

1 แทน ความหนาแนนของของไหลทจดท 1

2 แทน ความหนาแนนของของไหลทจดท 2

R1 แทน รศมของทอทจดท 1

R2 แทน รศมของทอทจดท 2

D1 แทน เสนผาศนยกลางของทอทจดท 1

D2 แทน เสนผาศนยกลางของทอทจดท 2

Q แทน อตราการไหล

จาก 1 A1V1 = 2 A2V2 ……………………………(17.19)

A V = คาคงตว …………………………….(17.20)

แต 1 = 2

จะได A1 V1 = A2 V2 ………………………………(17.21)

R2

1 v1 = R2

2v2 …………………………..…(17.22)

D2

1 v1 = D2

2 v2 ……………………………(17.23)

จาก (17.21) จะไดวา

AV = คาคงตว = Q ……………………….(17.24)

ผลคณของ AV เรยกวา อตราการไหล มหนวยเปนลกบาศกเมตร / วนาท

แบบฝกหด 17.7.3

1. น ามนไหลในทอทมเสนผานศนยกลาง 75 มลลเมตร ดวยความเรวเฉลย 4 เมตรตอวนาท จงหาอตรา

การไหล (0.018 ลกบาศกเมตรตอวนาท)

2. ถาอตราเรวของน าในทอทมเสนผานศนยกลาง 150 มลลเมตร ดวยความเรวเฉลย 1.5 เมตรตอวนาท

จงหาความเรวเฉลยเมอน าผานทอทมเสนผานศนยกลาง 75 มลลเมตร (6 เมตรตอวนาท)

Page 17: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 17

3. (ขอสอบพนฐานวศวะ) ทอน าดบเพลงแสดงดงรป จงหาความเรวของน าทพงออกจากปลายทอท B เมอ

ความเรวของน าท A เทากบ เมตรตอวนาท ก าหนดใหเสนผาศนยกลางของทอ A และ B เทากบ

เซนตเมตร และ เซนตเมตร ตามลาดบ

1. เมตรตอวนาท

. เมตรตอวนาท

. เมตรตอวนาท

. เมตรตอวนาท

4. (Ent) น าไหลเขาทอดวยอตราคงท kg/s จงหาผลตางของความเรวเฉลยทจดท และจดท ดงรป

เมอความหนาแนนของน ามคาเทากบ kg/m3

1. 1.6 m/s

2. 10.9 m/s

3. 50.8 m/s

4. 69.1 m/s

5. (มข. ) น าไหลลงมาตามสายยางทมพนทหนาตดเปนวงกลมขนาด . cm 2 ดวยอตราเรว . m / s

จงหาอตราเรวของน าในสายยางดงกลาวถาขนาดเสนผานศนยกลางของสายยางลดลงเปน 21 เทาของ

คาเดม

. . m / s . . m / s . . m / s . m / s

6. (มข. ) จากรป หลอดการไหลหนงของพนทภาคตดขวาง ท A เปน เทาของพนทภาคตดขวางท B

ขอความตอไปน ขอใดกลาวถกตอง

. ความหนาแนนของของไหลทจด A มคาเปน เทาของทจด B

. ความหนาแนนของของไหลทจด A และทจด B เทากน

. อตราการไหลของของไหลทจด B มคาเปน เทาของทจด A

. อตราเรวของของไหลทจด A และทจด B เทากน

7. (มข. ) ทอน าทจด A มรศมเปน เทาของจด B ถาอตราเรวของน าทจด A เปน เมตร/วนาท

อตราเรวทจด B จะเปนกเมตร/วนาท

.

.

.

.

Page 18: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 18

8. (มข. 4) ถาน าในทอประปาทไหลผานมาตรวดเขาบาน มอตราการไหล 60 ลตรตอนาท จงหาอตราเรว

ของน าในทอประปาเมอไหลผานทอทมเสนผานศนยกลาง 2 เซนตเมตร

1. π10

เมตรตอวนาท 2. π15

เมตรตอวนาท

3. π20

เมตรตอวนาท 4. π25

เมตรตอวนาท

9. (มข. 6) ทอ A มรศม เทาของทอ B ถาน าไหลออกจากทอ B ดวยอตราเรว m/s แลวตรงทอ A

น าจะมอตราเรวเทากบเทาไร

1. 5 m/s 2. 10 m/s

3. 40 m/s 4. 80 m/s

17.7.4 สมการของแบรนล

ก าหนดให

P แทน ความดน

แทน ความหนาแนน

v แทน อตราเรว

h แทน ความสง

สตร 222

122

212

111 vghPvghP ………………….(17.25)

แรงยกของปกเครองบน

ก าหนดให

F แทน แรงยกปก

v แทน ความเรวลม

แทน ความหนาแนนอากาศ

A แทน พนทปก

สตร F = A

F = ( 1 - 2 ) A

F = 2

1 ( v22 – v2

1 ) A ………………….(17.26)

ทดานบน v มาก P นอย ทดานลาง v นอย P มาก

Page 19: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 19

17.7.5 การประยกตสมการแบรนลล

สมการของแบรนลลสามารถอธบายปรากฏการณตาง ๆ ทเกยวของกบการเคลอนทของของไหลได

หลายเรอง เชน การหาอตราเรวของของเหลวทพงออกจากรเลก ๆ การทางานของเครองพนส และการ

ออกแบบปกเครองบน เปนตน

อตราการไหลทปากทอมคาเดยวกนกบอตราเรวของเทหวตถ เมอปลอยใหตกอยางเสรจากทสง

ทฤษฎน เรยกวา ทฤษฎของทอรเชลล ไมจ ากดวารรวหรอทอจะตองเปดทกนแทงค อาจใหรรวทขาง ๆ

แทงคกได แตใหรรวอยใตผวของไหล h

v = gh2 ……………………………….(17.27)

แบบฝกหด 17.7.4-5

1. จงหาปรมาตรของน าผานรรวของถงน าตอนาท รมเสนผานศนยกลาง 25 มลลเมตรและระดบน าทรรวสง

จากผวน า 4.9 เมตรใช g = 9.8 m/s2

ก. 0.05 m3.min-1 ข. 0.10 m3.min-1 ค. 0.29 m3.min-1 ง. 0.30 m3.min-1

2. ในการออกแบบเครองบนใหมแรงยกข น 900 นวตนตอตารางเมตรของพนทปกโดยถอวาลมทพดผาน

สม าเสมอถาลมทพดใตปกมอตราเรว 100 เมตรตอวนาทจงหาความเรวของลมเหนอปกเครองบนเพอให

ไดแรงยกตามตองการ ก าหนดใหอากาศมความหนาแนน 1.3 กโลกรมตอลกบาศกเมตร

ก. 100.6 m/s ข. 105.6 m/s ค. 1106.6 m/s ง. 106.7 m/s

3. อตราเรวของลมพายทพดเหนอหลงคาบานหลงหนงเปน 30 เมตรตอวนาทถาหลงคาบานมพนท 175

ตารางเมตรแรงยกทกระทากบหลงคาบานเทาใด ก าหนดใหความหนาแนนของอากาศขณะน นเทากบ

0.3 กโลกรมตอเมตรและ g = 10 m/s2

ก. 26,352 นวตน ข. 25,632 นวตน ค. 23,625 นวตน ง. 23,652 นวตน

4. พายไซโคลนพดผานบานหลงหนงโดยมอตราเรวลมเหนอหลงคาบานเปน 40 เมตรตอวนาทโดยพนท

ของหลงคาบานเปน 200 ตารางเมตรและความหนาแนนอากาศเปน 0.3 กโลกรมลกบาศกเมตรจงหา

แรงยกทกระทาตอหลงคาบาน

ก. 24,000 นวตน ข. 40,000 นวตน ค. 48,000 นวตน ง. 55,000 นวตน

5. เครองบนลาหนงขณะทกาลงบนความเรวอากาศทพดผานสวนบนของปกเทากบ 110 เมตรตอวนาทผาน

สวนลางของปก 100 เมตรตอวนาทจะทาใหแรงยกข นมขนาดกนวตนตอตารางเมตรกาหนดใหความ

หนาแนนของอากาศขณะน นเทากบ 1.3 กโลกรมตอลกบาศกเมตร

ก. 1235.0 ข. 133.25 ค. 1365.0 ง. 2665.0

6. ถงน าเปดฝาสง 2 เมตรบรรจน าอยเตมถงต งบนฐานสง 3.8 เมตร ถาเจาะรดานขางถงโดยสงจากกนถง

ข นมา 1.2 เมตร จงหาวาน าจะพงออกจากรทเจาะดวยความเรวเทาไร

ก. 4.0 m/s ข. 4.9 m/s ค. 6.8 m/s ง. 10.0 m/s

Page 20: บทที่ 17 ของไหล571227(1-20)krukird.com/L17_1.58.pdf · เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์เรืองของไหล

เอกสารประกอบการสอนวชาฟสกสเรองของไหล เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 20

7. แทงคน าเปดสง 1.5 เมตร มน าอย 1.25 เมตร ทกนแทงคดานขางมทอเปดอยและแทงคน าต งอยสงจากพน

5 เมตรจงหา ก. อตราเรวของน าทพงออกจากทอดานลาง ข. น าพงออกไปในแนวราบไดไกลเทาไร

ก. V2 = 5 m/s, Sx = 5 m ข. V2 = 4 m/s, Sx = 4 m

ค. V2 = 6 m/s, Sx = 6 m ง. V2 = 8 m/s, Sx = 8 m

8. (มข. ) เครองบนโบอ ง – มมวล 10 4 กโลกรม มพนทผวบนและผวลางของปกเครองบน

เทากนคอ ตารางเมตร จงหาผลตางของความดนทกระทาตอพนทผวของปกบนกบปกลางของ

เครองบนในขณะทเครองบนกาลงบนในแนวระดบขนานกบพนโลก (ก าหนดให g = 10 m / s 2 )

. N / m 2 2. N / m 2

. N / m 2 . N / m 2

9. (มข. ) ถงน ามน าบรรจอย h เมตร ทขางถงมรเลกๆ ซงอยกงกลางระหวางระดบน ากบกนถง เมอปลอย

น าใหพงออกจากรเลกๆ น อตราเรวของน าทพงออกมคากเมตรตอวนาท

. gh . gh2

. gh . gh

11. (มข.. 4) ถงน ามนขนาดใหญมรรวทระยะลก 10 เมตร จากผวน ามน ถาถงน ามนปดสนทและความดน

ทผวน ามนเทากบ 3105 พาสคล และความดนบรรยากาศเทากบ 1.0 105 พาสคลจงหาอตราเรว

ของน ามนทพงออกจากถง(ก าหนดให ความหนาแนนของน ามนเทากบ 500 กโลกรมตอลกบาศกเมตร

และความเรงโนมถวงของโลก เทากบ 10 เมตรตอวนาท2)

1. 10 เมตรตอวนาท 2. 10 10 เมตรตอวนาท

3. 10 5 เมตรตอวนาท 4. 10 2 เมตรตอวนาท

12. (มข. 5) น าในทอไหลดวยอตรา m3/min พนทหนาตดของทอลางและทอบนมขนาด . และ .

m2 ตามลาดบ ทอบนสงกวาทอลางเปนระยะ h = cm ถาทอลางมความดน 105 N/m2 จงหาความดน

ททอบนกาหนให water = 103 kg/m3, g = 10 m/s2

1. 5× 104 N/m2

2. 11 × 104 N/m2

3. 15 × 104 N/m2

4. 195 × 104 N/m2

13. (มข. 6) ถงน าฝาเปดขนาดใหญมระดบสง เมตร มรเลกๆทระดบสง จงหาความเรวของน า

ทไหลออกจากรร วเปนก m/s ( ก าหนดให ความเรงเนองจากแรงโนมถวง g = m/s2 )

. .

. .