Your SlideShare is downloading. ×
0
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
fluid
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

fluid

2,446

Published on

fluid

fluid

Published in: Education, Technology, Business
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
2,446
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
17
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. 2-9 ของไหล Slide นี้จัดทำตามเนื้อหาของ หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม ๒ของ สสวท . กระทรวงศึกษาธิการ เผยแพร่เพื่อประโยชน์ต่อสังคมโดยไม่หวังผลกำไรหรือประโยชน์ทางการค้าใดๆ สำหรับคุณครูใช้สอนศิษย์ และสำหรับนักเรียนใช้อ่านประกอบการเรียน ศรัณยู อังศุสิงห์ ( qlmtls@yahoo.co.th)
  • 2. ความหนาแน่น (Density) <ul><li>เป็นสมบัติเฉพาะตัวของสาร โดยทั่วไปจะหมายถึงความหนาแน่นมวล (mass density) หมายถึงปริมาณมวลสารในหนึ่งหน่วยปริมาตร </li></ul><ul><li>สารปริมาตร V มีมวล m จะได้ </li></ul><ul><li>ความหนาแน่นเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร </li></ul><ul><li>น้ำมีความหนาแน่น 1,000 kg/m 3 </li></ul>ความหนาแน่นของสาร
  • 3. ความหนาแน่นสัมพัทธ์ (Relative Density) <ul><li>หมายถึงอัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นของสารนั้นกับความหนาแน่นของสารอ้างอิง </li></ul><ul><li>นิยมใช้น้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 4 องศาที่มีความหนาแน่น 1,000 kg/m 3 เป็นสารอ้างอิง </li></ul><ul><li>สมัยก่อนเรียกความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ใช้น้ำเป็นสารอ้างอิง ว่า ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity) </li></ul>
  • 4. ความดันในของเหลว <ul><li>ของเหลวที่บรรจุอยู่ในภาชนะ เราจะเห็นว่ามีแรงกระทำกับผนังของภาชนะทุกส่วนที่สัมผัสกับของเหลว ถ้าเจาะรูภาชนะจะเห็นว่าของเหลวจะพุ่งออกมา </li></ul><ul><li>จริงๆแล้วในของเหลวไม่ว่าจะพิจารณาที่พื้นที่ใด จะมีแรงมากระทำเสมอ </li></ul><ul><li>ขนาดของแรงที่กระทำตั้งฉากต่อพื้นที่หนึ่งหน่วย เรียกว่า ความดัน (Pressure) </li></ul>
  • 5. ความดันในของเหลว <ul><li>ให้ F เป็นแรงที่ของเหลวกระทำตั้งฉากกับพื้นที่ A </li></ul><ul><li>P เป็นความดันที่เกิดจากของเหลวกระทำบนพื้นที่ A จะเขียนได้ว่า </li></ul><ul><li>ความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นนิวตันต่อตารางเมตร ( N/m 2 ) หรือ Pascal (Pa) </li></ul>F A <ul><li>แรง F มาจากไหน </li></ul><ul><li>จริงแล้วก็คือน้ำหนักของของไหล </li></ul><ul><li>ที่อยู่เหนือพื้นที่ A นั่นเอง </li></ul><ul><li>ถ้าอย่างนั้นที่ที่ลึก ก็จะมีแรง </li></ul><ul><li>มากกว่าที่ตื้น ใช่หรือไม่ </li></ul>
  • 6. ความดันในของเหลวขึ้นกับความลึก <ul><li>ความดันในของเหลวมีค่าเพิ่มตามความลึก </li></ul><ul><li>พิจารณาของเหลวที่มีความหนาแน่น  อยู่นิ่งในภาชนะเปิดสู่บรรยากาศ </li></ul><ul><li>W เป็นน้ำหนักของเหลวบนพื้นที่ A </li></ul><ul><li>W = Mg =  Ahg </li></ul><ul><li>P 0 เป็นความดันบรรยากาศ ดังนั้นแรงที่อากาศกระทำต่อพื้นที่ A ด้านบนคือ P 0 A </li></ul><ul><li>ของเหลวอยู่ในสภาวะสมดุล </li></ul><ul><li>PA = P 0 A +  Ahg </li></ul><ul><li>P = P 0 +  gh </li></ul>P 0 A PA
  • 7. P = P 0 +  gh <ul><li>ความดันในของเหลวที่มีความหนาแน่น  ที่ระดับความลึก h จากผิวของเหลวที่บรรจุในภาชนะเปิดสู่บรรยากาศเท่ากับผลรวมของความดันบรรยากาศ P 0 กับปริมาณ  gh </li></ul><ul><li>ปริมาณ  gh เป็นความดันเนื่องจากของเหลวที่ระดับลึก h ซึ่ง เกิดจากน้ำหนักของของเหลวเพียงอย่างเดียว ความดันนี้เรียกว่า ความดันเกจ (Gauge pressure) P g </li></ul><ul><li>ผลรวมของความดันบรรยากาศกับความดันเกจ เรียกว่า ความดันสัมบูรณ์ (absolute pressure) </li></ul>
  • 8. ความดันในของเหลวชนิดเดียวกันที่ระดับลึกเดียวกันมีค่าเท่ากันเสมอ โดยรูปทรงของภาชนะที่บรรจุไม่มีผลใดๆต่อความดัน
  • 9. เครื่องมือวัดความดัน <ul><li>แมนอมิเตอร์ (manometer) วัดความแตกต่างของความดันสองแหล่ง อาจวัดเทียบกับความดันยรรยากาศหรือความดันอื่นก็ได้ </li></ul><ul><li>บารอมิเตอร์ (barometer) ใช้วัดความดันบรรยากาศ </li></ul><ul><li>บารอมิเตอร์แอนีรอยด์ (aneroid barometer) วัดความดันอากาศ </li></ul><ul><li>เครื่องวัดบูร์ดอง (bourdon Gauge) วัดความดันของไหลที่มีความดันสูง </li></ul>
  • 10. แมนอมิเตอร์
  • 11. บารอมิเตอร์ <ul><li>P 0 เป็นความดันบรรยากาศ </li></ul><ul><li>ถ้าของเหลวเป็นปรอท h=760 mm </li></ul><ul><li>จะได้ P 0 = 1.01325 x 10 5 N/m 2 </li></ul>
  • 12. ความดันกับชีวิตประจำวัน <ul><li>เครื่องวัดความดันโลหิต </li></ul><ul><li>หลอดดูดเครื่องดื่ม </li></ul><ul><li>แผ่นยางติดผนัง </li></ul>
  • 13. เครื่องวัดความดันโลหิต <ul><li>ทำด้วยแมนอมิเตอร์ที่มีปรอทบรรจุอยู่ ปลายข้างหนึ่งทีท่อยางสวมต่อกับถุงอากาศและมีลูกยางสำหรับอัดอากาศเข้าถุงอากาศ </li></ul><ul><li>ในการวัดความดันโลหิต จะพันถุงอากาศเข้ากับท่อนแขน อัดอากาศเข้าไปให้มากพอที่จะบีบเส้นเลือดไม่ให้เลือดไหลไปที่ปลายแขน </li></ul><ul><li>จากนั้นจะเปิดลิ้นปล่อยอากาศในถุงออกช้าๆ และใช้หูฟังเสียงชีพจรที่เส้นเลือดใหญ่บริเวณแขนด้านหน้า </li></ul><ul><li>เมื่อความดันอากาศในถุงเท่ากับความดันโลหิตในเส้นเลือด โลหิตจะเริ่มไหลสู่ปลายแขน ซึ่งจะได้ยินเสียงจากหูฟัง ความดันที่อ่านได้ในครั้งแรกจะเป็นความดันโลหิตสูงสุด (systolic pressure) </li></ul>
  • 14. เครื่องวัดความดันโลหิต <ul><li>ความดันโลหิตสูงสุด (systolic pressure) เป็นความดันเส้นเลือดที่เกิดจากหัวใจบีบตัวส่งโลหิตไปเลี้ยงส่วนต่างๆของร่างกาย </li></ul><ul><li>เมื่อค่อยๆปล่อยอากาศออกจากถุงไปเรื่อยๆ จนกระทั่งความดันอากาศในถุงเท่ากับความดันโลหิตในเส้นเลือดดำที่ไหลกลับเข้าหัวใจ คราวนี้เสียงที่ได้ยินในตอนแรกจะเงียบลง </li></ul><ul><li>และจะอ่านค่าความดันโลหิตต่ำสุด (diastolic pressure) จากความสูงของปรอท </li></ul><ul><li>ร่างกายคนปกติจะมีความดันโลหิต 120 – 80 มิลลิเมตรปรอท ( ความดันเกจ ) </li></ul>
  • 15. หลอดดูดเครื่องดื่ม <ul><li>เมื่อใช้หลอดดูดเครื่องดื่มทำให้อากาศในหลอดมีปริมาตรลดลง และทำให้ความดันอากาศในหลอดลดลงด้วย </li></ul><ul><li>ความดันอากาศภายนอกซึ่งมากกว่าก็จะสามารถดันของเหลวขึ้นไปแทนที่อากาศในหลอดดูดจนกระทั่งของเหลวไหลเข้าปาก </li></ul>
  • 16. แผ่นยางติดผนัง <ul><li>เมื่อออกแรงกดแผ่นยางติดผนังบนผิวเรียบ เช่น แผ่นกระจก อากาศที่อยู่ระหว่างแผ่นยางกับแผ่นกระจกจะถูกขับออก ทำให้บริเวณดังกล่าวเกือบเป็นสูญญากาศ </li></ul><ul><li>อากาศภายนอกซึ่งมีความดันสูงกว่าก็จะกดแผ่นยางให้แนบติดบนผนังกระจก </li></ul>
  • 17. กฎของพาสคัล (Pascal s law) <ul><li>เมื่อเพิ่มความดันในของเหลวที่อยู่นิ่งในภาชนะปิด ความดันที่เพิ่มจะถูกถ่ายทอดไปยังทุกๆตำแหน่งในของเหลวรวมทั้งที่ผนังของภาชนะนั้นด้วย </li></ul><ul><li>เมื่อออกแรง F 1 กดลูกสูบเล็กที่มีพื้นที่หน้าตัด A 1 ความดันในของเหลวจะเพิ่มขึ้นเท่ากับ F 1 /A 1 </li></ul><ul><li>จากกฎของพาสคัล ที่ลูกสูบใหญ่จะมีความดันเพิ่มขึ้นเท่ากับ F 1 /A 1 ด้วย </li></ul><ul><li>แต่ที่ลูกสูบใหญ่ความดันที่เพิ่มขึ้นเท่ากับ F 2 /A 2 </li></ul>การได้เปรียบเชิงกล
  • 18. แรงลอยตัวและหลักของอาร์คิมีดีส <ul><li>วัตถุรูปทรงกระบอกสูง h พื้นที่หน้าตัด A จมอยู่ในของเหลวที่มีความหนาแน่น  อยู่ในสภาวะสมดุล </li></ul><ul><li>P 1 คือความดันของเหลวที่ผิวบน </li></ul><ul><li>P 2 คือความดันของเหลวที่ผิวล่าง </li></ul><ul><li>W คือน้ำหนักของวัตถุ </li></ul><ul><li>V คือปริมาตรของวัตถุ = Ah </li></ul>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 <ul><li>แรงลอยตัว = น้ำหนักฮีเลียม + น้ำหนักบอลลูนพร้อมกระเช้า </li></ul><ul><li>ให้ V เป็นปริมาตรฮีเลียมที่บรรจุ </li></ul><ul><li> air gV =  He gV + Mg </li></ul><ul><li> air V =  He V + M </li></ul><ul><li>V = M/(  air -  He ) </li></ul>
  • 21. ตัวอย่าง 9.6 นำวัตถุก้อนหนึ่งใส่ลงในน้ำ ปรากฎว่าวัตถุลอยน้ำโดยมีปริมาตรส่วนที่จมในน้ำเป็น n เท่าของปริมาตรวัตถุ (0<n<1) ความหนาแน่นของวัตถุนี้เป็นกี่เท่าของความหนาแน่นของน้ำ <ul><li>ให้ V เป็นปริมาตรของวัตถุ </li></ul><ul><li>แรงลอยตัว = น้ำหนักของวัตถุ </li></ul><ul><li> water g ( n V) =  object g V </li></ul><ul><li>n  water =  object </li></ul><ul><li>ความหนาแน่นของวัตถุมีค่าเท่ากับ n เท่าของความหนาแน่นของน้ำ </li></ul>
  • 22. ตัวอย่าง 9.7 ชั่งมงกุฎในอากาศอ่านน้ำหนักได้ 8.5 N ชั่งในน้ำอ่านน้ำหนักได้ 7.7 N มงกุฎทำด้วยทองคำบริสุทธิ์หรือไม่ ถ้าความหนาแน่นของทองคำบริสุทธิ์เท่ากัน 19.3x10 3 kg m -3 <ul><li>ชั่งในอากาศได้ 8.5 N แสดงว่ามงกุฎมีมวล 8.5/g </li></ul><ul><li>ให้มงกุฎมีปริมาตร V </li></ul><ul><li>ชั่งในน้ำ แรงลอยตัว + แรงดึงของเครื่องชั่ง = น้ำหนัก </li></ul><ul><li> water gV + 7.7 = 8.5 </li></ul><ul><li>V = 0.8/(  water g) </li></ul><ul><li>ความหนาแน่นมงกุฎ = มวล / ปริมาตร = (8.5/g)/(0.8/(  water g)) </li></ul><ul><li>= 8.5  water g/0.8g = 10.6x 10 3 kg m -3 </li></ul><ul><li>ไม่ใช่ทองคำบริสุทธิ์ </li></ul>
  • 23. ความตึงผิว <ul><li>แมลงตัวเล็กๆ วิ่งหรือยืนบนผิวน้ำได้ หรือ ใบมีดโกนลอยบนผิวน้ำได้ทั้งๆที่ทำด้วยวัสดุที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ แสดงว่าต้องมีแรงที่ไม่ใช่แรงลอยตัวมากระทำแล้วช่วยพยุงขาแมลงหรือใบมีดโกนไว้ </li></ul><ul><li>แรงนี้เป็นแรงระหว่างโมเลกุลของน้ำที่ผิวน้ำดึงกันไว้ทำให้ผิวน้ำราบเรียบและตึง จึงเรียกว่า แรงดึงผิว (surface tension) </li></ul><ul><li>แรงดึงผิวของของเหลวมีทิศทางขนานกับผิวของของเหลวและตั้งฉากกับของที่ของเหลวสัมผัส </li></ul>
  • 24. ความตึงผิว <ul><li>ให้  หมายถึงความตึงผิว </li></ul><ul><li>F เป็นขนาดของแรงดึงผิว </li></ul><ul><li>L เป็นความยาวผิวสัมผัส เท่ากับสองเท่าของความยาวเส้นลวด </li></ul><ul><li>  F/L หน่วยเป็น N/m </li></ul><ul><li>ถ้าแรง F ทำให้ลวดเคลื่อนที่ไป  x </li></ul><ul><li>W=F  x=  L  x =   A </li></ul><ul><li> W/  หน่วยเป็น J/m 2 </li></ul>F แรงดึงผิว แรงดึงผิว
  • 25. การโค้งของผิวของเหลว (meniscus effect)
  • 26. การซึมตามรูเล็ก (capillary action)
  • 27. ความหนืด (viscosity) <ul><li>ของไหลที่มีความหนืดมากจะมีแรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุในของไหลนั้นมาก </li></ul><ul><li>แรงต้านการเคลื่อนที่อันเนื่องมาจากความหนืดของของไหลเรียกว่า แรงหนืด (viscous force) </li></ul><ul><li>แรงหนืดที่กระทำต่อวัตถุขึ้นอยู่กับขนาดความเร็วของวัตถุและแรงนี้มีทิศตรงกันข้ามกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ </li></ul>
  • 28. การเคลื่อนที่ของลูกกลมโลหะในกลีเซอรอล ความเร็ว เวลา เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว W W F+F B F+F B
  • 29. กฎของสโตกส์ <ul><li>แรงหนืดของของไหลที่กระทำกับวัตถุทรงกลม รัศมี r </li></ul><ul><li>F = 6  nrv </li></ul><ul><li>n คือความหนืดของของไหล หน่วยเป็น Ns/m 2 หรือ Pa s </li></ul><ul><li>ในอดีตหน่วยของความหนืดคือ Poise (P) </li></ul><ul><li>1 Pa s = 10 P </li></ul>
  • 30. พลศาสตร์ของไหล <ul><li>ต่อไปจะศึกษาเรื่องของไหลที่มีการเคลื่อนที่ </li></ul><ul><li>ของไหลอุดมคติ มีคุณสมบัติดังนี้ </li></ul><ul><ul><li>มีการไหลอย่างสม่ำเสมอ (steady flow) </li></ul></ul><ul><ul><li>มีการไหลโดยไม่หมุน (irrotational flow) </li></ul></ul><ul><ul><li>มีการไหลโดยไม่มีแรงต้านทายเนื่องจากความหนืด (nonviscous flow) </li></ul></ul><ul><ul><li>ไม่สามารถอัดได้ (incompressible flow) </li></ul></ul>
  • 31. สมการความต่อเนื่อง (The Equation of Continuity) <ul><li>เป็นไปตามหลักการอนุรักษ์มวล </li></ul><ul><li>ผลคูณระหว่างพื้นที่หน้าตัดกับอัตราเร็วของของไหลอุดมคติไม่ว่าจะอยู่ที่ตำแหน่งใดในหลอดการไหลจะมีค่าคงตัวเสมอ </li></ul>A 1 v 1 = A 2 v 2
  • 32. สมการของแบร์นุลลี (Bernoulli s Equation) <ul><li>เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน </li></ul><ul><li>ผลรวมของความดัน พลังงานจลน์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร และพลังงานศักย์โน้มถ่วงต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ณ ตำแหน่งใดๆ ภายในท่อที่ของไหลผ่าน มีค่าคงตัวเสมอ </li></ul>ค่าคงตัว
  • 33. Venturi Tube
  • 34. จงหาความเร็ว V 1 ถ้าเปิดฝาบน P = P 0 จะได้ว่า
  • 35. แรงยกตัวของปีกเครื่องบิน อุปกรณ์พ่นสี
  • 36. ทำไมลูกกอล์ฟที่มีการหมุนถอยหลังถึงลอยได้สูงกว่า
  • 37.  

×