บทเรียน เรื่อง พลศาสตร์ของของไหล

1. Fluid dynamics
พลศาสตร์ของของไหล

2. พลศาสตร์ของของไหล (Fluid dynamics)
สภาวะที่ของไหลมีการเคลื่อนที่ เช่น การไหลของอากาศผ่านปีกเครื่องบิน การไหลของนํ้าในท่อ

3. 1. มีการไหลอย่าง
สมํ่าเสมอ
2. มีการไหลโดย
ไม่หมุน
3. ไม่สามารถอัด
ได้
4. มีการไหลโดย
ไม่มีแรงต้าน
เนื่องจากความ
หนืด
ของไหลอุดมคติ (Ideal fluid)

4. ทําไมเมื่อใช้นิ้วอุดปลายสายยางนํ้าจึงไหลเร็วขึ้น ?

5. สมการความต่อเนื่อง (Equation of continuity)
- พิจารณาหลอดของการไหลที่มีพื้นที่หน้าตัดไม่เท่ากันในช่วงเวลา ∆t
- ของไหลไหลผ่านพื้นที่หน้าตัด A1
ด้วยอัตราเร็ว v1
(มีปริมาตร V1
เท่ากับ A1
v1
∆t )
- ไปยังพื้นที่หน้าตัด A2
ด้วยอัตราเร็ว v2
(มีปริมาตร V2
เท่ากับ A2
v2
∆t )
*มวลของของไหลที่ไหลผ่านแต่ละส่วนในเวลาเดียวกันจะมีค่าเท่ากัน
เมื่อ A คือ พื้นที่หน้าตัด หน่วย m2
v คือ อัตราเร็วของของไหล หน่วย m/s

6. สมการความต่อเนื่อง (Equation of continuity) (ต่อ)
- สมการความต่อเนื่อง แสดงให้เห็นว่า อัตราเร็วของของไหลในท่อแปรผกผัน
กับพื้นที่หน้าตัดของท่อ
- ผลคูณของพื้นที่หน้าตัดกับอัตราเร็วจะมีค่าคงตัวเสมอ เรียกว่า อัตราการไหล
(Volume flow rate: Q)
- มีหน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที (m3
/s)
สมการความต่อเนื่อง

8. Thai Airways International Airbus A380 HS-TUB Takeoff from KIX 24L

9. สมการของแบร์นูลลี (Bernoulli’s equation)
หลักของแบร์นูลลี (Bernoulli’s principle)
“เมื่อของไหลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วที่มีค่าเพิ่มขึ้น ความดันในของไหลจะลดลง
และเมื่ออัตราเร็วลดลง ความดันในของไหลจะเพิ่มขึ้น”
ความดัน : P
พลังงานจลน์ต่อปริมาตร :
พลังงานศักย์โน้มถ่วงต่อปริมาตร :

10. สมการของแบร์นูลลี (Bernoulli’s equation)
“ผลรวมของความดัน พลังงานจลน์ต่อปริมาตรและพลังงานศักย์โน้มถ่วงต่อ
ปริมาตรของของไหล ทุก ๆ จุดภายในท่อจะมีค่าคงที่เสมอ” ซึ่งเรียกว่า สมการของ
แบร์นูลลี

12. สมการแบร์นูลลีกับชีวิตประจําวัน
1. กฎของตอร์รีเชลลี (Torricelliʼs law)
2. เครื่องพ่นสี
3. การออกแบบปีกเครื่องบิน
แบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 5-6 คน สืบค้นข้อมูล เพื่อนําเสนอในชั่วโมงถัดไป
กลุ่มละ 10 นาที

13. การหาอัตราเร็วของของเหลวที่พุ่งออกจากภาชนะผ่านรูเล็ก
- อัตราเร็วที่พุ่งออกจากรูเล็กด้านข้างถัง = อัตราเร็วของวัตถุที่ตกแบบอิสระ
- ที่ระดับความสูง h
- ไม่ขึ้นกับชนิดของของเหลว
- เรียกว่า “กฎของตอร์รีเชลลี (Torricelliʼs law)”

14. เครื่องพ่นสี

15. การออกแบบปีกเครื่องบิน
“เมื่อของไหลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วที่มีค่าเพิ่มขึ้น ความดันในของไหลจะลดลง
และเมื่ออัตราเร็วลดลง ความดันในของไหลจะเพิ่มขึ้น”

17. Channel เพิ่มเติมความรู้...กดเปิดสิคะ
สมการแบร์นูลลี ฟิสิกส์ของการบิน

18. กิจกรรมตรวจสอบการเรียนรู้
เรื่อง พลศาสตร์ของของไหล
1. ถ้าของเหลวไหลผ่านท่อที่มีพื้นที่หน้าตัด 0.2 ตารางเมตร ด้วยอัตราเร็ว
4 เมตรต่อวินาที จะมีอัตราการไหลเท่าไร
2. ความเร็วของนํ้าที่พุ่งออกจากปลายท่อดับเพลิงมีค่าเท่าไร เมื่อความเร็วของ
นํ้าบริเวณท่อใหญ่เท่ากับ 6 เมตรต่อวินาทีและพื้นที่หน้าตัดของท่อใหญ่
เท่ากับ 3 เท่าของท่อเล็ก
3. ท่อนํ้าที่ระดับพื้นดินมีพื้นที่หน้าตัด 0.4 m2
อัตราการไหลของนํ้าในท่อ
เท่ากับ 5 m3
/s ต่อเข้ากับท่อที่มีขนาดพื้นที่หน้าตัด 0.2 m2
โดยยกให้สูง
จากท่อแรก 1 m ถ้าความดันนํ้าในท่อที่ระดับนี้เท่ากับ 1x105
N/m2
ความ
ดันนํ้าในท่อที่ระดับพื้นดินมีค่าเท่าไร

19. กิจกรรมตรวจสอบการเรียนรู้
เรื่อง พลศาสตร์ของของไหล (ต่อ)
4. ถังนํ้าสูง 1 เมตร บรรจุนํ้าเต็มถัง ถ้าเจาะรูขนาดเล็กที่ด้านข้างถังให้นํ้าพุ่ง
ออกมา โดยรูอยู่สูงจากพื้น 20 เซนติเมตรอัตราเร็วของนํ้าที่พุ่งออกจากรู
มีค่าเท่าไร
5. ลมผ่านใต้ปีกเครื่องบินด้วยอัตราเร็ว 100 เมตรต่อวินาที ลมเหนือปีก
เครื่องบินจะต้องมีอัตราเร็วเท่าไร จึงจะเกิดแรงยกที่ปีกเครื่องบิน 800
นิวตันต่อตารางเมตร กําหนดให้ความหนาแน่นของอากาศขณะนั้น
เท่ากับ 1.6 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

20. : Fluid Mind Map