ฟิสิกส์ · 2 ติวเข้มเฮ้าส์jigsaw of knowledge...

เรองของไหล

(PHY-008)

ตวเขมเฮาสJigsaw of Knowledge

ฟสกส

บทท 8

2 ตวเขมเฮาสJigsaw of Knowledge

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ของไหล PHY008 โดย พบอล

1. สมบตของของเหลว

1.1 ความหนาแนน คออตราสวนระหวางมวลตอปรมาตร

Vm

; 33

OH m/kg10c.c/g12

เมอ คอ ความหนาแนนของวตถ มหนวยเปน (g/cm3) หรอ (kg/m3) m คอ มวลของวตถ มหนวยเปน g หรอ kg V คอ ปรมาตรของวตถ มหนวยเปน cm3 หรอ m3

1.2 ความดน หมายถงแรงทกระท าตอพนททต งฉากกบแนวแรง

AF

P

ส าหรบการวดความดนในของเหลวม 2 แบบ คอ - ความดนเกจ คอความดนทเครองมอวดความดนสามารถวดได ghPgauge

- ความดนสมบรณ คอ ความดนทแทจรง

ghPPPP agaugeaabsolute

เมอ Pgauge คอ ความดนเกจ Pabsolute คอ ความดนสมบรณ Pa คอ ความดนบรรยากาศ มคาเทากบ 1 บรรยากาศ (atm)

หรอ 25a m/N10x013.1P

ของไหล


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


1.3 แรงทของเหลวกระท าตอผนง 1.3.1 แรงทกนถง

Fกน = Pกน Aกน Pกน = gh 2.3.2 แรงดานขาง

Fขาง = Pขาง Aขาง Pขาง = ghc

โดยท 2h

hc

2.3.3 แรงดนของน าทกระท าตอเขอน

F = Pc A Pc = ghc

โดยท 2h

hc

A = พนทผวสมผสของผนงเขอน

Fกน

Aกน

h

Fขาง Aขาง

h

F h


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


1.3.4 แมนอมเตอร (Manometer) ใหยดหลกการณคอ “ความดนทระดบเดยวกนมคาเทากนเสมอ” BA PP

aPghP

Pa = 1 บรรยากาศ (atm) หรอ 25 /10013.1 mNx

1.4 กฎของปาสคาล ส าหรบเครองอดไฮดรอลก กลาววา “ถาเพมความดน ณ. ต าแหนงใดๆ ของของเหลวทอยนงในภาชนะปด ความดนทเพมขนจะถายทอดไป

ทกๆ จดของของเหลวนน” หรอ “ถากอนของไหลถกแรงกระท าความดนจะกระจายเทากนทวทงกอน” จากรปเปนการออกแรง Fi เพอยกของหนกกคอ Fo ผานของไหลทขาทงสองมลกสบปดสนท โดยทเราใชแรง

Fi < Fo (เปนการผอนน าหนกของวตถทจะยก) ถาไมมแรงเสยดทานภายนอกมากระท า ถามแรงเสยดทานภายนอกมากระท าจะท าให

i

o

FF

เรยกวา การไดเปรยบเชงกลทางปฏบต

P h

A B

Pa

Fo Fi

Ao Ai

i

o

i

o

A

A

F

F

i

o

i

o

AA

FF


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


i

o

AA

เรยกวา การไดเปรยบเชงกลทางทฤษฎ

ประสทธภาพของเครองกล (Eff)

100100 ดแรงทควรไรงแรงทไดจ

ยบทางทฤษฎการไดเปรตยบทางปฏบการไดเปร

Eff

1.5 แรงลอยตวและหลกของอารคมดส

แรงลอยตว หรอแรงพยงตว คอแรงทของเหลวพยายามดนใหวตถลอยตวอยได (ถาแรงลอยตวมากกวาน าหนกของวตถ จะท าใหวตถลอย แตถาแรงลอยตวนอยกวาน าหนกของวตถ วตถจะจม)

วตถอยในอากาศ วตถอยในน า พจารณารป เมอวตถอยในอากาศจะไมมแรงลอยตวมากระท า ท าใหพจารณาจากสมดล คอ จาก 0F

0mgF

แตถาพจารณาในขณะทวตถอยในอากาศจะมแรงลอยตวมากระท า ท าใหพจารณาจากสมดล คอ จาก 0F

0 mgFF B

เมอ FB คอแรงลอยตว

การหาแรงลอยตวโดยใชกฎของอารคมดส

กฎของอารคมดสมอยวา

F

mg FB F

mg


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


1. ถาวตถถกน าไปใสในของเหลวซงบรรจเตมในภาชนะปรมาตรของของ เหลวทลนออกมาเทากบปรมาตรของวตถสวนทจม

2. ถาชงวตถในของเหลวน าหนกวตถจะนอยกวาเมอชงในอากาศ โดยท

น าหนกของวตถทลดลงไป = น าหนกของของเหลวทถกวตถแทนท เราสามารถใชหลกของอารคมดส หาแรงลอยตวไดดงน

แรงลอยตว = น าหนกของเหลวทถกวตถแทนท gmVgF ของเหลวB .

1.6 ความถวงจ าเพาะ หรอความหนาแนนสมพทธ

ความถวงจ าเพาะของวตถใดๆ = = 1.7 ความตงผว ก าหนดใหมคาเทากบแรงตงผวตอความยาวของผวสมผส

F เมอ คอ ความตงผว มหนวยเปน นวตน/เมตร (N/m)

F คอ ขนาดของแรงตงผว มหนวยเปน นวตน (N) คอ ความยาวของผวสมผส ส าหรบ วงกลมบาง = 2 เทาของความยาวเสนรอบวง วงแหวน = ผลบวกของความยาวเสนรอบวงภายนอกและภายใน แผนกลม = ความยาวเสนรอบวง แผนเหลยมตางๆ = ความยาวเสนรอบรป

มวลวตถ

มวลของน าปรมาตรเทาวตถ ความหนาแนนวตถ

ความหนาแนนของน า


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


1.8 ความหนด (Viscosity) เราสงเกตวา ของเหลวแตละชนด เมอใชชอนคนใหทว จะใชแรงไมเทากน เนองจากคณสมบต

บางอยางของของเหลวมคาตางกน คณสมบตตวนเรยกวา ความหนด (Viscosity) และแรงตานการเคลอนทของของเหลวนเรยกวา แรงหนด (Viscous Force)

ก. ถาเคลอนทในวตถทมความหนดมาก จะท าใหของเหลวเคลอนทชา

ข. ถาเคลอนทในวตถทมความหนดนอย จะท าใหของเหลวเคลอนทเรว

กฏของสโตกส rv6F

เมอ F คอ แรงหนด (นวตน) r คอ รศมของวตถทรงกลมตน (เมตร) v คอ ความเรวของวตถทรงกลมตน (เมตร/วนาท) คอ สมประสทธความหนดของของไหล (นวตน.วนาท/เมตร2)

1.9 พลศาสตรของของไหล พจารณา ของเหลวไหลในทอ ดงรป

v2

A1 v1

A2

P1

P2

h1 h2

แกนอางอง


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


สมการของแบรนลล เปนสมการทอธบายปรากฏการณการไหลของของไหลทสภาวะตางๆ มสมการดงน

22221

211 ghv

21

Pghv21

P

โดยท

2211 vAvA

อตราการไหล(Q) AvQ มหนวยเปน m3/s

แรงยกปกเครองบนเกดจากอากาศดานบนมความเรวมากกวาดานลาง

21 hh ; 12 vv ; 12 PP

Avv21

APPF 21

2221


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


แบบฝกหดเรองของไหล 1.วตถปรมาตร 0.3 ลกบาศกเมตร ความหนาแนน 1.2 x 103 กโลกรมตอลกบาศกเมตรจมอยใตผวน า จะตองออกแรงยกวตถในน ากนวตนจงพอดใหวตถนลอยปรมน า (ก าหนดความหนาแนนน าเทากบ 103 กโลกรมตอลฏบาศกเมตร) 1) 3x103 N 2) 6x102 N 3) 6x103 N 4) 3x104 N

2. จากรป เปนหลอดแกวรปตว W ซงบรรจของเหลว x, y, z ซงมความหนาแนน 1, 2 และ 3 ตามล าดบขอใดถกตอง + 1) 3 = 22 = 41 2) 3 > 2 > 1

3) 3 < 2 < 1 4) 3 = 2 = 1

3.แผนโลหะบางมากรปวงกลม มเสนผานศนยกลาง 14 ซม. น าไปลอยอยบนผวน า ถาการทแผนโลหะนสามารถลอยน าอยไดเปนผลมาจากความตงของผวเพยงอยางเดยว จงหาวาโลหะแผนนมมวลอยางมากทสดเทาใด (ก าหนดใหความตงผวของน ามคา 0.072 นวตนตอเมตร) 1) 1.58 g 2) 2.26 g 3) 3.16 g 4) 4.52 g


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


4. ในการทดลองหาความตงผวของเหลวอยางหนง ถาวงแหวนทใชมเสนรอบวง 25 ซม. จะตองแขวนมวล 50 กรม เพอท าใหคานอยนในสมดล ขณะทวงแหวนยงสมผสผวของเหลว และเมอคอยๆ เพมมวลจนกระทงหวงวงแหวนหลดจากผวของของเหลว พบวาตองใชมวลทงหมด 62.5 กรม ความตงผวของของเหลวทใชทดลองมคาเทาไร

+

1) 0.313 N/m 2) 0.126 N/m 3) 0.083 N/m 4) 0.062 N/m 5. เมอจมหลอดดดขนาดเสนผานศนยกลาง 5 มม. ลงในแกวน าหวาน ซงมความหนาแนน 1.2 x 103 กก.ตอ ลบ.ม. ปรากกฏวาระดบน าหวานภายในหลอดดดอยสงกวาระดบภายนอก 2 มม. มมทแนวความตงผวของน าหวานท ากบแนวดงเทากบ 60 องศา จงหาความตงผวของน าหวาน

1) 0.015 N/m 2) 0.03 N/m 3) 0.06 N/m 4) 0.12 N/m 6. เมอหยอนลกโลหะทรงกลมเลกๆ ลงในทรงกระบอกทท าดวยแกว โดยมน ามนบรรจอย ถาระยะ ab = bc = cd การเคลอนทของลกโลหะเปนไปตามขอใด +


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


1) ชวง a ถง b มความเรง ตอจากนนจะมความเรวคงตว 2) ชวง a ถง b มความหนวง ตอจากนนจะมความเรวคงตว 3) ชวง a ถง d มความเรงคงตวตลอด 4) ชวง a ถง d มความเรวคงตวตลอด 7. ลกแกวเลกๆ ลกหนงมความหนาแนน 2.6 x 103 กโลกรมตอลกบาศกเมตร ถกปลอยใหตกผานน ามนในถงขนาดใหญความหนาแนน 950 กโลกรมตอลกบาศกเมตร และมคาความหนด 0.21 นวตน-วนาท ตอตารางเมตร สงเกตพบวาในชวงลกแกวเคลอนทดวยความเรวคงตวในเวลา 100 วนาท ลกแกวตกไดระยะทาง 43 ซม. อยากทราบวาลกแกวมรศมเทาไร

1) 0.2 mm 2) 0.5 mm 3) 0.7 mm 4) 0.9 mm 8. จรวดน า สวนลางบรรจน าไวและสวนบนเปนอากาศทมความดน 2 บรรยากาศดงรป ถาจรวดอยนง อตราเรวของน าทไหลออกจากฐานจรวดเทากบเทาไร +

1) 5 m/s 2) 10 m/s 3) 14 m/s 4) 20 m/s


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


9. น าปกตถกปลอยใหไหลในทอขนาดเสนผานศนยกลาง 1 เมตร หากมทอขนาดเสนผานศนยกลางทเลกกวาตดตงไวในแนวเสนผานศนยกลางรวมกน จงหาวาขนาดของทอเลกควรมเสนผานศนยกลางเทาไรจงจะท าใหอตราการไหลของน าถกแบงไหลในอตราสวนทเทากน +

1) m2

1 2) m3

1

3) m2

1 4) m3

1

10. จงหาความดนเกจในทอฉดน าดบเพลงขนาดใหญทจะท าใหหวฉดสามารถฉดน าขนไปตรงๆ ไดสงถง 30 เมตร

1) 100 kPa 2) 150 kPa 3) 200 kPa 4) 300 kPa 11. น าไหลผานทอเรยวทอหนง ณ จด 1 ถงจด 2 โดยทจด 1 มความดน P1 = 5x105 พาสคล ความเรว v1 = 10 เมตรตอวนาท และทจด 2 มความดน P2 = 3x105 พาสคล จงหาความเรวของน า v2 +

1) 10 m/s 2) 14 m/s 3) 17 m/s 4) 20 m/s


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


12.ตองการใหมแรงยก 3000 นวตน บนปกเครองบนซงมพนท 2 ตารางเมตร ถาลมผานใตปกมความเรว 250 เมตรตอวนาท จงหาอตราเรวของลมเหนอปกเครองบนเพอใหมแรงยกตามตองการ(ก าหนดใหอากาศมความหนาแนน 1.3 กโลกรมตอลกบาศกเมตร) +

1) 255 m/s 2) 260 m/s 3) 325 m/s 4) 385 m/s

แนวขอสอบ มจพ.

1. มจพ’ 51 ความดนทเกดจากผชายคนหนงบนพนราบจะมคามากทสดเมอ 1) เขายนบนพนดวยเทาทงสองขางของเขา

2) เขายนบนพนดวยเทาเพยงขางเดยวของเขา 3) เขายนบนพนดวยสนเทาเพยงขางเดยวของเขา 4) เขานอนราบไปกบพน

2. มจพ’ 52 แทงตะกวหนก 0.22 N เมอชงในอากาศ และหนก 0.2 N เมอชงในน า แตถาน าไปชงในน ามนจะมน าหนก 0.206 N จงหาความหนาแนนของน ามน 1) 600 kg/m3 2) 700 kg/m3

3) 800 kg/m3 4) 850 kg/m3

************************************


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


ฟิสิกส์ · 2 ติวเข้มเฮ้าส์jigsaw of knowledge...

Documents