5. ปกของไหล (Fluid) Flipbook PDF

5. ปกของไหล (Fluid)

---

169 Views
192 Downloads
FLIP PDF 803.57KB

DOWNLOAD FLIP

REPORT DMCA

ของไหล (Fluid) ของเหลวเป็ นสถานะหนึ่งของสสาร มีปริ มาตร คงตัวและมีรูปร่ างตามภาชนะที่บรรจุ ส่ วนก๊าซ เป็ นอีกสถานะหนึ่งของสสาร มีรูปร่ างและ ปริ มาตรไม่คงตัว ขึ้นกับภาชนะที่บรรจุ ทั้ง ของเหลวและก๊าซสามารถไหลจากที่หนึ่งไป อีกที่หนึ่งได้ จึงเรี ยกของเหลวและก๊าซว่า ของ ไหล (fluid) สมบัติของของไหลได้แก่ ความ หนาแน่น ความดัน ความตึงผิวและความหนืด พฤติกรรมของของไหลทั้งที่อยูน่ ิ่งและ เคลื่อนที่อธิบายได้ดว้ ยหลักและกฎทางฟิ สิ กส์ ที่เกี่ยวข้อง https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7268-fluid

ความหนาแน่น

ความดันในของเหลว ความดันของของไหล คือ อัตราส่ วนของแรงที่กระทาต่อวัตถุต่อหน่วยพื้นที่ที่สัมผัสกับของไหล

ความดันในของเหลวจะแปรผันตรงกับความลึกและความหนาแน่ นของของเหลว

จากสูตรสรุ ปได้ ว่าความดันในของเหลวชนิดเดียวกันที่ระดับความลึกเดียวกัน มีค่าเท่ ากัน โดยรูปทรงของภาชนะไม่ มีผลต่ อความดัน แรงดันน้าเหนือเขื่อน

หลอดแก้ วรูปตัวยู

เครื่ องมือวัดความดันของของไหล

กฎของพาสคัลและเครื่ องอัดไฮดรอลิก ด้วยหลักการนี้ทาให้เกิดการประยุกต์ใช้เครื่ องผ่อนแรงที่เรี ยกว่า "เครื่ อง อัดไฮดรอลิก" ซึ่ งประกอบด้วยกระบอกสู บและลูกสู บสองชุดที่มีขนาดต่างกัน ดังรู ป

พาสคัล ได้คน้ พบว่า การเปลี่ยนแปลงความดันที่กระทาต่อของ

ไหลในภาชนะปิ ดจะมีการส่ งผ่านแรงทั้งหมดไปยังทุกจุดของของไหล และผนังของภาชนะ

แรงลอยตัวและหลักของอาร์ คมิ ีดสิ หลักเกี่ยวกับแรงลอยตัวของวัตถุซงึ่ อยู่ในของเหลวกล่าวว่า “แรงลอยตัวจะมีค่าเท่ ากับนา้ หนักของของเหลวซึ่งมี ปริมาตรเท่ าวัตถุส่วนที่จม” มีค่าดังสมการ

ความตึงผิว แรงระหว่างโมเลกุลของของเหลวที่ดงึ กันไว้ ทาให้ ผิวของเหลวราบเรียบและตึง เรี ยกว่า "แรงดึงผิว" แรงดึงผิวนี ้จะมีทิศขนานกับผิวของเหลวและตังฉากกั ้ บ ขอบที่ของเหลวสัมผัส ดังรูป

ความตึงผิวของของเหลวแต่ ละชนิดที่ อุณหภูมิเดียวกันมีค่าไม่ เท่ ากัน สาหรั บ ของเหลวชนิดหนึ่งความตึงผิวจะ เปลี่ยนไปเมื่อของเหลวมีสารเจือ เช่ น นา้ เกลือหรือนา้ สบู่จะมีความตึงผิวน้ อย กว่ านา้ และความตึงผิวจะลดลงเมื่อ อุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึน้

ความโค้ งของผิวของเหลวของเหลวในภาชนะจะมีผวิ ลักษณะโค้งนูน หรื อโค้งเว้า ขึ้นกับแรงระหว่างแรงเชื่อมแน่น(cohesive force) ที่เกิดขึ้นระหว่างโมลุกลุ ชนิดเดียวกัน กับแรงยึดติด (adhesive) ที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลต่างชนิดกัน ดังรู ป

ความหนื ด * ของไหลที่มีความหนื ดมากจะมีแรงต้ านการเคลื่อนที่อนั เนื่ องมาจากความหนื ด ของของไหล เรียกว่ า "แรงหนืด“ * แรงหนื ดที่กระทาต่ อวัตถุขนึ้ อยู่กบั ขนาดความเร็วของวัตถุและแรงนีม้ ีทศิ ตรงกันข้ ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ * จอร์ จ กาเบรียล สโตกส์ ได้ ทดลองหาแรงหนื ดและพบว่ า.... แรงหนื ดแปรผันตรงกับความเร็วของวัตถุทรงกลมตัน ตามสมการ

พลศาสตร์ของของไหล ของไหลในอุดมคติ มีสมบัติดังนี้ - มีการไหลอย่างสม่าเสมอ หมายถึงความเร็วของทุกอนุภาค ณ ต่าแหน่งต่างๆของของไหลมีค่าคงตัว - มีการไหลโดยไม่หมุน คืออนุภาคจะไม่เคลือนทีด้วยความเร็ว เชิงมุม - มีการไหลโดยไม่มีแรงต้านเนืองจากความหนืด หมายถึงไม่มี แรงต้านใดๆในเนื้อของของไหล - ไม่สามารถอัดได้ หมายความว่าของไหลมีปริมาตรคงตัวมี ความหนาแน่นเท่าเดิมตลอด

สมการความต่ อเนื่อง

สมการความต่อเนือง ซึงสรุปได้ว่า ผลคูณระหว่างพื้นทีหน้าตัดกับอัตราเร็วของ ของไหลอุดมคติ ไม่ว่าจะอยู่ทีต่าแหน่งใดใน หลอดจะมีค่าคงตัวเสมอ

ผลรวมของความดันพลังงานจลน์ตอ่ หนึง่ หน่วยปริ มาตร และพลังงานศักย์โน้ มถ่วงต่อหนึง่ หน่วยปริ มาตร ณ ตาแหน่งใดๆภายในท่อที่ของไหลผ่าน มีคา่ คงตัว ด้ วยหลักการนี ้จึงเกิดการ ประยุกต์ใช้ ในการทางานของเครื่ องพ่นสี และการออกแบบปี กเครื่ องบิน เป็ นต้ น

สมการของแบร์นูลลี

คือ ผลรวมของความดันพลังงานจลน์ต่อหนึงหน่วย ปริมาตร และพลังงานศักย์โน้มถ่วงต่อหนึงหน่วยปริมาตร ณ ต่าแหน่งใดๆ ภายในท่อทีของไหลผ่าน มีค่าคงตัว ด้วยหลักการนี้จึงเกิดการประยุกต์ใช้ในการ ท่างานของเครืองพ่นสี และการออกแบบปีกเครืองบิน เป็นต้น