ของไหลและความดันในของไหล

ตรวจพบส่วนเสริม Ad Blocker

เว็บไซต์ของเรา เชื่อในประสบการณ์การรับชมของผู้ชม แต่อย่างไรก็ตามเว็บไซต์ของเราขับเคลื่อนด้วยโฆษณาจากผู้สนับสนุน โปรดพิจารณาละเว้นการบล็อคโฆษณาด้วยส่วนเสริม ad-block | ขอบพระคุณอย่างยิ่งที่ให้การสนับสนุน


     ของไหล หรือ Fluid มีความหมายรวมถึงสสารที่อยู่ในสถานะของเหลว แก๊ส แต่ในบางครั้งของไหลบางชนิดมีความหนืดเหนียวสูงมาก เช่น น้ำเชื่อมที่เคี่ยวจนหนืดเพื่อนำมาทำลูกอม เป็นต้น ทำให้จำแนกออกจากของแข็งได้ยาก

     แต่โดยทั่วไปของไหลมีสมบัติที่ปรากฎให้เห็นอย่างชัดเจน ดังนี้

  • มีความดัน – โดยเป็นผลมาจากความหนาแน่นของของไหล และความโน้มถ่วงที่ของไหลกระทำกับภาชนะ ซึ่งความดันจะแตกต่างกันไปตามความลึก
  • ความหนืด – เป็นสมบัติหนึ่งของของไหลที่ต้านทานการไหลของตัวเอง ยิ่งสสารมีความหนืดสูง ยิ่งไหลได้ยาก ในขณะเดียวกัน ของไหลที่มีความหนืดต่ำ จะไหลได้ง่าย
  • รูปทรงเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ ไม่มีรูปทรงที่แน่นอน (แต่ปริมาตรคงที่ – หากเราไม่คำนึงถึงการระเหยของของไหล)

ความดันในของไหล

     ความดัน หรือ Pressure หมายถึง อัตราส่วนระหว่างแรงต่อพื้นที่ 1 ตารางหน่วย เป็นปริมาณที่บ่งบอกถึงศักยภาพของของไหลที่ออกแรงกระทำต่อพื้นที่นั้นๆ สามารถเขียนอยู่ในรูปสัญลักษณ์ได้ดังนี้

P = \frac{F\perp}{A}

     โดยที่

  • P แทนความดันในหน่วย นิวตันต่อตารางเมตร (\frac{N}{m^2}) หรือ พาสคาล (Pascal)
  • F แทนแรงดันในของไหลที่กระทำตั้งฉากกับผนังภาชนะหรือก้นภาชนะ ในหน่วยนิวตัน (N)
  • A แทนพื้นที่ที่ของไหลออกแรงกระทำกับพื้นที่ ในหน่วยตารางเมตร (m^2)

ถ้าเราสนใจของไหลที่เป็นของเหลวอย่างน้ำในแก้วทรงกระบอกสูง h - h_0 เราสามารถหาความดันที่ก้นภาชนะนี้ได้ ดังนี้

ความดันในของไหล ฟิสิกส์

แรงดันเนื่องจากของเหลวกระทำต่อพื้นที่ผิวก้นภาชนะ หรือเรียกสั้นๆว่า “ความดัน” จะมีขนาดขึ้นอยู่กับความลึก ความหนาแน่นของของเหลว และค่าความโน้มถ่วง แต่จะไม่ขึ้นกับรูปทรงของภาชนะที่บรรจุ

จาก

P = \frac{F\perp}{A}  (เป็นแรงที่กระทำตั้งฉากกับผนังภาชนะ)

P = \frac{mg}{A} 

แต่ m = \rho V  (มวลของสสาร เท่ากับ ความหนาแน่นคูณด้วยปริมาตร)

P = \frac{\rho Vg}{A}

แต่ V = Ah  (ปริมาตรของของเหลวในภาชนะ เท่ากับ พื้นที่หน้าตัดภาชนะคูณด้วยความสูง)

P = \frac{\rho A(h-h_0)g}{A}

P = \rho g(h-h_0)

P = \rho g\Delta h

     หากกำหนดให้

  • \rho    แทนความหนาแน่นของของไหล ในหน่วย kg/m^3
  • V   แทนปริมาตรของของไหลในหน่วย m^3
  • g    แทนค่าคงที่ความโน้มถ่วง 9.8 m/s^2
  • h    แทนตำแหน่งความสูงที่อยู่จากระดับอ้างอิง ในหน่วยเมตร (m)
  • h_0   แทนตำแหน่งอ้างอิงใดๆ ในหน่วยเมตร (m)
  • Δh  แทนความสูงของของเหลว ในหน่วย (m)

รายการที่เกี่ยวข้อง

ก่อนหน้า | เนื้อหาฟิสิกส์ (Physics Story)
หน้าถัดไป | ความดันในของไหลที่กระทำกับผนังภาชนะ

ถ้ารู้สึกว่าบทความนี้อ่านง่ายอ่านคล่อง Share เลยครับ