ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับพลศาสตร์ของไหล

ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับพลศาสตร์ของไหล 24 ข้อ

ทฤษฎีบทของทอร์ริเชลี

1. อ่างขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยน้ำและก๊อกน้ำดังแสดงในภาพ ถ้า g = 10 ms⁻² ^แล้วความเร็วของน้ำที่พุ่งออกมาจากก๊อกน้ำคือ...

ก. 3 มิลลิวินาที^-1  

B. 8 มิลลิวินาที^-1

C. 9 ms ^-1

ง. 30 ม. ^-1

E. 900 ms ^-1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า :

ความสูง (h) = 85 ซม. – 40 ซม. = 45 ซม. = 0,45 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ ^s²

คำถาม : ความเร็วของน้ำที่พุ่งออกมาจากก๊อกน้ำ (v)

คำตอบ :

ทฤษฎีบทของทอร์ริเชลลีกล่าวว่า ความเร็วของน้ำที่พุ่งผ่านรูซึ่งอยู่ห่างจากผิวน้ำเป็นระยะ h จะเท่ากับความเร็วของน้ำที่ตกลงมาอย่างอิสระจากความสูง h

ความเร็วของละอองน้ำคำนวณโดยใช้สูตรการเคลื่อนที่แบบตกอิสระv _t ² = 2 gh

v _t ² = 2 gh = 2(10)(0,45) = 9

v _t = √9 = 3 ม./วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

2. ถังน้ำมีรูอยู่ที่ผนัง (ดูรูป) ความเร็วของน้ำขณะไหลออกจากรูคือ… (g = 10 ^ms⁻² )

ก. 12 มิลลิวินาที^-1

B. 10 มิลลิวินาที^-1

C. 6 ms ^-1

ง. 5 ม. ^-1

E. 2 ms ^-1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า :

ความสูง (h) = 1,5 ม. – 0,25 ม. = 1,25 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ ^s²

คำถาม : ความเร็วของน้ำเมื่อไหลออกมาจากรู (v)

คำตอบ :

v _t ² = 2 gh = 2(10)(1,25) = 25

v _t = √25 = 5 ม./วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

3. อ่างเก็บน้ำมีน้ำสูง 1 เมตร (g = 10 ms⁻² ⁾และมีรูรั่วที่ผนัง (ดูรูปภาพ) ความเร็วของน้ำที่ไหลออกมาจากรูนั้นคือ...

ก. 1 มิลลิวินาที^-1

B. 2 มิลลิวินาที^-1

C. 4 ms ^-1

ง. 8 ม. ^-1

E. 10 ms ^-1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า :

ความสูง (h) = 1 ม. – 0,20 ม. = 0,8 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ ^s²

คำถาม : ความเร็วของน้ำเมื่อไหลออกมาจากรู (v)

คำตอบ :

v _t ² = 2 gh = 2(10)(0,8) = 16

v _t = √16 = 4 ม./วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

4. กระบอกตวงบรรจุของเหลวในอุดมคติ มีรูเล็กๆ (เล็กกว่าปริมาตรของกระบอกตวงมาก) อยู่ที่ผนังกระบอกตวง ห่างจากด้านบน 20 เซนติเมตร ทำให้ของเหลวไหลออกมาได้ (ดังแสดงในรูป) ความเร็วของน้ำที่พุ่งออกมาจากรูเล็กๆ นั้นเป็นเท่าใด

ก. 1,0 มิลลิวินาที^-1

B. 2,0 มิลลิวินาที^–1

C. 3,0 ms ^–1

ง. 5,0 ม. ^–1

E. 5,5 ms ^–1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

ระยะห่างของรูจากผิวดิน (h) = 20 ซม. = 0,2 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ ^s²

คำถาม:น้ำที่พุ่งออกมาจากรูเล็กๆ นั้นเร็วแค่ไหน?

คำตอบ :

ทฤษฎีบทของทอร์ริเชลีกล่าวว่า ความเร็วของน้ำที่พุ่งออกมาจากรูนั้นเท่ากับความเร็วของน้ำที่ตกลงมาอย่างอิสระจากความสูง h ในทางคณิตศาสตร์:

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

5. ถังเก็บน้ำมีหน้าตัดขนาดใหญ่ โดยมีรูเล็กๆ อยู่ที่จุด A ความเร็วของน้ำที่ไหลออกมาจากรู A คือ...

ก. แปรผันตรงกับ h

B. เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ h ₁

C เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ √h

D. เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ h ₂

E เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ (h ₁ – h ₂ )

การอภิปราย

สมการของเบอร์นูลลี:

P ₁ + 1/2 ρ v ₁ ² + ρ gh ₁ = P ₂ + 1/2 ρ v ₂ ² + ρ gh ₂

คำอธิบาย: P ₁ = ความดัน 1, v ₁ = ความเร็ว 1, h ₁ = ความสูง 1, ρ = ความหนาแน่น, g = ความเร่งโน้มถ่วง, P ₂ = ความดัน 2, v ₂ = ความเร็ว 2, h ₂ = ความสูง 2

สมการนี้สามารถนำมาใช้เพื่อหาอนุพันธ์ของสมการสำหรับคำนวณความเร็วของน้ำที่ไหลออกจากรู A ได้ ถ้าด้านบนของถังเปิดอยู่ P₁ _จะเท่ากับความดันอากาศเหนือผิวน้ำ ถ้ามีรูเล็กๆ ที่จุด A P₂ จะ_{เท่ากับ}ความดันอากาศภายนอกรูเล็กๆ นั้น ความดันอากาศที่อยู่ใกล้ถังจะต้องเท่ากัน ดังนั้น P₁ ₌ P₂ _ด้วยเหตุนี้ P₁ _และ P₂ _จึงสามารถตัดออกจากสมการของเบอร์นูลลีได้

1/2 ρ โวลต์₁ ² + ρ gh ₁ = 1/2 ρ โวลต์₂ ² + ρ gh ₂

เนื่องจากรูที่ A มีขนาดเล็ก น้ำจึงไหลออกมาทางรูด้วยความเร็วสูง ในทางกลับกัน พื้นที่ผิวของอ่างมีขนาดใหญ่ ความเร็วในการลดลงของระดับน้ำจึงต่ำ ดังนั้นค่าของ v ₂จึงเข้าใกล้ศูนย์ ทำให้ 1/2 ρ v ₂ ²ถูกตัดออกจากสมการ

คำอธิบาย: v ₁ = ความเร็วของน้ำที่ไหลออกมาจากรู A, g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง = 9,8 m/s² ^, h = ระยะห่างระหว่างรู A กับผิวน้ำ

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

6. ในหลอดทดลองมีของเหลวในอุดมคติอยู่ ผนังหลอดมีรูเล็กๆ สองรู (เล็กกว่าพื้นที่หน้าตัดของหลอดมาก) ทำให้ของเหลวพุ่งออกมา (ดังที่เห็นในภาพ) อัตราส่วนระหว่าง x ₁และ x ₂คือ…..

ก. 2 : 3

B. 3 : 5

C. 2 : 5

ง. 4 : 5

E. 3 : 4

การอภิปราย

ขั้นแรก ให้คำนวณความเร็วของน้ำที่ไหลออกจากท่อทฤษฎีบทของทอร์ริเชลีกล่าวว่าความเร็วของน้ำที่ไหลออกจากท่อจะเท่ากับความเร็วของน้ำเมื่อตกลงมาอย่างอิสระจากความสูง h ₁ = 20 ซม. = 0,2 เมตร และ h ₂ = 50 ซม. = 0,5 เมตร

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

สมการความต่อเนื่อง

7. น้ำไหลจากท่อ A ไปยังท่อ B และไหลต่อไปยังท่อ C อัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดของท่อ A ต่อพื้นที่หน้าตัดของท่อ C คือ 8:3 ถ้าอัตราการไหลในท่อ A เท่ากับ v แล้วอัตราการไหลในท่อ C คือ...

ก. 3/8 โวลต์

บี.วี.

C. 8/3 v

ง. 3 ว.

อี. 8 ว.

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

พื้นที่หน้าตัด A (A _A ) = 8

พื้นที่หน้าตัด C (A _C ) = 3

อัตราการไหลในท่อ A (v _A ) = v

คำถาม:อัตราการไหลในท่อ C (v _C )

คำตอบ :

สูตรสมการความต่อเนื่อง:

A _A v _A = A _C v _C

8 โวลต์ = 3 โวลต์_C

v _C = 8/3 v

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

8. ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 ซม. แคบลงที่ปลายด้านหนึ่งเหลือเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 ซม. ถ้าความเร็วการไหลในส่วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าของท่อคือ 10 ซม./วินาที แล้วความเร็วการไหลที่ปลายด้านที่แคบกว่าคือ…..

ก. 22,5 ซม./วินาที

B. 4,4 ซม./วินาที

C. 2,25 ซม./วินาที

ง. 0,44 ซม./วินาที

E. 0,225 ซม./วินาที

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 (d ₁ ) = 12 ซม. รัศมี 1 (r ₁ ) = 6 ซม.

เส้นผ่านศูนย์กลาง 2 (d ₂ ) = 8 ซม. รัศมี 2 (r ₂ ) = 4 ซม.

อัตราการไหล 1 (v ₁ ) = 10 ซม./วินาที

ต้องการ:อัตราการไหล 2 (v ₂ )

คำตอบ :

พื้นที่หน้าตัด 1 (A ₁ ) = π r ² = π 6 ² = 36π ซม^{. 2}

พื้นที่หน้าตัด 2 (A ₂ ) = π r ² = π 4 ² = 16π ซม^{. 2}

สมการความต่อเนื่องของของเหลว:

A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂

(36π)(10) = (16π) v ₂

(36)(10) = (16) v ₂

360 = (16) v ₂

v ₂ = 360/16

v ₂ = 22,5 ซม./วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

9. ของเหลวไหลผ่านท่อดังแสดงในรูปต่อไปนี้ ถ้าพื้นที่หน้าตัด A1 ₌ 8 cm² ^, A2 ₌ 2 cm² ^และความเร็วของของเหลว v2 ₌ 2 m/s แล้วขนาดของ v1 _คือ …

ก. 0,5 มิลลิวินาที^-1

B. 1,0 มิลลิวินาที^-1

C. 1,5 ms ^-1

ง. 2,0 ม. ^-1

E. 2,5 ms ^-1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า :

พื้นที่หน้าตัด 1 (A ₁ ) = 8 cm ²

พื้นที่หน้าตัด 2 (A ₂ ) = 2 cm ²

ความเร็วของของเหลวที่หน้าตัด 2 (v ₂ ) = 2 ม./วินาที

ต้องการทราบ : ความเร็วของของเหลวที่หน้าตัด 1 (v ₁ )

คำตอบ :

สมการความต่อเนื่องของของไหล :

A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂

8 v ₁ = (2)(2)

8 ต่อ₁ = 4

v ₁ = 4 / 8 = 0,5 ม./วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

10. ดูภาพประกอบสิ! ถ้าเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าตัดขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าตัดขนาดเล็ก ความเร็วการไหลของของเหลวในท่อขนาดเล็กจะเป็น...

ก. 01 มิลลิวินาที^-1

B. 04 มิลลิวินาที⁻¹

C. 08 มิลลิวินาที⁻¹

ง. 16 ม. ⁻¹

E. 20 ms ⁻¹

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า :

เส้นผ่านศูนย์กลางหน้าตัดขนาดใหญ่ (d ₁ ) = 2

รัศมีของหน้าตัดขนาดใหญ่ (r ₁ ) = ½ d ₁ = ½ (2) = 1

พื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่ ( A ₁ ) = π r ₁ ² = π (1) ² = π (1) = π

เส้นผ่านศูนย์กลางหน้าตัดเล็ก (d ₂ ) = 1

รัศมีหน้าตัดเล็ก (r ₂ ) = ½ d ₂ = ½ (1) = ½

พื้นที่หน้าตัดเล็ก ( A ₂ ) = π r ₂ ² = π (1/2) ² = π (1/4) = ¼ π

ความเร็วการไหลของของเหลวที่หน้าตัดขนาดใหญ่ ( v1 ) = 4 ม _. /วินาที

คำถาม : ความเร็วการไหลของของเหลวที่หน้าตัดขนาดเล็ก₍ v2 )

คำตอบ :

สมการความต่อเนื่องของของไหล :

A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂

π 4 = ¼ π (v ₂ )

4 = ¼ (v ₂ )

v ₂ = 8 ม./วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

หลักการและสมการของเบอร์นูลลี

11. ข้อความด้านล่างนี้เกี่ยวข้องกับแรงยกของเครื่องบิน กล่าวคือ...

ก. ความดันอากาศเหนือปีกมากกว่าความดันอากาศใต้ปีก

B. แรงดันอากาศใต้ปีกไม่มีผลต่อแรงยกของเครื่องบิน

ค. ความเร็วของกระแสลมเหนือปีกมากกว่าความเร็วของกระแสลมใต้ปีก

D. ความเร็วของกระแสลมเหนือปีกมีค่าน้อยกว่าความเร็วของกระแสลมใต้ปีก

E. ความเร็วของกระแสลมไม่มีผลต่อแรงยกของเครื่องบิน

การอภิปราย

สูตรความดัน: P = F / A โดยที่ P = ความดัน, F = แรง, A = พื้นที่ผิว

จากสูตรนี้ ความดันแปรผันตรงกับแรง ดังนั้นหากความดันอากาศมากขึ้น แรงผลักของอากาศก็จะมากขึ้นด้วย แรงต่างหากที่เป็นสิ่งที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ ไม่ใช่ความดัน

หลักการของเบอร์นูลลีกล่าวว่า ถ้าความเร็วลมสูง ความดันจะต่ำ และถ้าความเร็วลมต่ำ ความดันจะสูง

เพื่อให้เครื่องบินยกตัวขึ้นได้ แรงผลักของอากาศใต้ปีกต้องมีมากขึ้น แรงผลักจะมากขึ้นเมื่อความดันอากาศใต้ปีกมากขึ้น และความดันอากาศใต้ปีกจะมากขึ้นเมื่อความเร็วลมใต้ปีกต่ำลง

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

12. โปรดใส่ใจกับข้อความต่อไปนี้!

(1) แรงยกบนเครื่องบิน

(2) ปั๊มไฮดรอลิก

(3) สเปรย์กันยุง

(4) บอลลูนอากาศร้อนสามารถขึ้นบินได้

ข้อความข้างต้นซึ่งมีหลักการทำงานอิงตามกฎของเบอร์นูลลีคือ...

ก. (1) และ (2)

B. (1) และ (3)

C. (2) และ (4)

ง. (1), (2) และ (4)

E. (1), (3) และ (4)

การอภิปราย

ข้อความที่มีหลักการทำงานตามกฎของเบอร์นูลลี ได้แก่ (1) แรงยกบนเครื่องบิน และ (3) เครื่องพ่นยาฆ่ายุง (2) ปั๊มไฮดรอลิกทำงานตามหลักการของกฎของปาสคาล (4) บอลลูนอากาศร้อนสามารถลอยขึ้นได้ตามหลักการของกฎของอาร์คิมิดีส (การลอยตัว)

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

13. ในภาพ น้ำถูกสูบด้วยคอมเพรสเซอร์ที่มีความดัน 120 kPa เข้าไปในท่อด้านล่าง (1) และไหลขึ้นด้านบนด้วยความเร็ว 1 ms⁻¹ ⁽ g = 10 ms⁻² ^และความหนาแน่นของน้ำคือ 1000 kg.m⁻³ ⁾ความดันน้ำในท่อด้านบน (II) คือ….

ก. 52,5 กิโลปาสคาล

B. 67,5 kPa

C. 80,0 kPa

ง. 92,5 กิโลปาสคาล

E. 107,5 kPa

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

รัศมีของท่อขนาดใหญ่ (r ₁ ) = 12 ซม.

รัศมีของท่อขนาดเล็ก (r ₂ ) = 6 ซม.

แรงดันน้ำในท่อขนาดใหญ่ (p ₁ ) = 120 kPa = 120.000 ปาสคาล

ความเร็วของน้ำในท่อขนาดใหญ่ (v ₁ ) = 1 ms ^-1

ความสูงของท่อขนาดใหญ่ (h ₁ ) = 0 เมตร

ความสูงของท่อเล็ก (h ₂ ) = 2 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 ^ms⁻²

ความหนาแน่นของน้ำ = 1000 กก.ม^⁻³

คำถาม:แรงดันน้ำในท่อที่ 2 (p ₂ )

คำตอบ :

ความเร็วของน้ำในท่อที่ 2 คำนวณโดยใช้สมการความต่อเนื่อง:

A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂

(π r ₁ ² )(ข้อ₁ ) = (π r ₂ ² )(ข้อ₂ )

(หน้า₁ ² )(ข้อ₁ ) = (หน้า₂ ² )(ข้อ₂ )

(หน้า₁ ² )(ข้อ₁ ) = (หน้า₂ ² )(ข้อ₂ )

(12 ² )(1 m/s) = (6 ² )(v ₂ )

144 = 36 v ₂

v ₂ = 144 / 36

v ₂ = 4 ม./วินาที

ความดันน้ำในท่อที่ 2 คำนวณโดยใช้สมการเบอร์นูลลี:

14. ข้อความด้านล่างนี้เกี่ยวกับแรงยกของเครื่องบินนั้นถูกต้อง...

ก. ความดันอากาศเหนือปีกมากกว่าความดันอากาศใต้ปีก

B. แรงดันอากาศใต้ปีกไม่มีผลต่อแรงยกของเครื่องบิน

ค. ความเร็วของกระแสลมเหนือปีกมากกว่าความเร็วของกระแสลมใต้ปีก

D. ความเร็วของกระแสลมเหนือปีกมีค่าน้อยกว่าความเร็วของกระแสลมใต้ปีก

E. ความเร็วของกระแสลมไม่มีผลต่อแรงยกของเครื่องบิน

การอภิปราย

เปรียบเทียบกับการอธิบายในคำถามก่อนหน้านี้

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

15. ปีกเครื่องบินถูกออกแบบมาเพื่อให้มีแรงยกขึ้นสูงสุด ดังแสดงในรูป ถ้า v คือความเร็วของกระแสลม และ P คือความดันอากาศ ตามหลักการของเบอร์นูลลี การออกแบบจะทำเพื่อให้...

เอ. วี_A > วี_B ดังนั้น P_A > ป_B

B. v _A > v _Bดังนั้น P _A < P _B

C. v _A < v _Bดังนั้น P _A < P _B

D. v _A < v _Bดังนั้น P _A > P _B

E. v _A > v _Bดังนั้น P _A = P _B

การอภิปราย

เพื่อให้ปีกเครื่องบินสร้างแรงยกขึ้นได้ แรงผลักอากาศที่ด้านล่างของปีกจะต้องมากกว่าแรงผลักอากาศที่ด้านบนของปีก

แรงขับใต้ปีกจะมากขึ้นหากความดันอากาศใต้ปีกมากขึ้น

หลักการของเบอร์นูลลีกล่าวว่า ความดันอากาศใต้ปีกจะมีค่ามากเมื่อความเร็วลมใต้ปีกมีค่าน้อย

ดังนั้น v _A > v _Bส่งผลให้ P _A < P _B

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

16. โปรดให้ความสนใจกับข้อความต่อไปนี้!

(1) เวนทูริมิเตอร์

(2) สเปรย์กันยุง

(3) บารอมิเตอร์

(4) เทอร์โมมิเตอร์

ข้อความที่เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้กฎของเบอร์นูลลีคือ...

ก. (1) และ (2)

B. (1) และ (3)

C. (1) และ (4)

ง. (2) และ (3)

E. (2) และ (4)

การอภิปราย

ข้อความที่มีหลักการทำงานตามกฎของเบอร์นูลลี ได้แก่ (1) เวนทูริมิเตอร์ และ (2) เครื่องพ่นยาฆ่ายุง (3) บารอมิเตอร์ที่มีหลักการทำงานตามความดันไฮโดรสแตติก (4) เทอร์โมมิเตอร์ปรอทหรือแอลกอฮอล์ที่มีหลักการทำงานตามการขยายตัว

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

17. โปรดให้ความสนใจกับข้อความต่อไปนี้!

(1) ปั๊มไฮดรอลิก

(2) คาร์บูเรเตอร์

(3) เวนทูริมิเตอร์

(4) เทอร์โมมิเตอร์

เครื่องมือที่มีหลักการทำงานอิงตามกฎของเบอร์นูลลี ได้แก่...

ก. (1) และ (2)

B. (1) และ (3)

C. (1) และ (4)

ง. (2) และ (3)

E. (2) และ (4)

การอภิปราย

ข้อความที่มีหลักการทำงานตามกฎของเบอร์นูลลี ได้แก่ (2) คาร์บูเรเตอร์ และ (3) เวนทูริมิเตอร์ (1) ปั๊มไฮดรอลิกที่มีหลักการทำงานตามแรงดันไฮโดรสแตติก กฎของปาสคาล (4) เทอร์โมมิเตอร์ปรอทหรือแอลกอฮอล์ที่มีหลักการทำงานตามการขยายตัว

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

18. ดูภาพต่อไปนี้สิ!

ท่อขนาดใหญ่อยู่สูงจากพื้น 5 เมตร และท่อขนาดเล็กอยู่สูงจากพื้น 1 เมตร อัตราการไหลของน้ำในท่อขนาดใหญ่คือ 36 กม./ ^ชม.โดยมีความดัน 9,1 x 10⁵ ^ปาสคาล ในขณะที่ความดันในท่อขนาดเล็กคือ 2.10⁵ ^ปาสคาล ดังนั้นอัตราการไหลของน้ำในท่อขนาดเล็กคือ… (ความหนาแน่นของน้ำ = 10³ ^กก ./ ^ลบ.ม. )

ก. 10 มิลลิวินาที^-1

B. 20 มิลลิวินาที^-1

C. 30 ms ^-1

ง. 40 ม. ^-1

E. 50 ms ^-1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

แรงดันน้ำในท่อขนาดใหญ่ (p ₁ ) = 9,1 x 10 ⁵ปาสคาล = 910.000 ปาสคาล

แรงดันน้ำในท่อขนาดเล็ก (p ₂ ) = 2 x 10 ⁵ปาสคาล = 200.000 ปาสคาล

ความเร็วของน้ำในท่อขนาดใหญ่ (v ₁ ) = 36 กม./ชั่วโมง = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 = 10 ม./วินาที

ความสูงของท่อขนาดใหญ่ (h ₁ ) = -4 เมตร

ความสูงของท่อเล็ก (h ₂ ) = 0 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 ^ms⁻²

ความหนาแน่นของน้ำ = 1000 กก.ม^⁻³

คำถาม:ความเร็วของน้ำในท่อขนาดเล็ก ( _v² )

คำตอบ :

ความเร็วของน้ำในท่อขนาดเล็ก (v ₂ ) คำนวณได้โดยใช้สมการของเบอร์นูลลี:

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

19. ท่อที่มีรัศมี 15 ซม. ต่อกับท่ออีกท่อหนึ่งที่มีรัศมี 5 ซม. ทั้งสองอยู่ในแนวนอน ถ้าอัตราการไหลของน้ำในท่อขนาดใหญ่เท่ากับ 1 ms⁻¹ ^ที่ความดัน 10⁵ ^N m⁻² ^แล้วความดันในท่อขนาดเล็ก (ความหนาแน่นของน้ำ 1 g cm⁻³ ⁾คือ ...

A. 10.000 N m ^-2

B. 15.000 N m ^-2

C. 30.000 N m ^-2

ง. 60.000 นิวตันเมตร^⁻²

E. 90.000 N m ^-2

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

รัศมีของท่อขนาดใหญ่ (r ₁ ) = 15 ซม. = 0,15 ม.

รัศมีของท่อขนาดเล็ก (r ₂ ) = 5 ซม. = 0,05 ม.

แรงดันน้ำในท่อขนาดใหญ่ (p ₁ ) = 10 ⁵ N m ^-2 = 100.000 N m ^-2

ความเร็วของน้ำในท่อขนาดใหญ่ (v ₁ ) = 1 ms ^-1

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 ^ms⁻²

ความหนาแน่นของน้ำ = 1 กรัม/ซม^³ = 1000 กก./ ^ลบ.ม.

ท่อทั้งสองอยู่ในแนวนอน ดังนั้นความแตกต่างของความสูงของท่อ (Δh) = 0

คำถาม:ความดันในท่อเล็ก (p ₂ )

คำตอบ :

ความเร็วของน้ำในท่อที่ 2 คำนวณโดยใช้สมการความต่อเนื่อง:

A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂

(π r ₁ ² )(ข้อ₁ ) = (π r ₂ ² )(ข้อ₂ )

(หน้า₁ ² )(ข้อ₁ ) = (หน้า₂ ² )(ข้อ₂ )

(0,15 ² )(1 m/s) = (0,05 ² )(v ₂ )

0,0225 = 0,0025 v ₂

v ₂ = 0,0225 / 0,0025

v ₂ = 9 ม./วินาที

ความดันในท่อเล็ก (p ₂ ) คำนวณโดยใช้สมการเบอร์นูลลี:

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

หลักการของเบอร์นูลลี

20. ดูภาพเครื่องพ่นยาไล่แมลงในรูปต่อไปนี้! P แทนความดัน และ v แทนอัตราการไหลของของเหลวไล่แมลง ในการพ่นของเหลวไล่แมลงออกมา คุณต้อง...

เอ. วี_A = v_B และ พี_A = P_B

B. v _A > v _B และ P _A > P _B

C. v _A > v _B และ P _A < P _B

D. v _A < v _B และ P _A > P _B

E. v _A < v _B และ P _A < P _B

การอภิปราย

v _A > v _B

p _A < p _B

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

21. ปีกเครื่องบินถูกออกแบบมาเพื่อให้มีแรงยกขึ้นสูงสุด ดังแสดงในรูป ถ้า v คือความเร็วของกระแสลม และ P คือความดันอากาศ ตามหลักการของเบอร์นูลลี การออกแบบจะทำเพื่อให้...

เอ. วี_A > วี_B ดังนั้น P_A > ป_B

B. v _A > v _B ดังนั้น P _A < P _B

C. v _A < v _B ดังนั้น P _A < P _B

D. v _A < v _B ดังนั้น P _A > P _B

E. v _A > v _B ดังนั้น P _A = P _B

การอภิปราย

เพื่อให้ปีกเครื่องบินสร้างแรงยกขึ้นได้ แรงผลักอากาศที่ด้านล่างของปีกจะต้องมากกว่าแรงผลักอากาศที่ด้านบนของปีก

แรงผลักที่ใต้ปีกจะมากขึ้นหากความดันอากาศที่ใต้ปีกมากขึ้นP = F/A โดยที่ความดัน P เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ F ยิ่งความดันมาก แรงก็ยิ่งมาก

หลักการของเบอร์นูลลีกล่าวว่า ความดันอากาศใต้ปีกจะมีค่ามากเมื่อความเร็วลมใต้ปีกมีค่าน้อย

ดังนั้น v _A > v _B ส่งผลให้ P _A < P _B

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

ทอร์ริเชลี

22. ถังเก็บน้ำสูง 100 ซม. บรรจุน้ำเต็ม มีรู Q อยู่สูงจากพื้นดิน 10 ซม. ระยะการพ่นน้ำในแนวนอน (x) คือ…

ก. 0,2 ม.

ข. 0,3 ม.

ค. 0,6 ม.

ด. 0,9 ม.

1,0 ม. ตะวันออก

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

ระยะห่างของรูจากผิวน้ำ (h) = 100 ซม. – 10 ซม. = 90 ซม. = 0,9 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ ^s²

คำถาม:ระยะทางของเจ็ทน้ำในแนวนอน (x)

คำตอบ :

ความเร็วของน้ำที่ไหลออกมาจากรู

ทฤษฎีบทของทอร์ริเชลีกล่าวว่า ความเร็วของน้ำที่พุ่งออกมาจากรูนั้นเท่ากับความเร็วของน้ำที่ตกลงมาอย่างอิสระจากความสูง h ในทางคณิตศาสตร์:

คำอธิบาย: v = ความเร็ว, g = ความเร่งโน้มถ่วง, h = ระยะห่างของรูจากผิวน้ำ

ความเร็วของน้ำที่พุ่งออกมาจากรู:

ระยะเวลาที่น้ำจะซึมลงสู่ผิวดิน

การเคลื่อนที่ของน้ำจากหลุมจนกระทั่งถึงพื้นดินคือ การเคลื่อนที่แบบพาราโบลาโดยที่วิถีการเคลื่อนที่แสดงดังภาพด้านข้าง การเคลื่อนที่แบบพาราโบลาประกอบด้วยการเคลื่อนที่สองประเภท ได้แก่ การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งและการเคลื่อนที่ในแนวนอน การเคลื่อนที่ในแนวนอนวิเคราะห์ได้ดังนี้ การเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ และการเคลื่อนที่ในทิศทางแนวตั้งในกรณีนี้จะถูกวิเคราะห์ดังนี้ การเคลื่อนที่ตกอย่างอิสระ.

ขั้นแรก คำนวณช่วงเวลาที่น้ำอยู่ในอากาศโดยใช้สูตรการตกอย่างอิสระ

เป็นที่ทราบกันว่า:

ความสูงของหลุม (y) = 10 ซม. = 0,1 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ ^s²

ถาม:ช่วงเวลา (t)

คำตอบ :

y = 1/2 gt ^{​​​​2}

0,1 = 1/2 (10) t ²

0,1 = 5 t ²

t ² = 0,1 / 5

t ² = 0,02

t = √0,02 วินาที

ระยะทางแนวนอน (x)

เป็นที่ทราบกันว่า:

ความเร็วเริ่มต้น (v _o = v _ox ) = 3 √2 m/s

ช่วงเวลา (t) ของน้ำในอากาศ = √0,02 วินาที

คำถาม:ระยะทาง แนวนอน (x)

คำตอบ :

v = x / t

x = vt = (3 √2) ( √0,02) = (3)(1,41)(0,14) = 0,59 = 0,6 เมตร

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

23. ดูภาพต่อไปนี้สิ!

ถังใบหนึ่งบรรจุน้ำสูง 1 เมตร ที่จุด P บนผนังถังมีรูเล็กมาก ดังนั้นความเร็วของน้ำที่ไหลออกมาคือ… (g = 10 ^ms⁻² )

ก. 5 มิลลิวินาที^-1

B. 4 มิลลิวินาที^-1

C. 2,5 ms ^-1

ง. 2 ม. ^-1

E. 1,5 ms ^-1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

ระยะห่างของรูจากผิวน้ำ (h) = 100 ซม. – 80 ซม. = 20 ซม. = 0,2 เมตร

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ ^s²

คำถาม:ความเร็วของน้ำที่ไหลออกมา (v)

คำตอบ :

ความเร็วของน้ำที่พุ่งออกมาจากรู:

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

เวนทูริมิเตอร์

24. ส่วนที่ใหญ่กว่าของท่อเวนทูริมิเตอร์มีพื้นที่หน้าตัด A₁ = 6 ซม² และท่อส่วนเล็กจะมีพื้นที่หน้าตัด A₂ = 5 ซม²ความเร็วของน้ำที่ไหลเข้าท่อเวนทูริมิเตอร์คือ... h = 20 ซม., g = 10 ม./วินาที².
ก. 2 ม./วินาที
B. 3 ม./วินาที
C. 4 ม./วินาที
ง. 5 ม./วินาที
E. 6 ม./วินาที
การอภิปราย :

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

 

ที่มาของคำถาม:

ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา