บทเรียนฟิสิกส์พื้นฐาน

บทความเกี่ยวกับสมการของ Poiseuille

สมการของปัวซุย (Poiseuille) ถูกค้นพบโดยฌอง หลุยส์ มารี ปัวซุย (Jean Louis Marie Poiseuille) (ค.ศ. 1799-1869) ดังที่ได้อธิบายไว้แล้ว ของเหลวทุกชนิดสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นของเหลวในอุดมคติ ของเหลวในอุดมคติไม่มีความหนืด หากเราสมมติว่าของเหลวในอุดมคติไหลในท่อ แต่ละส่วนของของเหลวจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเดียวกัน (v) ซึ่งแตกต่างจากของเหลวในอุดมคติ ของเหลวที่เราพบเจอในชีวิตประจำวันมีความหนืด เนื่องจากมีความหนืด ดังนั้นเมื่อไหลในท่อ อัตราการเคลื่อนที่ของแต่ละส่วนของของเหลวจะแตกต่างกัน ชั้นของเหลวที่อยู่ตรงกลางจะเคลื่อนที่เร็วกว่า (v สูง) ในทางตรงกันข้าม ชั้นของเหลวที่ติดกับขอบท่อจะไม่เคลื่อนที่ (v = 0) ดังนั้นจากตรงกลางไปยังขอบท่อ แต่ละส่วนของของเหลวจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราที่แตกต่างกัน เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น โปรดดูภาพด้านล่าง

อ่านเพิ่มเติม

ของไหล ทั้งของเหลวและก๊าซชนิดต่างๆ มีระดับความหนืดแตกต่างกัน ความหนืดเกิดจากแรงเสียดทานระหว่างโมเลกุลที่ประกอบเป็นของไหล ดังนั้น โมเลกุลเหล่านี้จึงก่อให้เกิดแรงเสียดทานเมื่อของไหลไหล ในของเหลว ความหนืดเกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (แรงดึงระหว่างโมเลกุลที่เหมือนกัน) ในขณะที่ในก๊าซ ความหนืดเกิดจากการชนกันระหว่างโมเลกุล

ของเหลวที่มีความหนืดต่ำจะไหลได้ง่ายกว่า เช่น น้ำ ในทางกลับกัน ของเหลวที่มีความหนืดสูงจะไหลได้ยากกว่า เช่น น้ำมันหล่อลื่น คุณสามารถพิสูจน์ได้โดยการเทน้ำและน้ำมันหล่อลื่นลงบนพื้นผิวเอียง น้ำจะไหลเร็วกว่าน้ำมัน ระดับความหนืดของของเหลวยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วย ยิ่งอุณหภูมิสูง ของเหลวก็จะยิ่งมีความหนืดน้อยลง ตัวอย่างเช่น เมื่อแม่ทอดปลาในครัว น้ำมันปรุงอาหารที่ตอนแรกจะข้นขึ้น จะกลายเป็นของเหลวมากขึ้นเมื่อได้รับความร้อน ในทางกลับกัน ยิ่งอุณหภูมิสูง ก๊าซก็จะยิ่งมีความหนืดมากขึ้น

อ่านเพิ่มเติม

แรงยึดเหนี่ยวและแรงยึดติด

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (Cohesion force) คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลในสารที่เหมือนกัน ในขณะที่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของสารที่แตกต่างกันเรียกว่า แรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุล (Adhesion force) ตัวอย่างเช่น เราเทน้ำลงในแก้ว แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของน้ำดึงดูดกัน ในขณะที่แรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุลเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของน้ำและโมเลกุลของแก้วดึงดูดกัน

อ่านเพิ่มเติม

คุณเคยเล่นเป่าฟองสบู่ไหม? ฟองสบู่กลมๆ ตลกดี เป่าได้ พอฟองสบู่ลอยขึ้นไปก็จะแตก โอ้โห สนุกจัง เกมในวัยเด็ก ทำไมฟองสบู่ถึงกลมล่ะ?

โปรดตื่นนอนตอนเช้า แล้วสังเกตใบไม้รอบๆ บ้าน สังเกตหยดน้ำค้างที่เกาะอยู่บนใบไม้ มันแปลกดี หยดน้ำค้างมีลักษณะกลมๆ มันเป็นไปได้อย่างไร?

ความตึงผิวเกิดขึ้นเนื่องจากพื้นผิวของของเหลวมีแนวโน้มที่จะตึงขึ้น ทำให้พื้นผิวดูเหมือนเยื่อบาง ๆ ซึ่งได้รับอิทธิพลจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำ เพื่อให้เข้าใจคำอธิบายนี้ได้ดีขึ้น ลองพิจารณาภาพประกอบต่อไปนี้ เราจะทบทวนของเหลวในภาชนะ

อ่านเพิ่มเติม

บทความเกี่ยวกับหลักการของอาร์คิมีดีส

เรือที่มีมวลมากจะไม่จม ในขณะที่ก้อนหินขนาดเล็กสามารถจมได้ ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น? คำตอบนั้นง่ายมาก หากคุณเข้าใจหลักการลอยตัวและหลักการของอาร์คิมิดีส

ในชีวิตประจำวัน เราจะพบว่าวัตถุที่จุ่มลงในของเหลว เช่น ก้อนหิน จะมีน้ำหนักน้อยกว่าเมื่อวัตถุนั้นไม่ได้อยู่ในของเหลว คุณอาจพบว่าการยกก้อนหินจากพื้นดินนั้นยาก แต่ก้อนหินเดียวกันนั้นสามารถยกขึ้นจากก้นทะเลได้อย่างง่ายดาย นี่เป็นเพราะแรงลอยตัว แรงลอยตัวเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดันของของเหลวที่ระดับความลึกต่างๆ ความดันของของเหลวจะเพิ่มขึ้นตามความลึก ยิ่งของเหลวมีความหนาแน่นมากเท่าใด ความดันของของเหลวก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อวัตถุจุ่มลงในของเหลว จะมีความแตกต่างของความดันระหว่างของเหลวที่อยู่ด้านบนของวัตถุและของเหลวที่อยู่ด้านล่างของวัตถุ ของเหลวที่อยู่ด้านล่างของวัตถุจะมีความดันสูงกว่าของเหลวที่อยู่ด้านบนของวัตถุ

อ่านเพิ่มเติม

บทความเกี่ยวกับหลักการของปาสคาล

หลักการทำงานของลิฟต์ไฮดรอลิกที่ใช้ยกยานยนต์เป็นอย่างไร? และหลักการทำงานของเบรกไฮดรอลิกเมื่อใช้ลดความเร็วของรถยนต์เป็นอย่างไร? โปรดศึกษาหลักการของปาสคาลเพื่อทำความเข้าใจเรื่องนี้

ของเหลวทุกชนิดจะออกแรงดันต่อวัตถุทุกอย่างที่สัมผัสกับมันเสมอ น้ำที่เราใส่ในแก้วจะออกแรงดันต่อผนังแก้ว ในทำนองเดียวกัน หากเราอาบน้ำในสระว่ายน้ำหรือน้ำทะเล น้ำในสระหรือน้ำทะเลก็จะออกแรงดันต่อร่างกายของเราทั้งหมดเช่นกัน

อ่านเพิ่มเติม

บทความเกี่ยวกับความดันในของเหลว

ในวิชาฟิสิกส์ ความดันถูกนิยามว่าคือแรงต่อหน่วยพื้นที่ โดยทิศทางของแรงตั้งฉากกับพื้นที่ผิว ในทางคณิตศาสตร์ ความดันแสดงได้ด้วยสมการ P = F / A โดยที่ P = ความดัน, F = แรง และ A = พื้นที่ผิว หน่วยของแรง (F) คือ นิวตัน (N) และหน่วยของพื้นที่คือ ตารางเมตร (m² ⁾เนื่องจากความดันคือแรงต่อหน่วยพื้นที่ หน่วยของความดันจึงเป็น N/m² ^อีกชื่อหนึ่งของ N/m² ^คือปาสคาล (Pa) ซึ่งใช้เป็นหน่วยความดันเพื่อเป็นเกียรติแก่ บลาส์ ปาสคาล

อ่านเพิ่มเติม

บทความเกี่ยวกับความหนาแน่นและความถ่วงจำเพาะ

ความหนาแน่น

คุณสมบัติสำคัญอย่างหนึ่งของสารคือความหนาแน่น ความหนาแน่นคืออัตราส่วนของมวลต่อปริมาตร เขียนในทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้:

ρ = ม. / วี

ρ (โร) เป็นอักษรกรีกที่ใช้กันทั่วไปในการแสดงความหนาแน่น m คือมวล และ V คือปริมาตร ความหนาแน่นของของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันจะแตกต่างจากความหนาแน่นของของแข็งที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตัวอย่างเช่น เหล็กมีความหนาแน่นเท่ากันทุกส่วน ในชั้นบรรยากาศของโลก ยิ่งชั้นบรรยากาศสูงจากพื้นผิวโลก ความหนาแน่นก็จะยิ่งน้อยลง ในขณะที่น้ำทะเล ยิ่งน้ำทะเลลึก ความหนาแน่นก็จะยิ่งมากขึ้น ความหนาแน่นของของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันอาจขึ้นอยู่กับปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและความดัน

อ่านเพิ่มเติม

บทความเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้หลักการของเบอร์นูลลีและสมการของเบอร์นูลลี

ทฤษฎีบทของทอร์ริเชลลี

หนึ่งในประโยชน์ของการใช้สมการของเบอร์นูลลีคือการคำนวณความเร็วของของเหลวที่ไหลออกจากก้นภาชนะ (ดูรูปประกอบ)

เราใช้สมการของเบอร์นูลลีที่จุดที่ 1 (ผิวของภาชนะ) และจุดที่ 2 (ผิวของรู) เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของรูที่ก้นภาชนะเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของภาชนะมาก ความเร็วของของเหลวบนผิวของภาชนะจึงถือว่าเท่ากับศูนย์ (v ₁ = 0) ผิวของภาชนะและผิวของรูเปิดอยู่ ดังนั้นความดันจึงเท่ากับความดันบรรยากาศ (P ₁ = P ₂ ) ดังนั้น สมการของเบอร์นูลลีสำหรับกรณีนี้คือ:

อ่านเพิ่มเติม

บทความเกี่ยวกับหลักการของเบอร์นูลลีและสมการของเบอร์นูลลี

เวลาเราขี่มอเตอร์ไซค์ เสื้อผ้าที่เราใส่จะพองไปด้านหลัง บางครั้ง ถ้าลมพัดแรง ประตูอาจปิดเองได้ แม้ว่าลมจะพัดอยู่ข้างนอกบ้าน แต่ประตูยังอยู่ภายในบ้าน

ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้โดยใช้หลักการของเบอร์นูลลี แดเนียล เบอร์นูลลี (ค.ศ. 1700-1782) ค้นพบหลักการที่สามารถนำมาใช้อธิบายปรากฏการณ์ข้างต้นได้

หลักการของเบอร์นูลลี

อ่านเพิ่มเติม