แรงลอยตัวและหลักของอาร์คีมิดีส

งานนำเสนอเรื่อง: "แรงลอยตัวและหลักของอาร์คีมิดีส"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 แรงลอยตัวและหลักของอาร์คีมิดีส

2 ความหมายของแรงลอยตัว
?...? ความหมายของแรงลอยตัว แรงลอยตัว (hydrostatic lift หรือ buoyancy) หมายถึง แรงลัพธ์ที่ของไหลกระทำต่อผิวของวัตถุที่จมบางส่วนหรือจมทั้งชิ้นวัตถุ ซึ่งเป็นแรงปฏิกิริยาโต้ตอบในทิศทางขึ้นเพื่อให้เกิดความสมดุลกับการที่วัตถุมีน้ำหนักพยายามจมลงอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของโลก

3 แรงลอยตัว (buoyant force) หรือแรงพยุงของของเหลวทุกชนิดเป็นไปตามหลักของอาร์คิมีดิส (Archimedes' Principle) ซึ่งกล่าวว่า แรงลอยตัวหรือแรงพยุงที่ของเหลวกระทำต่อวัตถุ มีขนาดเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของวัตถุส่วนที่จมอยู่ในของเหลว  วัตถุ <  ของเหลว  วัตถุ =  ของเหลว  วัตถุ > ของเหลว

4 น้ำหนักของวัตถุ = น้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่
ความหนาแน่น  = M / V หรือ M = V ดังนั้น Mg = Vg แรงลอยตัว = น้ำหนักของของเหลวปริมาตรเท่าวัตถุส่วนจม = ของเหลวVส่วนจม g น้ำหนักของวัตถุ = น้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ ถ้าวัตถุนั้นไม่ลอย เมื่อชั่งในของเหลวจะได้น้ำหนักน้อยกว่าชั่งในอากาศ น้ำหนักที่หายไปมีค่าเท่ากับน้ำหนักของเหลวปริมาตรเท่าวัตถุ

5 1. ไม่มีเชือกผูก ก็ลอยนิ่งในของเหลวได้ 2. ถ้ามีเชือกผูก เชือกต้องหย่อน
ของลอย วัตถุที่จัดว่า ลอยในของเหลว ต้องเข้าหลักดังนี้ 1. ไม่มีเชือกผูก ก็ลอยนิ่งในของเหลวได้ 2. ถ้ามีเชือกผูก เชือกต้องหย่อน 3. วัตถุอยู่ไม่ถึงก้นภาชนะ

6 ลอยธรรมดา ลอยมีน้ำหนักกด ลอยมีน้ำหนักถ่วง
ลอยธรรมดา ลอยมีน้ำหนักกด ลอยมีน้ำหนักถ่วง ตุ้ม ไม้ B3 ไม้ ตุ้ม B4 B B2 ภาพ ภาพ ภาพ 3 ของลอยที่ลอยนิ่งได้ แสดงว่า สมดุล แรงขึ้น = แรงลง ภาพ 1 B1 = W ไม้ทั้งก้อน ภาพ 2 B2 = W ไม้ทั้งก้อน + W ตุ้ม ภาพ B3 + B4 = W ไม้ทั้งก้อน + W ตุ้ม การที่วัตถุไม่ขึ้นหรือลง แสดงว่า สมดุล แรงขึ้น = แรงลง ดังนั้น น้ำหนักของเหลวที่ถูกแทนที่ = น้ำหนักวัตถุทั้งก้อนในอากาศ

7 ข้อควรจำ 1." ของเหลวที่ถูกแทนที่" และ "น้ำหนักวัตถุในอากาศ" อาจมีมากกว่า 1 แรงก็ได้ เช่น ภาพที่ 3 (ต้องสังเกตแรงจากรูป) 2. คำว่า "น้ำหนักของวัตถุในอากาศ" หมายถึง น้ำหนักวัตถุทั้งก้อน 3.คำว่า "กด" แปลว่า มีตุ้มน้ำหนักวางทับอยู่ตอนบน 4.คำว่า "ถ่วง" แปลว่า มีตุ้มน้ำหนักดึงอยู่ตอนล่าง และตุ้มน้ำหนักแทนที่น้ำด้วย 5.ถ้าไม่จำเป็น ไม่ควรคิดน้ำหนักวัตถุในของเหลว ให้พิจารณาเป็นน้ำหนักวัตถุในอากาศทั้งหมด แรงลอยตัว เท่ากับน้ำหนักของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับวัตถุส่วนที่จม (หรือน้ำหนักของเหลวที่ถูกแทนที่) แรงยกตัว เท่ากับน้ำหนักของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับวัตถุส่วนที่ลอย

8 หลักของอาร์คีมิดิส วัตถุใดๆอยู่ในของไหลทั้งก้อนหรือจมอยู่เพียงบางส่วนจะถูกแรงลอยตัวกระทำ และขนาดของแรงลอยตัวจะเท่ากับ ขนาดของน้ำหนักของของไหลที่ถูกวัตถุแทนที่ ซึ่งเขียนใหม่ได้ว่า ขนาดของแรงลอยตัว = ขนาดของน้ำหนักของของไหลที่ถูกวัตถุแทนที่ หรือ ขนาดของแรงลอยตัว = ขนาดของน้ำหนักของของไหลที่มีปริมาตรเท่าวัตถุส่วนจม - ถ้าขนาดของแรงลอยตัวมีค่าน้อยกว่าน้ำหนักของวัตถุ วัตถุจะจมในของไหลนั้น - ถ้าขนาดของแรงลอยตัวมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับน้ำหนักของวัตถุ วัตถุจะลอยในของเหลวนั้น - น้ำหนักของวัตถุที่ที่หายไปในของเหลวจะมีขนาดเท่ากับ น้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับวัตถุส่วนที่จม

9