ความดัน (Pressure)

ความดันที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน *ความดันบรรยากาศตามสถานที่ต่างๆในเวลาต่างๆ *ความดันในยางรถ *ความดันก๊าซในถังหุงต้ม ฯลฯ

กิจกรรม นำขวดน้ำพลาสติกมาเจาะรู หลายๆรู ณ ตำแหน่งต่างๆกันรอบขวด กิจกรรม นำขวดน้ำพลาสติกมาเจาะรู หลายๆรู ณ ตำแหน่งต่างๆกันรอบขวด ให้นักเรียนสังเกตการพุ่งของน้ำจากรู เหตุใดน้ำจึงพุ่งออกจากรูที่เจาะไว้?

เหตุใดน้ำจึงพุ่งออกจากรูที่เจาะไว้? การที่น้ำพุ่งออกจากรู แสดงว่า มีแรงกระทำ ต่อน้ำ แรงนี้ดันให้น้ำออกมาในทิศตั้งฉากกับผนัง ภาชนะที่ตำแหน่งเจาะรู ไม่ว่าผนังจะอยู่ในแนวใด ถ้าปิดรู แรงกระทำนี้ก็ยังมีอยู่ และจะกระทำต่อ ผนังภาชนะทุกส่วนที่สัมผัสของเหลว และแรงนี้มี ทิศทางตั้งฉากกับผนังส่วนนั้นๆ

ความดัน (pressure) คือ ขนาดของแรงที่กระทำตั้งฉากต่อพื้นที่หนึ่งหน่วย ให้ F = แรงที่ของเหลวกระทำตั้งฉากกับพื้นที่ A P = ความดันที่เกิดจากของเหลวกระทำบนพื้นที่ A

จะได้สมการแสดงความสัมพันธ์ ดังนี้ จะได้สมการแสดงความสัมพันธ์ ดังนี้ P = F / A หรือ F = PA ความดัน เป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็น นิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) หรือ พาสคัล ( Pa )

ความดันในของเหลว * คนดำน้ำ จะรู้สึกปวดแก้วหู ยิ่งดำน้ำลึก * คนดำน้ำ จะรู้สึกปวดแก้วหู ยิ่งดำน้ำลึก มากขึ้น จะยิ่งปวดแก้วหู แสดงว่า ความดันในของเหลวมีค่าเพิ่มขึ้นตาม ความลึก

ในของเหลวที่อยู่นิ่ง ณ จุดใดๆที่อยู่ในระดับความลึกเดียวกัน จะมีความดันเท่ากันเสมอ

ความดันในของเหลว ไม่ขึ้นอยู่กับ ความดันในของเหลว ไม่ขึ้นอยู่กับ ปริมาตร และรูปร่างของภาชนะที่บรรจุของเหลว

ความดันที่ก้นภาชนะทั้งสามใบเท่ากันหรือไม่ (ถ้าพื้นที่ก้นเท่ากัน) ความดันที่ก้นภาชนะทั้งสามใบเท่ากันหรือไม่ (ถ้าพื้นที่ก้นเท่ากัน)

ความดันเกจ เป็นความดันเนื่องจากน้ำหนักของของเหลว ที่กดลงบนพื้นที่ ที่รองรับในแนวตั้งฉาก

ความดันเกจในของเหลว (ความดันเนื่องจากน้ำหนักของของเหลว) กำหนดให้ Pg = ความดันเกจ  = ความหนาแน่นของเหลว h = ระดับความลึก g = ความเร่งโน้มถ่วงโลก

Pg = gh ความดันเกจ = ขนาดของแรงดัน = น้ำหนักของเหลว จะได้ว่า ความดันเกจ = ขนาดของแรงดัน = น้ำหนักของเหลว พื้นที่ในแนวตั้งฉาก พื้นที่ในแนวตั้งฉาก Pg = F = mg = (v)g = (Ah)g = gh A A A A Pg = gh

ความดันในของเหลว แปรผันตรงกับ ความลึก และความหนาแน่นของเหลว *** ในของเหลวที่อยู่นิ่ง หรืออุณหภูมิคงที่ ความดันในของเหลว แปรผันตรงกับ ความลึก และความหนาแน่นของเหลว

ความดันเกจที่ด้านข้างภาชนะ (ความดันเฉลี่ย) ความดันเกจที่ด้านบน (ความดันที่ผิวบนของของเหลว) = 0 ความดันเกจที่ก้นภาชนะ (ความดันที่ระดับความลึก h) = gh ความดันเฉลี่ย = ½ gh

ความดันสัมบูรณ์ เป็นความดันเนื่องจาก น้ำหนักของเหลวและอากาศ กดลงบนพื้นที่รองรับในแนวตั้งฉาก

กำหนดให้ P = ความดันสัมบูรณ์ gh = ความดันเกจ PO = ความดันบรรยากาศ

ความดันสัมบูรณ์ = ความดันเกจ + ความดันบรรยากาศ จะได้ว่า ความดันสัมบูรณ์ = ความดันเกจ + ความดันบรรยากาศ P = PO + gh

ความดันในของเหลวที่มีความหนาแน่น  *** ความดันในของเหลวที่มีความหนาแน่น  ที่ระดับลึก h จากผิวของเหลวที่บรรจุในภาชนะ เปิดสู่บรรยากาศ เท่ากับ ผลรวมของความดัน บรรยากาศ PO กับปริมาณ gh

ของเหลวชนิดหนึ่งมีความหนาแน่น 2 x 103 kg/m3 EX 1 ของเหลวชนิดหนึ่งมีความหนาแน่น 2 x 103 kg/m3 จงหาความดันของเหลวที่ระดับความลึก 10 m ( g = 10 m/s2)

EX 2 ของเหลวชนิดหนึ่ง ที่ระดับความลึก 10 m มีความดันเกจเท่ากับ 105 N/m2 จงหาความดันสัมบูรณ์ของของเหลวที่ระดับความลึก 20 m ( กำหนด g = 10 m/s2 และ ความดันบรรยากาศ = 105 N/m2 )

เรือดำน้ำลำหนึ่งอยู่ที่ระดับลึก 100 m EX 3 เรือดำน้ำลำหนึ่งอยู่ที่ระดับลึก 100 m จงหาความดันเกจและความดันสัมบูรณ์ที่ ตัวเรือดำน้ำ ถ้าน้ำทะเลมีความหนาแน่น 1.024 x 103 kg/m3 และความดันบรรยากาศ ที่ระดับน้ำทะเลเป็น 1.013 x 103 Pa(ใช้g =9.8 )

แรงดัน = ความดัน x พื้นที่ แรงดันของของเหลว แรงดัน = ความดัน x พื้นที่ F = P A

แรงดันที่ก้นภาชนะเนื่องจากความดันเกจ F = (gh) A แรงดันที่ก้นภาชนะเนื่องจากความดันสัมบูรณ์ F = (gh + PO ) A

แรงดันเฉลี่ยที่ด้านข้างตรง เนื่องจากความดันเกจ แรงดันเฉลี่ย = ความดันเฉลี่ย x พื้นที่F = ( Pg เฉลี่ย ) A F = ½ gL h2

แรงดันเฉลี่ยที่ด้านข้างตรง เนื่องจากความดันสัมบูรณ์ แรงดันเฉลี่ย = ความดันเฉลี่ย x พื้นที่ F = ( P เฉลี่ย ) A F = ( ½gh + PO ) A F = ( ½gh + PO ) A ; A = L h

แรงดันเฉลี่ยที่น้ำกระทำต่อเขื่อน/ ประตูกั้นน้ำ ประตูน้ำกั้นตรง F = ½ gL h2 ประตูน้ำกั้นเอียง F = ½ gL h2 x cosec 

แรงที่น้ำกระทำต่อประตูกั้นน้ำ EX 1 ประตูกั้นน้ำแห่งหนึ่งกว้าง L สูง H เมื่อระดับน้ำสูงสุด แรงที่น้ำกระทำต่อประตูกั้นน้ำ เป็นเท่าใด

EX 2 คลองส่งน้ำ