ความหนืด

ความหนืด
ลักษณะของแรงหนืด
แรงหนืดในของเหลวจะมีค่ามากขึ้น เมื่อวัตถุทีผ่านของเหลวมีความเร็วมากขึ้น จากผลการทดลองได้ขนาดของแรงหนืดที่เกิดกับวัตถุทรงกลม มีขนาดดังนี้

F = 6nrv

โดย F = แรงหนืดมีหน่วยเป็นนิวตัน
n = ค่าความหนืดของของเหลวมีหน่วยเป็น ( นิวตัน / เมตร2) วินาที
r = รัศมีของทรงกลมโลหะ ( เมตร )
v = อัตราเร็วของทรงกลมในของเหลว ( เมตร / วินาที )
หมายเหตุ ค่า 6nr มีค่าคงที่ ดังนั้นแรงหนืดที่เกิดกับวัตถุทรงกลม จะได้ F= kv

ตัวอย่างที่แสดงถึงลักษณะของแรงหนืด








(a) การเคลื่อนที่ของลูกกลมเหล็ก (b) แรงที่เกิดขึ้นกับลูกกลมเหล็ก

ในการปล่อยลูก เหล็กลงในกระบอกแก้วที่มีน้ำมันหล่อลื่นอยู่ ถ้าจับเวลาขณะที่ลูกเหล็กผ่านระยะ 5, 10, 15, … ซม. แล้วหาความเร็วของลูกเหล็กทุก ๆ ระยะ 5 ซม .
จะพบ ความเร็วของลูกเหล็กในช่วง 5 ซม. แรกน้อยกว่าความเร็วในช่วง 5 ซม. ถัดมา
และความเร็วในช่วงหลังๆ จะเท่ากันตลอด แสดงว่าในช่วงต้นๆ ลูกเหล็กเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ต่อมาเมือลูกเหล็กมีความเร็วสูงขึ้น ลูกเหล็กจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่
สาเหตุที่ทำให้ลูกเหล็กเคลื่อนที่แบบนี้ก็คือ ในขณะที่ลูกเหล็กเคลื่อนที่ในน้ำมันหล่อหลืนลูกเหล็กได้ถูกกระทำด้วยแรง 3 แรงคือ แรงดึงดูดโลก, แรงลอยตัว, แรงหนืดของน้ำมัน ในช่วงต้นๆ แรงหนืดของน้ำมันมีค่าน้อย ทำให้ลูกเหล็กเคลื่อนที่ด้วยความแรงลัพธ์ที่มีค่าเท่ากับผลด่างของ mg, แรงลอยและหนืด ( = mg-BF-kv ) แต่ในช่วงหลัง แรงหนืดของน้ำมันขึ้นจนกระทั้งทำให้แรงลัพธ์ที่กระทำต่อลูกเหล็กเป็นศูนย์ ลูกเหล็กจึงไปด้วยความคงที่
จากตัวอย่างนี้จะเห็นว่า แรงหนืดจะมีค่ามากขึ้นเมื่อวัตถุที่ผ่านของเหลวมีความเร็วสูงขึ้น
ความรู้ในเรื่องความหนืดของเหลวแต่ละชนิด เช่น พวกน้ำมันต่างๆ มีประโยชน์ในการ
เลือกใช้น้ำมันหล่อลื่นให้เหมาะกับเครื่องจักรชนิดต่างๆ
น้ำมันมีความหนืดสูงเคลื่อนตัวได้ช้า จะสามารถจับบนชิ้นส่วนของเครื่องจักรได้ดี จึงช่วยในการลดการกระแทกหรือเสียดสี แต่มีข้อเสียคือจะมีแรงหนืดไปต้านเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนนั้นๆ ทำให้กำลังของเครื่องจักรเสียบ้าง ดังนั้นสำหรับเครื่องจักรขนาดเล็ก เช่น จักรเย็บผ้า หรือนาริกา ซึ่งไม่ต้องการให้มีการสูญเสียกำลังมาก จึงต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดน้อย

วันนี้มีอะไรให้เรียนรู้

คือสิ่งที่คนห่วงใยสงถึงกัน
โลกกลมๆ ใบนี้ไม่มีอะไรได้มาฟรี ๆ
ของฟรีไม่เคยมี ของดีไม่เคยถูก
อยู่ให้ไว้ใจ ไปให้คิดถึง
คนเราต้องเดินหน้า เวลายังเดินหน้าเลย
ไม่ต้องสนใจว่าแมวจะสีขาวหรือดำ ขอให้จับหนูได้ก็พอ
ยิ่งมีใจศรัทธา ยิ่งต้องมีสายตาที่เยือกเย็น
ในโลกกลม ๆ ใบนี้ ไม่มีคำว่า }แน่นอน~
คนเราเมื่อ ตัวตายก็ต้องลงดิน
ท้อแท้ได้ แต่อย่าท้อถอย อิจฉาได้ แต่อย่าริษยา พักได้ แต่อย่าหยุด
เหตุผลของคน ๆ หนึ่ง อาจไม่ใช่ของคน อีกคนหนึ่ง
ถ้าไม่ลองก้าว จะไม่มีวันรู้ได้เลยว่า ข้างหน้าเป็นอย่างไร
หนทางอันยาวไกลนับหมื่นลี้ ต้องเริ่มต้นด้วยก้าวแรกก่อนเสมอ
ปัญหาทุกอย่าง อยู่ที่ตัวเราทั้งสิ้น
จะเห็นค่าของความอบอุ่น เมื่อผ่านความเหน็บหนาวมาแล้ว
อันตรายที่สุดคือ การคาดหวัง

เริ่มต้นดีแล้ว ลงท้ายก็ต้องดีด้วย
อย่ายอมแพ้ ถ้ายังไม่ได้พยายามอย่างเต็มที่
จงใช้สติ อย่าใช้อารมณ์
เบื้องหลังความเข้มแข็ง สมควรมีความอ่อนโยน
ไม่มีคำว่า บังเอิญ ในเรื่องของความรัก มีแต่คำว่า ตั้งใจ
ยินดีกับสิ่งที่ได้มา และยอมรับกับสิ่งที่เสียไป

หลังพายุผ่านไป ฟ้าย่อมสดใสเสมอ
หลังผ่านปัญหา จะรู้ว่าปัญหานั้นเล็กนิดเดียว
ไม่เป็นขุนนางนะ ได้ แต่ไม่เป็นคนไม่ได้
มีแต่วันนี้ที่มีค่า ไม่มีวันหน้า วันหลัง
เมื่อวานก็สายเกินแล้วพรุ่งนี้ ก็สายเกินไป
อย่าหวังว่าจะได้รับความรัก จากคนที่คุณรัก
เพราะคนที่คุณรัก ไม่ได้รักคุณ หมดทุกคน

เพื่อนทั่วไป ไม่เห็นคุณร้องไห้
เพื่อนแท้ มีหัวไหล่ไว้คอยซับน้ำตาให้
เพื่อนทั่วไป ถือขวดไวน์ติดมือมางานปาร์ตี้ของคุณ
เพื่อนแท้ จะมาแต่หัววันเพื่อช่วยเตรียมงาน
เพื่อนทั่วไป คาดหวังให้คุณเคียงข้างเขาเสมอ
เพื่อนแท้ คาดหวังที่จะอยู่เคียงข้างคุณตลอดไป
เพื่อนทั่วไป เข้าหาผลประโยชน์ ที่ได้รับจากเรา

{{{{{{{{{{{{{{{{
เพื่อนทั่วไปอ่านแล้วทิ้ง เพื่อนแท้จะส่งต่อๆ ไป
ส่งผ่านให้ใครก็ได้ที่คุณห่วงใย

ของไหล

กฎของพาสคัล

“ถ้ามีของไหล (ของเหลวหรือแก๊ส) บรรจุในภาชนะปิดที่อยู่นิ่ง
เมื่อให้ความดันเพิ่มเข้าไปแก่ของไหล ณ ตำแหน่งใดๆความดันที่เพิ่มขึ้นจะถ่ายทอดไปทุกๆจุดในของเหลวนั้น”

จากรูปเป็นหลอดรูปตัวยูขาโตไม่เท่ากัน ภายในบรรจุของไหลที่ขาทั้งสองมีลูกสูบปิดสนิท
ขาข้างเล็กมีพื้นที่หน้าตัด a ส่วนขาข้างใหญ่มีพื้นที่หน้าตัด A
เมื่อออกแรงกด F ที่ลูกสูบเล็ก (ลูกสูบกด,ลูกสูบอัด) ทำให้ลูกสูบใหญ่ (ลูกสูบยก,ลูกสูบขยาย)
สามารถยกน้ำหนัก W ได้ ซึ่งเป็นหลักการทำงานของเครื่องกลผ่อนแรงที่รู้จักกันทั่วไปคือ เครื่องอัดไฮดรอลิก (hydraulic press)

จากกฎของพาสคัล

ความดันที่ใส่เพิ่มเข้าไป = ความดันที่ได้รับ
P ที่ a = P ที่ A

หรือ .........(1)

จากสมการที่ (1) เมื่อ A>a
ดังนั้น W>F แสดงว่าออกแรงกดน้อยได้แรงยกมาก ซึ่งเป็นหลักของเครื่องกลผ่อนแรง

จาก (1) เรียกว่า การได้เปรียบเชิงกลทางปฏิบัติ

เรียกว่า การได้เปรียบเชิงกลทางทฤษฏี

จาก(1) เมื่อไม่มีแรงเสียดทานภายนอกมากระทำ

ถ้ามีแรงเสียดทานภายนอกมากระทำ ค่าของ W จะได้น้อยกว่าที่ควรจะได้

ดังนั้น

แรงลอยตัว (Buoyant Force)

แรงลอยตัว มีค่าเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ด้วยวัตถุ
ถ้าให้

r_L เป็นความหนาแน่นของของเหลว
F_B เป็น แรงลอยตัว
V_L เป็น ปริมาตรวัตถุส่วนที่จมในของเหลว
g เป็นค่าความเร่งโน้มถ่วงของโลก
mg เป็นน้ำหนักของวัตถุในอากาศ

ศึกษาหลักของอาร์คิมีดิส จาก Flash Animation
แรงกระทำต่อวัตถุขณะลอยอยู่ในของเหลว Forces on a submerged body
สมดุลของแรงที่กระทำต่อวัตถุ Equilibrium of a submerged body
ของเหลวสองชนิด Mixing Liquids

ในกรณีวัตถุจม

ขนาดแรงลอยตัว = ขนาดน้ำหนักของเหลวที่มีปริมาตรเท่าวัตถุ

ในกรณีวัตถุลอย

ขนาดแรงลอยตัว = ขนาดน้ำหนักของเหลวที่มีปริมาตรเท่าวัตถุส่วนที่จมในของเหลว

ประโยชน์ของแรงลอยตัว

1 แรงลอยตัว แรงลอยตัวคือแรงที่ช่วยพยุงวัตถุไม่ให้จมลงไปในของ เหลว โดยมีขนาดขึ้นอยู่กับ ความหนาแน่นของของเหลว นั้น และปริมาตรของงวัตถุส่วนที่จมลงไปในของเหลว ความหนาแน่นของวัตถุ คือ อัตราส่วนระหว่างปริมาตรและน้ำหนักของวัตถุ โดยวัตถุที่ มีความหนาแน่นมากกว่าจะมีน้ำหนักมากกว่าเมื่อเปรียบ เทียบ ในปริมาตรที่เท่ากัน • วัตถุจะไม่จมลงไปในของเหลวเมื่อวัตถุนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าของเหลว • วัตถุจะลอยปริ่มของเหลวเมื่อวัตถุนั้นมีความหนาแน่นใกล้เคียงกับของเหลว • วัตถุจะจมลงไปในของเหลวเมื่อวัตถุนั้นมีความหนาแน่นมากกว่าของเหลว 2 ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับแรงลอยตัว ได้แก่ 1. ชนิดของวัตถุ วัตถุจะมีความหนาแน่นแตกต่างกันออกไปยิ่งวัตถุมีความหนาแน่นมาก ก็ยิ่งจมลงไปในของเหลวมากยิ่งขึ้น 2. ชนิดของของเหลว ยิ่งของเหลวมีความหนาแน่นมาก ก็จะทำให้แรงลอยตัวมีขนาดมากขึ้นด้วย 3. ขนาดของวัตถุ จะส่งผลต่อปริมาตรที่จมลงไปในของเหลว เมื่อปริมาตรที่ จมลงไปในของเหลวมาก ก็จะทำให้แรงลอยตัวมีขนาด มากขึ้นอีกด้วย ประโยชน์ของแรงลอยตัว ใช้ในการประกอบเรือไม่ให้จมน้ำ