แรงลอยตัว และหลักของอาร์คีมิดีส
ตอนที่ 4 แรงลอยตัว และหลักของอาร์คีมิดีส
credit: http://www.thaigoodview.com/files/u30435/5776.gif
ตามรูป วัตถุที่จมอยู่ในของเหลว จะถูกแรงดันของ ของเหลวกระทำในทุกทิศทาง พิจารณาเฉพาะแนวดิ่ง
แรง F2 จะมีค่ามากกว่าF1 เพราะ F2 อยู่ลึกกว่า ดังนั้น เมื่อหาแรงลัพธ์
(F2 – F1) จะได้แรงลัพธ์ที่มีค่าไม่เป็นศูนย์ อยู่ในทิศขึ้น
แรงลัพธ์นี้เรียก แรงลอยตัว
หลักของอาร์คีมิดิส
“ แรงลอยตัวจะมีค่าเท่ากับ น้ำหนักของของเหลวซึ่งมีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของวัตถุส่วนจม ”
credit: http://www.thaigoodview.com/files/u30435/image002.gif
r วัตถุ < r ของเหลว r วัตถุ = r ของเหลว r วัตถุ > r ของเหลว
ความหนาแน่น r = M / V หรือ M = rV
ดังนั้น Mg = rVg
แรงลอยตัว = น้ำหนักของของเหลวปริมาตรเท่าวัตถุส่วนจม
แรงลอยตัว = rของเหลวVส่วนจม g
น้ำหนักของวัตถุ = น้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่
ถ้าวัตถุนั้นไม่ลอย เมื่อชั่งในของเหลวจะได้น้ำหนักน้อยกว่าชั่งในอากาศ น้ำหนักที่หายไปมีค่าเท่ากับน้ำหนักของเหลวปริมาตรเท่าวัตถุของลอย วัตถุที่จัดว่า ลอยในของเหลว ต้องเข้าหลักดังนี้
1) ไม่มีเชือกผูก ก็ลอยนิ่งในของเหลวได้
2) ถ้ามีเชือกผูก เชือกต้องหย่อน
3) วัตถุอยู่ไม่ถึงก้นภาชนะ
credit: http://www.thaigoodview.com/files/u30435/pic16.jpg
ของลอยที่ลอยนิ่งได้ แสดงว่า สมดุล
แรงขึ้น = แรงลง
ภาพ 1 B1 = W ไม้ทั้งก้อน
ภาพ 2 B2 = W ไม้ทั้งก้อน + W ตุ้ม
ภาพ 3 B3 + B4 = W ไม้ทั้งก้อน + W ตุ้ม
การที่วัตถุไม่ขึ้นหรือลง แสดงว่า สมดุล
แรงขึ้น = แรงลง
ดังนั้น น้ำหนักของเหลวที่ถูกแทนที่ = น้ำหนักวัตถุทั้งก้อนในอากาศ