แรงลอยตัว หรือแรงพยุง

แรงลอยตัว หรือแรงพยุง

By Pawarisa Huangsuwan

ลังลูกบาศก์มีฝาปิด วางอยู่บนพื้น แต่ละด้านยาว 0.5 เมตร หนัก 200 นิวตัน วันหนึ่งฝนตกน้ำท่วม ระดับน้ำจะต้องขึ้นสูงจากพื้นเท่าใด ลังจึงเริ่มลอย (ให้ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร)

วิเคราะห์โจทย์

ลังลูกบาศก์มีฝาปิด วางอยู่บนพื้น แต่ละด้านยาว 0.5 เมตร หนัก 200 นิวตัน วันหนึ่งฝนตกน้ำท่วม ระดับน้ำจะต้องขึ้นสูงจากพื้นเท่าใด ลังจึงเริ่มลอย (ให้ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร)

​

วิเคราะห์โจทย์

ให้หาระดับความสูงของน้ำในหน่วยเมตรที่จะทำให้ลังเริ่มลอย

• เมื่อลังเริ่มลอยแสดงว่า แรงลอยตัว (F_b)​ เท่ากับน้ำหนักของ ลัง ต้องการหา h

  จาก F_b = mg​

  ρ_น้ำ V_จม g​ = mg

  ρ_น้ำ (กว้างxยาวxh) g​ = mg​

Fill in the Blanks

ท่อนไม้ลอยอยู่ในน้ำที่มีความหนาแน่น 1,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร พบว่าส่วนที่ลอยน้ำ 1 ส่วน และจม 4 ส่วนโดยปริมาตร ความหนาแน่นของท่อนไม้นั้นมีค่าเท่าใด ในหน่วยกิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร

วิเคราะห์โจทย์

ท่อนไม้ลอยอยู่ในน้ำที่มีความหนาแน่น 1,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร พบว่าส่วนที่ลอยน้ำ 1 ส่วน และจม 4 ส่วนโดยปริมาตร ความหนาแน่นของท่อนไม้นั้นมีค่าเท่าใด ในหน่วยกิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร

​

วิเคราะห์โจทย์

จงหาความหนาแน่นของไม้

Fill in the Blanks

วัตถุทรงกลมตันลูกหนึ่งลอยอยู่ในของเหลวโดยจมลงไปครึ่งลูกพอดี กำหนดว่าของเหลวมีความหนาแน่น 1.2 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จงหาว่าความหนาแน่นของวัตถุมีค่าเท่าใด​

วิเคราะห์โจทย์

วัตถุทรงกลมตันลูกหนึ่งลอยอยู่ในของเหลวโดยจมลงไปครึ่งลูกพอดี กำหนดว่าของเหลวมีความหนาแน่น 1.2 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จงหาว่าความหนาแน่นของวัตถุมีค่าเท่าใด​

​

วิเคราะห์โจทย์

รู้ ρ_เหลว = 1.2 g/cm³ , V_จม = V_{วัตถุ}/2 , ต้องการหา ρ_{วัตถุ}

จาก mg =​ F_b

ρ_{วัตถุ} V_{วัตถุ} g​ = ρ_เหลว V_จม g

ρ_{วัตถุ} V_{วัตถุ} ​ = ρ_เหลว (V_{วัตถุ}/2)

​

จงหาความหนาแน่นของวัตถุ ในหน่วย กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

Fill in the Blanks

น้ำแข็งมีความหนาแน่น 0.92 x 10³ kg/m³ ลอยอยู่ในน้ำทะเลที่มึความหนาแน่น 1.04 x 10³ จงหาว่าน้ำแข็งจมน้ำเป็นปริมาตรกี่เปอร์เซ็นต์ของทั้งก้อน

วิเคราะห์โจทย์

น้ำแข็งมีความหนาแน่น 0.92 x 10³ kg/m³ ลอยอยู่ในน้ำทะเลที่มึความหนาแน่น 1.04 x 10³ จงหาว่าน้ำแข็งจมน้ำเป็นปริมาตรกี่เปอร์เซ็นต์ของทั้งก้อน

วิเคราะห์โจทย์

รู้ ρ_{น้ำแข็ง} = 0.92 x 10³ kg/m³ , ρ_{น้ำทะเล} = 1.04 x 10³ kg/m³ , V_{น้ำแข็ง} = 100%

ต้องการหา V_จม

จาก F_b=​ mg

ρ_{น้ำทะเล} V_จม g​ = ρ_{น้ำแข็ง} V_{น้ำแข็ง} g

1.04 x 10³ V_จม ​ = 0.92 x 10³ x 100%

​ V_จม ​ = ?%

จงหาน้ำแข็งจมน้ำเป็นปริมาตรกี่เปอร์เซ็นต์ของทั้งก้อน

Fill in the Blanks

น้ำแข็งลอยอยู่ที่ผิวน้ำ โดยมีส่วนที่จมคิดเป็น 92% ของปริมาตรทั้งก้อน จงหาความหนาแน่นของน้ำแข็งก้อนนี้

วิเคราะห์โจทย์

น้ำแข็งลอยอยู่ที่ผิวน้ำ โดยมีส่วนที่จมคิดเป็น 92% ของปริมาตรทั้งก้อน จงหาความหนาแน่นของน้ำแข็งก้อนนี้ (ความหนาแน่นของน้ำมีค่าเท่ากับ 1x10³ kg/m³)

วิเคราะห์โจทย์

ให้ V_จม = 92 , V_{น้ำแข็ง} = 100 ต้องการหา ρ_{น้ำแข็ง}

จาก F_b=​ mg

ρ_น้ำ V_จม g​ = ρ_{น้ำแข็ง} V_{น้ำแข็ง} g

1x10³x 92 V_จม ​ = ρ_{น้ำแข็ง} x 100

​ ρ_{น้ำแข็ง} = ?

Fill in the Blanks

กะละมังพลาสติก ขนาด 0.18 ลูกบาศก์เมตร หนัก 10 นิวตัน เมื่อนำไปลอยในน้ำ แล้วบรรทุกของโดยมีส่วนที่จมน้ำได้มากที่สุด 90 เปอร์เซ็นต์ ของปริมาตรกะละมัง จะบรรทุกของได้หนักที่สุดกี่นิวตัน (g= 10 m/s² )

วิเคราะห์โจทย์

กะละมังพลาสติก ขนาด 0.18 ลูกบาศก์เมตร หนัก 10 นิวตัน เมื่อนำไปลอยในน้ำ แล้วบรรทุกของโดยมีส่วนที่จมน้ำได้มากที่สุด 90 เปอร์เซ็นต์ ของปริมาตรกะละมัง จะบรรทุกของได้หนักที่สุดกี่นิวตัน (g= 10 m/s² )

วิเคราะห์โจทย์

พิจารณาแรงกระทำต่อกะละมัง เมื่อรู้ mg_{กะละมัง} = 10 N , ρ_น้ำ = 1000 kg/m³

V_จม = 0.9(0.18) m³ ต้องการหาmg_{บรรทุก}

​F_b = mg_{กะละมัง} + mg_{บรรทุก}

ρ_น้ำ V_จม g​ = 10 + mg_{บรรทุก}

mg_{บรรทุก} ​ = ?

​

Fill in the Blanks

แท่งไม้รูปลูกบาศก์ยาวด้านละ 20 เซนติเมตร ลอยอยู่ระหว่างน้ำกับน้ำมันดังรูป ด้านล่างอยู่ต่ำกว่าผิวรอยต่อระหว่างน้ำมันและน้ำ 5 เซนติเมตร น้ำมันมีความหนาแน่น 800 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร จงหาความหนาแน่นของแท่งไม้

วิเคราะห์โจทย์

แท่งไม้รูปลูกบาศก์ยาวด้านละ 20 เซนติเมตร ลอยอยู่ระหว่างน้ำกับน้ำมันดังรูป ด้านล่างอยู่ต่ำกว่าผิวรอยต่อระหว่างน้ำมันและน้ำ 5 เซนติเมตร น้ำมันมีความหนาแน่น 800 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร จงหาความหนาแน่นของแท่งไม้(ความหนาแน่นของน้ำมีค่าเท่ากับ 1x10³ kg/m³)

วิเคราะห์โจทย์

เมื่อ A = พื้นที่หน้าตัดของแท่งไม้ V = Ah

แท่งไม้อยู่ในสภาพสมดุล ใส่แรงที่กระทำต่อแท่งไม้

​F_b(น้ำ) + F_{b(น้ำมัน)} = mg

ρ_น้ำ V_{จมน้ำ} g​ + ρ_{น้ำมัน} V_{จมน้ำมัน} g = ρ_ไม้ V_ไม้ g

​1x10³ (5A) + 800(15A) = ρ_ไม้ (20A)

ρ_ไม้ = ?

​

• V = Ah เมื่อ A = พื้นที่หน้าตัดของแท่งไม้

  แท่งไม้อยู่ในสภาพสมดุล ใส่แรงที่กระทำต่อแท่งไม้

  ​F_b(น้ำ) + F_{b(น้ำมัน)} = mg

  ρ_น้ำ V_{จมน้ำ} g​ + ρ_{น้ำมัน} V_{จมน้ำมัน} g = ρ_ไม้ V_ไม้ g

  ​1x10³ (5A) + 800(15A) = ρ_ไม้ (20A)

  ρ_ไม้ = ?

Fill in the Blanks