ความดัน
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| pressure/ˈpreʃə/ | ความดัน |
| pascal/ˈpæskl/ | ปาสคาล |
| fluids/ˈfluːɪdz/ | ของไหล |
ทำไมมีดคมจึงตัดได้
- กดไม้ทื่อลงในมือของคุณ — ไม่มีอะไรเกิดขึ้น ปุ่มหมุดคมในการดันเท่ากันจะทำให้เจ็บปวด
- แรง เหมือนเดิมสิ่งที่เปลี่ยนไปคือ พื้นที่ ที่แรงกระทำ
- แนวคิดนี้คือ ความดัน — และมันอธิบายมีด, เสาหิมะ, และทะเลลึก
ความดันคืออะไร?
- ความดัน คือแรงที่กดต่อหน่วยพื้นที่:
- หน่วยคือ ปาสคาล (Pa); $1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$
- แรงเท่าเดิม พื้นที่เล็กลง → ความดันมากขึ้น
ความดัน
p = ρg·h
ความดันในของเหลว แปรผันตรงกับ ความลึก
กล่องกดลงด้วยแรง $200\ \text{N}$ บนพื้นที่ $0.50\ \text{m}^2$ ความดันที่เกิดขึ้นมีค่าเท่าใด ในหน่วย Pa?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$p = \dfrac{F}{A} = \dfrac{200}{0.50} = 400\ \text{Pa}$.
ทำไมพื้นที่จึงสำคัญ
- มีดคมหรือปุ่มหมุดมีพื้นที่เล็กมาก ทำให้เกิดความดันมหาศาลและตัดหรือเจาะได้ง่าย
- เสาหิมะและยางรถแทรกเตอร์มีพื้นที่ใหญ่ ทำให้เกิดความดันน้อยและไม่จมลงไป
- เท้ากว้างของอู้งานในรูปแบบเดียวกันบนทรายอ่อน
แรงเท่าเดิม พื้นที่ต่างกัน → ความดันต่างกัน ฐานแคบจมลง; ฐานกว้างอยู่ด้านบน
ตัวอย่างวิธีทำ ผู้หนัก 600 N ยืนเท้าเดียว (พื้นที่ $0.02\ \text{m}^2$) ความดัน $= \dfrac{600}{0.02} = 30\,000\ \text{Pa}$ เมื่อยืนสองเท้า (พื้นที่ $0.04\ \text{m}^2$): ความดัน $= 15\,000\ \text{Pa}$ — ลดลงครึ่งหนึ่ง
ความดันกระทำในทุกทิศทางในของไหล เมื่อคุณดำน้ำลึก น้ำจะดันหูของคุณจากทุกด้าน — ไม่ใช่แค่จากด้านบน สูตร $\Delta p = \rho g\,\Delta h$ ให้ค่าความดันที่ความลึกนั้นในทุกทิศทาง
ทำไมมีดคมจึงตัดได้ดีกว่ามีดทื่อ (เมื่อใช้แรงดันเท่ากัน)?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงเท่าเดิมแต่作用于พื้นที่น้อยมาก ทำให้เกิดแรงดันสูงมาก ($p = F/A$) จึงตัดได้ง่าย
รองเท้าสกีหิมะช่วยไม่ให้จมลงในหิมะเพราะ:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
พื้นที่ที่ใหญ่ขึ้นจะทำให้เกิดแรงดันน้อยกว่าสำหรับน้ำหนักเท่าเดิม จึงไม่จมลง
ความดันในของเหลว
- ในของเหลว ความดัน เพิ่มขึ้นตามความลึก และตาม ความหนาแน่น ของของเหลว:
- มันกระทำในทุกทิศทาง ไม่ใช่แค่ลงล่าง
- นี่คือเหตุผลว่าทำไมเขื่อนถูกสร้างขึ้นให้ หนาที่ด้านล่าง ซึ่งมีความดันน้ำมากที่สุด และทำไมหูเราถึงเจ็บเมื่ออยู่ใต้ผิวน้ำลึก
ของเหลวลึกเท่าใด ความดันก็ยิ่งมากเท่านั้น ดังนั้นแรงผลักจากด้านข้างของผนังจึงเพิ่มขึ้นตามความลึก
ความดันในของเหลวกระทำในทุกทิศทาง ไม่ใช่เพียงด้านล่างเท่านั้น
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ของเหลวดันออกเท่าๆ กันในทุกทิศทางที่ระดับความลึกหนึ่ง — นั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไมมันจึงดันติดผนังภาชนะด้วย
หาความดันเพิ่มขึ้น $2.0\ \text{m}$ ลึกลงไปในน้ำ ($\rho = 1000\ \text{kg/m}^3$, $g = 9.8\ \text{N/kg}$), ในหน่วย Pa.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta p = \rho g\,\Delta h = 1000 \times 9.8 \times 2.0 = 19\,600\ \text{Pa}$.
คุณเข้าใจแล้ว
- ความดัน $p = \dfrac{F}{A}$, หน่วยคือ ปาสคาล ($1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$)
- พื้นที่เล็ก → ความดันสูง (มีด); พื้นที่ใหญ่ → ความดันต่ำ (รองเท้าหิมะ)
- ในของเหลว ความดันเพิ่มขึ้นตามความลึกและความหนาแน่น: $\Delta p = \rho g\,\Delta h$, กระทำใน ทุกทิศทาง