ความดัน
| English | ไทย |
|---|---|
| pressure/ˈpreʃə/ | ความดัน |
| pascal/ˈpæskl/ | ปาสคาล |
เกล็ดหิมะทำให้คุณลอยได้; รองเท้าส้นสูงทำให้จมน้ำ
- ก้าวลงบนหิมะนุ่มๆ ด้วยรองเท้าบูทแล้วคุณจะจม; สวมเกล็ดหิมะแล้วคุณจะเดินอยู่บนพื้นผิวได้
- น้ำหนักเท่าเดิม แต่กระจายบนพื้นที่กว้างขึ้น — ดังนั้น ความดัน จึงน้อยลงมาก
- ความดันคือแรงกระจายบนพื้นที่ และเป็นปัจจัยกำหนดทุกอย่างเกี่ยวกับของไหล
- ลึกในมหาสมุทรมันสามารถบดขยี้ได้; ภายใต้ใบมีดคมมันสามารถตัดได้
นิยามความดัน
- ความดัน คือแรงต่อหน่วยพื้นที่: $P = \dfrac{F}{A}$
- หน่วยวัดของมันคือ ปาสคาล ($1\ \text{Pa} = 1\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}^2}$)
- ใช้แรงเดียวกันบนพื้นที่ เล็กกว่า จะได้ ความดัน ที่ ใหญ่ขึ้น — นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมมีดและเข็มถึงคม
- กระจายแรงออกไป (เช่น เกล็ดหิมะ ยางรถยนต์กว้าง) แล้วความดันจะลดลง
แรง $200\ \text{N}$ กดทับบนพื้นที่ $0.5\ \text{m}^2$. ความดันคืออะไร, ใน $\text{Pa}$?
$P = F/A = 200/0.5 = 400\ \text{Pa}$.
แรงเดียวกันบนพื้นที่ เล็กกว่า ให้:
$P = F/A$: พื้นที่เล็กกว่าให้ความดันมากกว่า — ทำไมมีดและเข็มถึงคม
ความดันวัดในหน่วย ____ (หน่วย SI)
$1\ \text{Pa} = 1\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}^2}$.
ความดันในของไหลเพิ่มขึ้นตามความลึก
- ในของไหล ความดันเพิ่มขึ้นตามความลึก: $P = \rho g h$
- ลึกลงไป มีของไหล的重量กดทับมากขึ้น ทำให้ความดันสูงขึ้น
- มันขึ้นอยู่กับความลึก $h$ และความหนาแน่น $\rho$ — ไม่ ขึ้นอยู่กับรูปร่างของภาชนะ
- นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมกำแพงเขื่อนจึงสร้างให้หนาบริเวณด้านล่าง ซึ่งเป็นจุดที่มีความดันสูงสุด
หาความดันน้ำ $2\ \text{m}$ ลึก ($\rho = 1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, $g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$), ใน $\text{Pa}$
$P = \rho g h = 1000 \times 10 \times 2 = 20\,000\ \text{Pa}$.
ความดันในของไหลดันเข้าทุกทิศทาง
- ณ จุดใดๆ ในของไหล ความดันจะดันเข้า อย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง
- มันกระทำต่อทุกพื้นผิวที่มันสัมผัส โดยตั้งฉากกับพื้นผิวนั้นเสมอ
- นี่คือเหตุผลว่าทำไมเรือดำน้ำจึงถูกบีบอัดจากทุกด้าน ไม่ใช่แค่ด้านบนเท่านั้น
- กฎการดันเข้าทุกทิศทางนี้เองที่ทำให้ระบบไฮดรอลิกและแรงลอยตัวทำงานได้
ความดันกับความลึก
ในของเหลว ความดันเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องกับความลึกใต้ผิวน้ำ
ที่ความลึกเท่ากัน ท่อแคบและทะเลสาบกว้างมีความดันของเหลวเท่ากัน
ความดันของของเหลวขึ้นอยู่กับความลึกและความหนาแน่นเท่านั้น ($P = \rho g h$) ไม่ใช่รูปร่างของภาชนะ
เลือก ทุก ข้อที่ถูกต้องเกี่ยวกับความดันของของเหลว
ความดันของของเหลวเพิ่มขึ้นตามความลึกและความหนาแน่นและดันไปทุกทาง — แต่ไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของภาชนะ
ความดันในของไหลขึ้นอยู่กับ ความลึก ไม่ใช่ปริมาณของไหลหรือรูปร่างของภาชนะ ท่อสูงบางและทะเลสาบกว้างที่มีความลึกเท่ากันจะมี ความดัน เท่ากันที่ก้น และความดันดันเข้า ทุก ทิศทาง ไม่ใช่แค่ลงล่างเท่านั้น
จงหาความดันของน้ำ $2\ \text{m}$ ลึกลงไปจากผิวน้ำ ($\rho = 1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, $g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$)
- $P = \rho g h = 1000 \times 10 \times 2 = 20\,000\ \text{Pa}$.
นั่นคือความดันเพิ่มจากน้ำเพียงอย่างเดียว เหนือความดันอากาศด้านบน
ความดัน คือแรงต่อหน่วยพื้นที่, $P = \dfrac{F}{A}$ (ใน ปาสคาล) พื้นที่ที่เล็กกว่าจะทำให้เกิดความดันมากขึ้น ในของไหล ความดันเพิ่มขึ้นตามความลึกตาม $P = \rho g h$ — ซึ่งกำหนดโดยความลึกและความหนาแน่น, ไม่ ขึ้นอยู่กับรูปร่างของภาชนะ — และดันเข้า อย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง