กลศาสตร์ของไหล 2

นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Blaise Pascal ได้ศึกษาเรื่องของความดันภายในของเหลว และสรุปผลการทดลองและสังเกตว่าไว้ เป็นหลักการที่เรียกว่า หลักการของพาสคัล (Pascal’s principle) ซึ่งกล่าวไว้ว่า
ถ้ามีแรงดันจากภายนอกกระทำต่อของเหลวในภาชนะปิดดังรูปที่ 1 ความดันของ ของเหลวจะเพิ่มขึ้นเท่ากันทุกๆ จุดในของเหลว

รูปที่ 1

จากหลักการของพาสคัล จะได้ว่า ความดันที่เกิดที่ด้านหนึ่งของลูกสูบจะเท่าความดันอีกด้านหนึ่ง จะได้ว่า

จากความสัมพันธ์ดังกล่าว ถ้าเราต้องการยกรถหนัก 800 กิโลกรัม โดยใช้แรงกดเทียบเท่า 20 กิโลกรัม หรือ 200 N เราต้องออกแบบให้พื้นที่หน้าตัดของลูกสูบมีสัดส่วนเป็น

การวัดความดัน

ในการวัดความดันนั้นอาจจะเริ่มพิจารณาจาก หลอดรูปตัว U ดังรูปที่ 2 ภายในหลอดจะเติมของเหลวไว้ ซึ่งอาจจะเป็น ปรอท หรือ น้ำ ขึ้นกับการใช้งาน จากภาพด้านหนึ่งของหลอดจะต่อกับบริเวณที่ต้องการวัดความดัน จากหลักการที่ว่าที่ความลึกระดับเดียวกันของไหลจะมีความดันเท่ากัน

รูปที่ 2

จะได้ว่า

ในการวัด เพื่อเลี่ยงการที่ต้องคำนวณความดันออกมาในหน่วย Pascal จะสามารถใช้หน่วย มิลลิเมตรปรอท (mm-Hg) ได้ โดยที่ 1 mm-Hg = 133 Pa หมายความว่าในปรอทที่ความลึก 1 มิลลิเมตรจากผิว จะมีความดันเท่ากับ 133 Pa

จากหลักการนี้ นำไปสู่การประดิษฐ์อุปกรณ์วัดความดันบรรยากาศ โดยอาศัยหลอดสุญญากาศ ปลายเปิดของหลอดจะจุ่มลงในปรอท ดังรูปที่ 3 เรียกว่า บารอมิเตอร์ (barometer) จะเห็นว่าความดัน 1 atm ดันปรอทให้ขึ้นไปในหลอดสูง 76 mm

รูปที่ 3

แรงลอยตัวและหลักของอาร์คีมีดีส

แรงลอยตัว : แรงลอยตัวมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของ ของเหลว ที่ถูกแทนที่โดยวัตถุ เป็นแรงที่พยุงวัตถุภายในของเหลว ขนาดของแรงสามารถคำนวณได้จาก

โดยที่  ปริมตารที่ถูกแทนที่ และ 
กรณีวัตถุลอยปริ่มน้ำ 

กรณีวัตถุจมบางส่วน 

วัตถุมีเชือกแขวนไว้ 

หลักการคือ แรงลอยตัวจะพยุงวัตถุในของเหลว จะทิศขึ้นเมื่อเทียบกับตัวอย่างที่กำหนดให้ แรงโน้มถ่วงมีทิศลง การแก้ปัญหานี้สำคัญที่เขียน Free body diagram ให้ถูกต้อง