ความหนืด (Viscosity and Stoke's law) 

จุดประสงค์การเรียนรู้

1.   วิเคราะห์การไหลของของไหล และวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ในของไหล

2.   อภิปรายแรงต้านเนื่องจากความหนืดของของไหล

3.   สรุปผลการทำกิจกรรมเรื่อง กฎของสโตกส์

4.   อธิบายความเร็วปลายของวัตถุที่เคลื่อนที่ในของของไหล

5.   ยกตัวอย่างที่พบการนำเอาความรู้เรื่องกฎของสโตกส์ไปแก้ปัญหา ในชีวิตประจำวัน

6.   อภิปรายความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสังคมที่เกี่ยวข้องกับการใช้ประโยชน์จากกฎของสโตกส์

การทดลองเสมือน กฎของสโตกแบบที่ 1 การทดลองเสมือน กฎของสโตกแบบที่ 2


รูปที่ 1   แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วของวัตถุกับความหนืดของของเหลว และแรงที่กระทำต่อวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ในของเหลว

 

ความหนืด เป็นคุณสมบัติต่อต้านการไหลหรือต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุของของไหล

ถ้าให้      Fvis   เป็น แรงหนืด

                FB         เป็น แรงลอยตัว

                η           เป็น ความหนืดของของไหล
         
                      r             เป็น รัศมีของวัตถุทรงกลม
                                
v             เป็น ความเร็วของวัตถุทรงกลม

คุณสมบัติของของไหลในการต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุในของไหลนั้น  เป็นการต้านการไหลของของไหลเอง

    ดังนั้นเมื่อมีการเคลื่อนที่ของวัตถุในของไหล จะมีแรงต้านการเคลื่อนที่เกิดจากความหนืด
เรียกว่าแรงหนืด

   กฎของสโตกส์ (Stoke‘s Law) ในการทดลองปล่อยลูกกลมโลหะตกในของเหลว

ชนิดหนึ่งๆ ในแนวดิ่งพบว่าแรงต้านจากความหนืด (แรงหนืด) ที่กระทำต่อวัตถุแปรผันตรง

กับความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่ในของเหลว คือ

          
เขียนเป็นสมการได้ว่า แรงต้านจากความหนืด (แรงหนืด)

         

  k เป็นค่าคงที่ (ขึ้นอยู่กับรูปทรงของวัตถุ)

       
สำหรับวัตถุรูปทรงกลม
  รัศมี  r
ความเร็วในการเคลื่อนที่ v

    
รูปที่ 2 แสดงเครื่องมือวัดความหนืดของของเหลว

การทดลองเสมือนทางอินเตอร์เน็ต เรื่องกฎของสโตกแบบที่ 1

 

การทดลองเสมือนทางอินเตอร์เน็ต เรื่องกฎของสโตกแบบที่ 2

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player