นำสนอแรงดันน้ำเหนือเขื่อนปี63

หนว่ ยที่ 1 ทฤษฎขี องไหล เรอ่ื ง แรงดนั น้ากระท้าต่อเขอ่ื นก้นั น้า ครผู สู้ อนและผจู้ ัดทา นางจุฑาทิพย์ รกั ษ์ศรี ตาแหนง่ ครู วิทยฐานะชานาญการพเิ ศษ



แรงดันนา้ ที่กระทา้ ต่อประตนู า้ หรือเขื่อนทีก่ นั้ น้า เน่อื งจากแรงดันของของเหลวจะกระท้าตอ่ ผนังภาชนะที่ บรรจขุ องเหลวทกุ ทิศทางในแนวตง้ั ฉากกับภาชนะทุกๆจุด ดงั นัน้ การสรา้ งเขอื่ นกัน้ น้าเพือ่ กักเก็บน้าไว้ จะมีแรงดันนา้ มา กระท้าต่อเขอ่ื นและประตูนา้ ด้วย โดยขนาดของแรงดันท่ีกระท้า จะเปน็ แรงเฉลยี่ ท่ีเกดิ จากคา่ ความดนั เฉลีย่ ของน้าท่ีทกุ ๆ จดุ ของน้าในเขื่อน จะวดั แรงดันนา้ บนพื้นทีเ่ ขื่อนหรือประตนู ้า ได้ วา่ มคี า่ แปรผนั ตามความยาวของสันเขื่อนท่ีสัมผสั นา้ กบั ค่ากา้ ลัง สองของความลึกของนา้ ในเขื่อน มสี มการของแรงดันน้าทีท่ ้าต่อ ประตูน้า หรอื เขือ่ น เป็น F = 1 gLh2 2



แรงดนั นา้ ท่ีกระท้าตอ่ เขื่อน F  1  lg h 2 2 ให้ F คอื แรงดนั ท่ีน้ากระทา้ ต่อประตเู ขือ่ นหรอื เข่ือน  คือ ความหนาแน่นของนา้ l คอื ความยาวของประตเู ขอ่ื น g คือ ความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก h คอื ความสงู ของระดบั นา้

เมือ่ มนี า้ ขงั อยู่สองขา้ งของเข่อื น จะมแี รงลัพธ์บนเขือ่ นหรอื ประตนู ้าเปน็ ผลต่างของแรงดนั นา้ ท่ีขงั อยู่ทัง้ สองข้างของเขอ่ื น มสี มการเปน็ F = เม่ือ h1 = ความสงู ของระดับนา้ ท่ีขังอยใู่ นเข่อื น และ h2 = ความสูงของระดบั น้าที่ขงั อยูน่ อกเขือ่ น และ L = ความยาวของตัวเขอ่ื นหรอื ความกว้างของประตูน้า



กฎของพาสคลั และเคร่ืองอดั ไฮดรอรกิ กฎของพาสคัลซง่ึ กล่าววา่ เมื่อความดนั ณ ต้าแหนง่ ใดๆในของเหลวที่อย่นู งิ่ ในภาชนะปดิ ความ ดันทเี่ พม่ิ ขน้ึ จะถ่ายทอดไปทุก ๆ จุดในของเหลวนั้น กฎของพาสคลั นีส้ ามารถอธบิ ายการท้างานของเครอื่ งกลผ่อนแรงท่ี รู้จักกนั ทว่ั ไปคอื เครอ่ื งอดั ไฮดรอลกิ ซ่งึ ประกอบด้วยกระบอกสูบ และลกู สูบสองชดุ มีขนาดตา่ งกนั มีทอ่ ตอ่ เชื่อมกนั และมีของเหลว บรรจุอย่ภู ายใน

ให้ A และ a คอื พ้นื ทีห่ นา้ ตัดของลกู สบู ใหญแ่ ละ ลูกสูบเลก็ F คือ แรงกดลกู สูบด้านพน้ื ทหี่ นา้ ตัด W คอื น้าหนกั ที่ตอ้ งการจะยก จากกฎของพาสคัลจะไดว้ ่า P1=P2 F W aA

การไดเ้ ปรยี บเชิงกล MA  W  A   R 2   D 2 F a r d

เครอื่ งอัดไฮโดรลิกท่มี ีคานโยกติดทส่ี ูบเลก็ สบู เลก็ จะมคี านอนั ดบั สองติดไว้ ท่ีปลายคานออกแรงโยกคาน F2 โดย โมเมนตข์ องแรงกดสูบเลก็ = โมเมนต์ของแรงกดปลายคาน ดังนั้น W  AL F2 al

W คือ การไดเ้ ปรียบเชงิ กลตามปฏิบตั ิของเคร่อื งทง้ั หมด F2 A คือ การได้เปรยี บเชิงกลตามทฤษฎขี องลูกสูบ a L คอื การไดเ้ ปรียบเชิงกลตามทฤษฎีของคานโยก l A x L คอื การไดเ้ ปรยี บเชงิ กลตามทฤษฎขี องเครอ่ื งทง้ั หมด a l สูตรข้างต้น ใชเ้ ม่ือเครื่องมีประสทิ ธิภาพ 100 % ถา้ เครือ่ งมปี ระสิทธภิ าพไมถ่ ึง 100 % ใหใ้ ชส้ ูตร ดังน้ี W  ประสทิ ธิภาพ ( Eff ) =    F2 x 100 A x L  a l 

จบเนอ้ื หาแรงดันของน้าแล้วคะ่ เร่อื งตอ่ ไปเปน็ ความตงึ ผวิ ของของเหลวนะคะ่