23 ใบความรู้แรงพยุง.pdf

1

ใบความรู้ที่ 3 ประกอบแผนการจัดการเรียนรู้ ที่ 3

เรื่อง แรงพยุง

เวลา 10 นาที

จุดประสงค์ การเรียนรู้ สรุ ปเกี่ยวกับการจมและการลอยของวัตถุในของเหลวได้

เนือ้ หา แรงพยุง มนุษย์ได้เรี ยนรู ้การขนส่ งทางน้ าโดยเริ่ มจากการใช้ท่อนไม้ซ่ ึ งลอยน้ าเป็ นตัวช่วยพยุง และ มีการนาท่อนไม้มาผูกติดกันเป็ นแพ ใช้เป็ นพาหนะลาเลียงวัตถุสิ่งของ แรงพยุงหรื อแรงลอยตัว (buoyant force) ของของเหลวทุกชนิดเป็ นไปตามหลักของอาร์ คิมีดิส (Archimedes' Principle) ซึ่ งกล่าวว่า “แรงลอยตัวหรื อแรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ มีขนาด เท่ากับน้ าหนักของของเหลวที่มีปริ มาตรเท่ากับปริ มาตรของวัตถุส่วนที่จมอยูใ่ นของเหลว” ถ้าเปรี ยบเทียบมวลของวัตถุที่ลอยน้ าได้กบั มวลของน้ าที่มีปริ มาตรเท่ากับวัตถุน้ นั จะพบว่า มวลของวัตถุ น้ นั มีค่าน้อยกว่ามวลของน้ า นัน่ คือ วัตถุ ที่ลอยน้ าได้จะมีความหนาแน่ นน้อยกว่าน้ า ส่ วนวัตถุที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ า เมื่อนามาหย่อนลงในน้ า จะจมน้ าลงไปทั้งก้อน การจมและการลอยของวัตถุในของเหลวขึ้นอยูก่ บั ความหนาแน่นของวัตถุกบั ความหนาแน่ น ของของเหลวนั้น ความหนาแน่นของวัตถุ (Density) คือ อัตราส่ วนระหว่างมวลของวัตถุต่อปริ มาตรของวัตถุน้ นั หน่ วยของความหนาแน่นได้แก่ กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (g/cm3) หรื อ กิ โลกรัมต่อลูกบาศก์ เมตร (kg/m3) มวลของวัตถุ M ดังนั้น ความหนาแน่ นของวัตถุ = หรื อ D = ปริมาตรของวัตถุ V นั้น เมื่อ D = ความหนาแน่นของวัตถุ มีหน่วยเป็ น g/cm3 หรื อ kg/m3 M = มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็ น g หรื อ kg V = ปริ มาตรของวัตถุ มีหน่วยเป็ น cm3 หรื อ m3 (น้ ามีความหนาแน่น 1 g/cm3 หรื อ 1,000 kg/m3)

2 วัตถุ ที่มีความหนาแน่ นมากกว่าน้ าจะทาให้ลอยน้ าได้ ต้องมีการเปลี่ ยนแปลงรู ปร่ างหรื อ รู ปทรงของวัตถุ เพื่อให้มีปริ ม าตรมากขึ้ น จนมีความหนาแน่ นน้อยกว่าน้ า ตัวอย่า งเช่ น เหล็ก มี ความหนาแน่น 7.8 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่ งมากกว่าความหนาแน่นของน้ า เหล็กจึงจมน้ า แต่เมื่อนาเหล็กมาทาเป็ นเรื อเหล็กจะลอยน้ าได้ ที่เป็ นเช่ นนี้ เนื่ องจากภายในเรื อเหล็กส่ วนใหญ่เป็ นที่ ว่างเรื อเหล็กจึงมีปริ มาตรมากขึ้น ทาให้ความหนาแน่นของเรื อเหล็กน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ า

   

3 ดั ง นั้ น แรงพยุ ง หรื อ แรงลอยตั ว ที่ ข องเหลวกระท าต่ อ วั ต ถุ มี ข นาดเท่ า กั บ น้ า หนั ก ของ ของเหลวทีม่ ีปริมาตรเท่ ากับปริมาตรของวัตถุส่วนทีจ่ มอยู่ในของเหลว สรุ ปได้ดงั นี้ 1. วัตถุทมี่ ีความหนาแน่ นมากกว่ าของเหลว จะจมในของเหลว

ชัง่ ในน้ า 350 g ชัง่ ในอากาศ 400 g วัตถุ A ปริ มาตรของวัตถุท้ งั ก้อนที่จม

น้ าที่ลน้ 50 cm3 = ปริ มาตรของของเหลวที่ถูกแทนที่

แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = น้ าหนักชัง่ ในอากาศ - น้ าหนักชัง่ ในของเหลว แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = 400 g - 350 g = 50 g = 50/1000 x 10 N = 0.5 N แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = น้ าหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่(M = DV) = 1 g/cm3 x 50 cm3 = 50 g = 50/1000 x 10 N = 0.5 N

4 2. วัตถุทมี่ ีความหนาแน่ นเท่ ากับของเหลวจะลอยปริ่มในของเหลว

ชัง่ ในน้ า 0 g ชัง่ ในอากาศ 300 g วัตถุ B น้ าที่ลน้ 300 cm3 ปริ มาตรของวัตถุท้ งั ก้อนที่จม

= ปริ มาตรของของเหลวที่ถูกแทนที่

แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = น้ าหนักชัง่ ในอากาศ - น้ าหนักชัง่ ในของเหลว แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = 300 g - 0 g = 300 g = 300/1000 x 10 N = 3 N แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = น้ าหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่(M = DV) = 1 g/cm3 x 300 cm3 = 300 g = 300/1000 x 10 N = 3 N

5 3. วัตถุทมี่ ีความหนาแน่ นน้ อยกว่าของเหลว จะลอยในของเหลว

ชัง่ ในน้ า 0 g(จมในน้ า1/2) ชัง่ ในอากาศ 100 g วัตถุ C น้ าที่ลน้ 100 cm3 ปริ มาตรของวัตถุส่วนที่จม

= ปริ มาตรของของเหลวที่ถูกแทนที่

แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = น้ าหนักชัง่ ในอากาศ - น้ าหนักชัง่ ในของเหลว แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = 100 g - 0 g = 100 g = 100/1000 x 10 N = 1 N แรงพยุงที่ของเหลวกระทาต่อวัตถุ = น้ าหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่(M = DV) = 1 g/cm3 x 100 cm3 = 100 g = 100/1000 x 10 N = 1 N

ลองทาดู ความหนาแน่นของวัตถุ A B C มีค่าเท่าไร (แล้วตรวจคำตอบในหน้ ำต่อไป)

6

ใบงานที่ 3 ประกอบแผนการจัดการเรียนรู้ ที่ 3

เรื่อง แรงพยุง

เวลา 10 นาที

ชื่อ……………………………………...………………..กลุ่มที่………เลขที่………ชั้น……….. จุดประสงค์ การเรี ยนรู้ มีความรู ้ความเข้าใจเกี่ยวกับการจมและการลอยของวัตถุในของเหลว คาสั่ ง ให้นกั เรี ยนนาอักษรหน้าข้อความทางขวามือมาเติมลงใน ทางซ้ายมือที่มีความสัมพันธ์กนั 1. ความหนาแน่นของวัตถุ 2. วัตถุลอยในของเหลว 3. วัตถุจมในของเหลว 4. ความหนาแน่นของวัตถุนอ้ ยลง 5. วัตถุที่มีความหนาแน่น 2 g/cm3 6. วัตถุลอยปริ่ มในของเหลว 7. หน่วยเป็ น g หรื อ kg 8. วัตถุที่จมน้ าทาให้ลอยน้ าได้

หน้าข้อความ

ก. ความหนาแน่นของวัตถุนอ้ ยกว่า ความหนาแน่นของของเหลว ข. ความหนาแน่นของวัตถุเท่ากับ ความหนาแน่นของของเหลว ค. มวลของวัตถุ ง. ปริ มาตรของวัตถุต่อมวลของวัตถุ จ. มวลของวัตถุต่อปริ มาตรของวัตถุ ฉ. ปริ มาตรของวัตถุ ช. ความหนาแน่นของวัตถุมากกว่า ความหนาแน่นของของเหลว ซ. เพิ่มปริ มาตรของวัตถุโดยมวลเท่าเดิม ฌ. วัตถุที่มีปริ มาตร 50 cm3 มวล 100 g ญ. เพิ่มปริ มาตรของวัตถุจนมีความหนาแน่น น้อยกว่า 1 g/cm3

คาตอบ (คำนวณจำกสูตร D = M/V) วัตถุ A มีความหนาแน่น = 400 g/ 50 cm3 = 8 g/cm3 วัตถุ B มีความหนาแน่น = 300 g/ 300 cm3 = 1 g/cm3 วัตถุ C มีความหนาแน่น = 100 g/(100 x 2) cm3 = 0.5 g/cm3