สมบัติเชิงกลของสาร (ของแข็ง)ความยืดหยุ่น เป็นสมบัีติของวัตถุที่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมหลักถูกแรงกระทำ เช่น ยางยืด Show สภาพยืดหยุ่น (elasticity) คือ สมบัติของวัตถุที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเมื่อมีแรงกระทำและสามารถคืนตัวกลับสู่สภาพเดิมเมื่อหยุดออกแรงกระทำ สภาพพลาสติก (plasticity) คือ สมบัติของวัตถุที่มีการเปลี่ยนรูปร่างไปอย่างถาวร โดยผิววัตถุไม่ฉีกขาดหรือแตกหัก! ขอบเขตของการยืดหยุ่นโดยทั่วไปวัตถุที่มีความยืดหยุ่นสมบูรณ์ (กลับสู่สภาพเดิมได้จริง) จะเป็นวัตถุที่มีความยืดหยุ่นสมบูรณ์ภายในขอบเขตจำกัดเท่านั้น เรียกว่า ขอบเขตของการยืดหยุ่น  สมมติออกแรงดึงสปริงให้ยืดออก ขนาดของแรงดึงสปริงกับระยะที่ยืดออกเป็นไปตามกฏของฮุก และได้กราฟดังรูป
– จุด a คือ ขีดจำกัดการแปรผันตรง (Proportional
limit) ซึ่งเป็นตำแหน่งสุดท้ายที่ความยาวสปริงยืดออก แปรผันตรงกับขนาดของแรงดึง ความเค้น (Stress)แรงเค้น คือ แรงภายในของวัตถุที่ต้านแรงกระทำถ้าแรงเค้นน้อยกว่าแรงที่กระทำจะทำให้รูปร่างเปลี่ยนไป วัตถุส่วนมากจะมีรูปร่างผิดไปเล็กน้อยเมื่อมีแรงกระทำ โดยแรงที่มากระทำนั้นอาจกระทำในทิศต่าง ๆ และวัตถุเหล่านั้นส่วนใหญ่จะประพฤติตามกฎของฮุกเมื่อแรงยังน้อยกว่าขีดจำกัดสภาพยืดหยุ่น ความเค้น (Stress) คือ อัตราส่วนของแรงเค้นต่อพื้นที่หน้าตัด หน่วย (N/m2) ในที่นี้กล่าวเฉพาะความเค้นดึงหรือความเค้นอัด หมายเหตุ : แรงเค้นที่ขีดจำกัดความยืดหยุ่น เป็นแรงที่มีค่าสูงสุด ความเครียด (Strain) คือ อัตราส่วนของความยาวที่เปลี่ยนไปต่อความยาวเดิม (ไม่มีหน่วย) ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะความเครียดตามยาว มอดูลัสความยืดหยุ่น (Elastic modulus ; E) เมื่อออกแรงดึงและทำการวัดระยะยืด สามารถเขียนเป็นกราฟระหว่างความเค้นกับความเครียดได้ ดังรูป พิจารณาช่วงขีดจำกัดการแปรผันตรง จะได้ว่าความเค้นแปรผันตรงกับความเครียด หรือ อัตราส่วนระหว่างความเค้นต่อความเครียดมีค่าคงที่ ซึ่งค่าคงที่นี้เรียกว่า ค่ามอดูลัสความยืดหยุ่น (E) จะได้ สำหรับค่ามอดูลัสความยืดหยุ่นของวัตถุหนึ่ง ๆ มีค่าคงที่เสมอ และ ค่ามอดูลัสความยืดหยุ่นเป็นลักษณะเฉพาะตัวของวัตถุแต่ละชนิด เมื่อออกแรงดึงเส้นวัสดุโดยไม่ให้ขนาดของแรงดึงเกินขีดจำกัดการแปรผันตรงของวัสดุ ความเค้นตามยาวจะแปรผันตรงกับความเครียดตามยาว นั่นคืออัตราส่วนระหว่างความเค้นตามยาวและความเครียดตามยาวของวัสดุชนิดหนึ่งๆ จะมีค่าคงตัว เรียกค่าคงที่นี้ว่ามอดูลัสของยัง (Young’s modulus) แทนด้วยสัญลักษณ์ Y F ในสมการ สำหรับสปริงหรือเส้นลวด คือ กฎของฮุก (Hook ’s Law) หมายเหตุ : วัตถุใดที่มีค่าแรงเค้นที่ขีดจำกัดความยืดหยุ่นมากแสดงว่าทนแรงภายนอกได้มาก วัตถุใดมีค่ามอดูลัสของความยืดหยุ่นมากแสดงว่าเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำทำให้เปลี่ยนรูปร่างได้ยาก สมบัติเชิงกลของสาร (ของเหลว)แรงดันและความดันความหนาแน่น (density, สัญลักษณ์: ρ อักษรกรีก อ่านว่า โร ) เป็นอัตราส่วนของมวลต่อปริมาตรของสาร ในระบบ S.I. มีหน่วยเป็น กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ตามสมการ โดยที่ ρ คือความหนาแน่นของวัตถุ (หน่วย กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร) m คือมวลรวมของวัตถุ (หน่วย กิโลกรัม) V คือปริมาตรรวมของวัตถุ (หน่วย ลูกบาศก์เมตร)ความรู้เพิ่มเติม – น้ำที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส มีความหนาแน่น 1,000 kg/m3 หรือ 103 kg/m3 ใช้เป็นค่ามาตรฐานของความหนาแน่นน้ำ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ หมายถึง อัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นของสารนั้นกับความหนาแน่นของสารอ้างอิง ในอดีตเคยเรียกว่า ความถ่วงจำเพาะ ตัวอย่าง ถ้าต้องการหาความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสารใด ให้นำ 103 ไปหาร เช่น ปรอทมีความหนาแน่น 13.6 x 103 kg/m3 ดังนั้น ปรอทมีความหนาแน่นสัมพัทธ์ = 13.6 x 103 / 103 = 13.6 ข้อสังเกต – ความหนาแน่นสัมพัทธ์ไม่มีหน่วย ความดันแรงดัน หรือ ความดัน คือ ขนาดของแรงดันที่กระทำตั้งฉากต่อพื้นที่หนึ่งหน่วย ถ้าให้ F คือ แรงดัน (N) , A คือ พื้นที่ (m2) , P คือ ความดัน (N/m2) จะได้ รูปที่ 4 ความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยนิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) หรือพาสคัล (Pa) แรงดันที่กดก้นภาชนะ = น้ำหนักของของเหลวส่วนที่อยู่ในแนวตั้งฉากกับพื้นที่นั้น รูปที่ 5 แรงดันน้ำที่กระทำต่อก้นภาชนะซึ่งบรรจุน้ำลึก h มีพื้นที่ก้นภาชนะ A หาแรงดันได้จากผลคูณระหว่างความดันที่ก้นภาชนะกับพื้นที่ก้นภาชนะ หน่วยอื่น ๆ ของความดัน คุณสมบัติของแรงดันและความดันในของเหลว 1. ของเหลวที่บรรจุอยู่ในภาชนะ จะออกแรงดันต่อผนังภาชนะที่สัมผัสกับของเหลวในทุกทิศทาง โดยจะตั้งฉากกับผนังภาชนะเสมอ รูปที่ 6 3. สำหรับของเหลวชนิดเดียวกันความดันของของเหลวจะเพิ่มขึ้นตามความลึก และที่ระดับความลึกเท่ากันความดันของเหลวจะเท่ากัน 4. ในของเหลวต่างชนิดกัน ณ ความลึกเท่ากัน ความดันของของเหลวจะขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลวนั้น สรุปได้ว่า ปัจจัยที่มีผลต่อความดันของของเหลว 1. ความลึกของของเหลว – ของเหลวไม่ว่าจะอยู่ในภาชนะรูปร่างใดก็ตาม ถ้าที่ระดับความลึกเดียวกัน ความดันของของเหลวจะเท่ากัน รูปที่ 8 ที่ระดับความลึกเดียวกัน น้ำจะมีความดันเท่ากัน – แต่ถ้าระดับความลึกต่างกัน ของเหลวที่อยู่ระดับลึกกว่า จะมีความดันมากกว่า รูปที่ 9 ที่ระดับความลึกต่างกัน น้ำที่ระดับความลึกมากกว่าจะมีความดันมากกว่า 2. ความหนาแน่นของของเหลว ของเหลวต่างชนิดกันจะมีความดันต่างกัน โดยของเหลวที่มีความหนาแน่นมาก จะมีความดันสูงกว่าของเหลวที่มีความหนาแน่นน้อย แรงที่ของเหลวกระทำต่อผนังภาชนะในภาชนะที่บรรจุของเหลวจะมีแรงจากของเหลว มากระทำให้ทิศตั้งฉากกับพื้นที่ผิวภาชนะที่ของเหลวสัมผัส ขนาดของแรงที่ของเหลวกระทำ หาได้จาก ผลคูณระหว่้างความดันในของเหลวกับพื้นที่ที่ของเหลวสาัมผัส แต่เนื่องจากบางกรณีความดันไม่คงที่ อาจเนื่องมาจากความลึกไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจแยกพิจารณาได้ดังต่อไปนี้ พิจารณาแรงดันของของเหลวที่กระทำต่อผนังภาชนะดังรูป รูปที่ 10 กล่องสี่เหลี่ยมบรรจุของเหลวเต็ม การหาแรงดันที่ของเหลวกระทำต่อก้นกล่อง จาก หรือ เมื่ิอไม่คิดความดันบรรยากาศ เมื่อคิดความดันบรรยากาศ การหาแรงดันที่ของเหลวกระทำต่อผนังด้านข้าง ดังรูปที่ 10 หาได้จาก เนื่องจากความลึกที่ผนังด้านข้างไม่คงที่ ดังนั้นความดันด้านข้างจะไม่คงที่ แต่เนื่องจากความดันแปรโดยตรงกับความลึก จึงอาจหา P ข้างได้จาก P2 คือ ความดันที่ปลายล่างสุดของฝาด้านข้างที่สัมผัสของเหลว หมายเหตุ การวัดความลึกให้วัดจากผิวบนสุดของของเหลว |
อัตราส่วนระหว่างความยาวที่เปลี่ยนไปกับความยาวเดิม เรียกว่า
กระทู้ที่เกี่ยวข้อง
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.apacode Inc.
