PNO12. "ข้อสอบพร้อมเฉลย"

สมาชิกผู้ร่วมจัดทำ Blog...

1. แรงลอยตัวของของเหลว โดยใช้หลักของอาร์คีมิดีสมีค่าเป็นเท่าใด
ก. 2.08 กิโลนิวตัน

ข. 3.25 กิโลนิวตัน
ค. 4.06 กิโลนิวตัน
ง. 5.62 กิโลนิวตัน

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 177 กับ 204


2. หลอดแก้วมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและภายในเท่ากับ 40 และ 35 มิลลิเมตรตามลำดับ จุ่มอยู่ในน้ำ โดยหลอดแก้วตั้งอยู่ในแนวดิ่ง ให้หาแรงดึงที่กระทำต่อหลอดแก้วอันนี้เนื่องจากแรงตึงผิว กำหนดให้ความตึงผิวของน้ำเท่ากับ 0.074 นิวตัน/เมตร
ก. 0.012 นิวตัน
ข. 0.014 นิวตัน
ค. 0.017 นิวตัน
ง. 0.019 นิวตัน

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 181 กับ 208


3. หลอดแก้วมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 0.04 มิลลิเมตร ของเหลวขึ้นไปสูง 40 เซนติเมตร ให้หาความตึงผิวของของเหลว กำหนดให้ความหนาแน่นของของเหลวเท่ากับ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร มุมสัมผัสระหว่างของเหลวกับหลอดแก้วเท่ากับ 15 องศา
ก. 0.014 นิวตัน/เมตร
ข. 0.032 นิวตัน/เมตร
ค. 0.042 นิวตัน/เมตร
ง. 0.056 นิวตัน/เมตร

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 181 กับ 208


4. ต้องการทำให้ฟองสบู่ทรงกลมมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 75 มิลลิเมตร เพิ่มขึ้นเป็น 100 มิลลิเมตร จะต้องใช้งานกี่จูล กำหนดให้ความตึงผิวของฟองสบู่ เท่ากับ 0.025 นิวตัน/เมตร
ก.
ข.
ค.
ง.

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 181 กับ 209


5. แท่งเหล็กรูปลูกบาศก์มีความยาวด้านละ L ลอยอยู่ในอ่างปรอท ปริมาตรของเหล็กที่ลอยอยู่เหนือปรอทคิดเป็นร้อยละเท่าไรของปริมาตรทั้งหมด ความหนาแน่นของเหล็กเท่ากับ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ความหนาแน่นของปรอทเท่ากับ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร
ก. 42.65 %
ข. 48.39 %
ค. 57.62 %
ง. 61.45 %

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 178 กับ 205

6. ฟองสบู่จับโครงลวด (ดังภาพ) ถ้าความตึงผิวของฟองสบู่เท่ากับ นิวตัน/เมตร ให้หาแรงดึง ที่ทำให้เยื่อฟองสบู่ขาด

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 182 กับ 210


7. เมื่อดึงลวดวงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 14 เซนติเมตร ออกจากผิวน้ำมันดิบ ต้องใช้แรงดึงทั้งหทด 8.8 นิวตัน ความตึงผิวของน้ำมันดิบเป็นเท่าไร
ก. 5 นิวตัน/เมตร
ข. 10 นิวตัน/เมตร
ค. 15 นิวตัน/เมตร
ง. 20 นิวตัน/เมตร

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 183 กับ 210


8. ในการทดลองวัดความตึงผิวของของเหลวชนิดหนึ่ง โดยใช้เครื่องมือทดลอง (ดังภาพ) เมื่อใช้ห่วงวงกลมรัศมี 3.5 เซนติเมตร พบว่าจะต้องเพิ่มมวลที่เป็นห่วงสำหรับแขวนน้ำหนักเป็นจำนวน 120 กรัม จึงทำให้ห่วงวงกลมหลุดจากผิวของเหลวได้พอดี จงหาความตึงผิวของของเหลวนี้

ก. 0.91 นิวตัน/เมตร
ข. 1.20 นิวตัน/เมตร
ค. 1.55 นิวตัน/เมตร
ง. 2.30 นิวตัน/เมตร

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 183 กับ 211

PNO11. "ตัวอย่าง"

PNO11. "ตัวอย่าง"

สมาชิกผู้ร่วมจัดทำ Blog...

1. กล่องสมบัติใบหนึ่งปริมาตร 0.031 ลูกบาศก์เมตร มวล 92 กิโลกรัม ถูกทิ้งไว้ใต้ท้องทะเลให้หาแรงดึงกล่องใบนี้ขึ้นจากทะเล
กำหนดให้ความหนาแน่นของน้ำทะเลเท่ากับ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1 ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 144

2. เมื่อจุ่มหลอดคะปิลลารีซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในหลอดเท่ากับ 0.5 เซนติเมตร ลงไปในน้ำพบว่าน้ำในหลอดคะปิลลารีขึ้นสูงกว่าระดับน้ำภายนอก 0.4 เซนติเมตร ให้หาความดันเนื่องจากแรงตึงผิวของน้ำที่ทำให้น้ำขึ้นไปในหลอดคะปิลลารีนี้

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1 ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 148

3. ในการทดลองหาความตึงผิวของของเหลวชนิดหนึ่งโดยใช้เครื่องมือ (ดังภาพ) เมื่อใช้ห่วงวงกลมรัศมี 6 เซนติเมตร พบว่าจะต้องเพิ่มมวลที่ห่วงสำหรับแขวนน้ำหนักเป็นจำนวน 90 กรัม จึงจะทำให้ห่วงวงกลมหลุดจากผิวของเหลวพอดี ให้หาความตึงผิวของของเหลวนี้

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชันมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1 ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 149

4. เมื่อจุ่มหลอดดูดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มิลลิเมตร ลงในแก้วน้ำหวานซึ่งมีความหนาแน่น กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ปรากฏว่าระดับน้ำหวานภายในหลอดดูดสูงกว่าระดับภายนอก 2 มิลลิเมตร มุมที่แนวความตึงผิวของน้ำหวานเท่ากับแนวดิ่งเท่ากับ 60 องศา จงหาความตึงผิวของน้ำหวาน

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชันมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1 ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 149


5. ในการทดลองวัดความตึงผิวของของเหลวชนิดหนึ่ง โดยใช้เครื่องมือที่เหมือนกับตาชั่ง 2 แขน ห่วงกลมที่ใช้จุ่มในของเหลวมีรัศมี 7 เซนติเมตร อัตราส่วนของความยาวคานที่ใช้ 1: 4 ขณะที่จัดให้คานสมดุลต้องใช้มวล 100 กรัมถ่วง พอนำห่วงไปแตะผิวของเหลว พบว่าต้องเพิ่มมวลอีก 150 กรัม จึงจะทำให้ห่วงหลุดจากผิวของเหลวพอดี ให้หาความตึงผิวของของเหลวนี้

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ Concept in Physics ม.ปลาย โดย ดร. ณสรรค์ ผลโภค เรื่อง "ความตึงผิว" หน้า 492


6. แผ่นโลหะบางมากรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด เซนติเมตร สามารถลอยอยู่บนผิวน้ำซึ่งมีความตึงผิว 0.08 นิวตันต่อเมตร มวลของแผ่นโลหะนี้เป็นเท่าใด

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ Concept in Physics ม.ปลาย โดย ดร. ณสรรค์ ผลโภค เรื่อง "ความตึงผิว" หน้า 492

PNO10. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 3

PNO12. "ข้อสอบพร้อมเฉลย"

PNO10. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 3

สมาชิกผู้ร่วมจัดทำ Blog...

เมื่อเอาหลอดแก้วรูเล็กๆ ปลายเปิดทั้งสองข้างจุ่มลงในของเหลว ของเหลวจะขึ้นมาตามหลอดสูงกว่าระดับของเหลวภายนอกหลอดหรือจะต่ำกว่าระดับของเหลวภายนอกหลอด แล้วแต่ชนิดของของเหลว (ดังภาพที่ 15.31) โดยผิวของเหลวด้านบนจะทำมุม กับหลอดแก้ว ปรากฏการณ์นี้เราเรียกว่า การซึมตามรูเล็ก (Capillarity)

การซึมตามรูเล็กที่พบในชีวิตประจำวัน ได้แก่ การซึมของน้ำเข้าไปในกระดาษโดยอาศัยรูเล็กๆ หรือช่องว่างระหว่างโมเลกุลของกระดาษ การดูดหมึกของปากกาคอแร้งโดยอาศัยช่องที่ปลายปากกา การส่งน้ำจากรากพืชขึ้นไปบนต้นโดยอาศัยท่อไซเลมหรือท่อส่งอาหารของพืช

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชันมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533)

หน้า 147-148

PNO9. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 2

PNO11. "ตัวอย่าง"

PNO9. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 2

สมาชิกผู้ร่วมจัดทำ Blog...

การคำนวณหา

ความตึงผิวของของเหลว

ใช้ขดลวดรูปตัวยูซึ่งมีลวดตรง AB เลื่อนไปมาได้คล่องบนขาของตัวยู (ดังภาพที่ 15.30) จุ่มขดลวดในน้ำสบู่แล้วยกขึ้น ฟิล์มสบู่จะดึงลวดตรง AB เลื่อนขึ้นอย่างเร็ว ออกแรง T ดึงลวด AB เพื่อให้หยุดนิ่ง เราอาจจะดึงลวด AB ให้เคลื่อนที่ลงมาอีกก็ได้ โดยพื้นที่ผิวของฟิล์มสบู่จะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะต่างจากการที่เราดึงยางให้ยืดเพราะโมเลกุลของฟิล์มสบู่จะเลื่อนลงมาที่ชั้นผิว

ความตึงผิว (Surface tension) ของของเหลว หมายถึง อัตราส่วนของแรงตึงผิวที่กระทำตามผิวของของเหลวต่อความยาวของผิวที่ถูกแรงกระทำ (ความยาวนี้ต้องตั้งฉากกับแรง)
ให้ F = ขนาดของแรงตึงผิว
d = ความยาวของผิวที่ถูกแรงกระทำ
= ความตึงผิว
จะได้

จากภาพ d = 2l

ความตึงผิวมีหน่วยเป็นนิวตัน/เมตร ในระบบ SI
การหาค่าของ T น้อยที่สุดเพื่อให้ฟิล์มฟองสบู่ขาด หาได้จาก

ตารางที่ 15.1 แสดงค่าความตึงผิวของของเหลวที่สัมผัสกับอากาศ

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชันมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 146-147

PNO8. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 1

PNO10. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 3

PNO8. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 1

สมาชิกผู้ร่วมจัดทำ Blog...

เมื่อเราสังเกตของเหลวที่หลุดออกจากยาหยอดตามีลักษณะเป็นหยดกลมๆ ไม่ต่อเนื่องเป็นทางยาว แมลงบางชนิดที่สามารถเดินบนผิวน้ำได้ หรือใบมีดโกนที่ลอยบนผิวน้ำ ล้วนเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับผิวของของเหลวในการยึดผิวของมันไว้ เมื่อของเหลวนั้นสัมผัสกับของแข็งหรือของเหลวชนิดอื่น จากภาพที่ 15.27 การที่ใบมีดโกนลอยอยู่บนผิวน้ำได้ ทั้งๆ ที่ใบมีดโกนมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำหลายเท่า แรงที่ทำให้ใบมีดโกนลอยบนผิวน้ำไม่ใช่แรงลอยรอยตัวตามหลักของอาร์คีมิดีส แต่เป็นแรงชนิดหนึ่งที่พยายามยึดผิวของของเหลวไว้ แรงชนิดนี้เราเรียกว่า แรงตึงผิวของของเหลว

ภาพที่ 15.27 ใบมีดโกนลอยบนผิวน้ำเนื่องจากแรงตึงผิว

โมเลกุลของของเหลวจะมีการดึงดูดกันในทุกทิศทางกับโมเลกุลที่อยู่รอบๆ ถ้าเราพิจารณาผิวของของเหลวกับอากาศ แรงดึงดูด

ที่ด้านบนและด้านล่างจะไม่เท่ากัน ดังภาพที่ 15.28 แรงดึงลงจะมากกว่าแรงดึงขึ้น ทำให้เกิดความเค้นที่ผิวบนของของเหลวซึ่งเราเรียกว่าความตึงผิว ที่ผิวของเหลวจะมีลักษณะเหมือนกับแผ่นบางๆ (Membrane) ซึ่งอยู่ในแรงดึง ความตึงผิวจะมีขนาดเท่ากันที่ทุกๆ จุด โดยมีแรงดึงกระทำอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกันบนพื้นผิว ความตึงผิวจะไม่เปลี่ยนแปลงตามรูปโค้งของพื้นที่ผิว และจะคงที่ในแต่อุณหภูมิที่ผิวของสารทั้งสอง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความตึงผิวจะลดลง

ภาพที่ 15.28 ของเหลวบรรจุในภาชนะที่ผิวของของเหลวกับอากาศแรงดึงลงจะมากกว่าแรงดึงขึ้น

การศึกษาความตึงผิวของของเหลว นักเรียนอาจจะทดลองอย่าง่ายๆ ด้วยตนเองดังนี้ นำลวดมาขดเป็นวงกลมเล็กๆ ผูกเว้นด้ายไว้ตรงกลาง แล้วจุ่มขดลวดลงในน้ำสบู่ ค่อยๆ ดึงขดลวดขึ้นจากน้ำสบู่ (ดังภาพที่ 15.29) จะปรากฏเห็นเยื่อสบู่เป็นแผ่นบางๆ คล้ายฟิล์ม ส่วนเส้นด้ายจะวางตัวไม่เป็นระเบียบ เมื่อเราเอาเข็มจิ้มเยื่อสบู่ระหว่างกลางเส้นด้าย เส้นด้ายจะถูกแรงดึงตามลูกศรชี้ทำให้เส้นด้ายปรากฏเป็นวงกลม อธิบายได้ว่า เมื่อเรายังไม่เอาเข็มจิ้มเยื่อสบู่ทุกๆ จุดของห่วงด้ายมีแรงดึงผิวของฟิล์มสบู่ทั้งภายในและภายนอกของห่วงด้าย โดยแรงเหล่านี้มีขนาดเท่ากันแต่มีทิศตรงข้าม ทำให้ห่วงด้ายสมดุลมีรูปร่างเหมือนกับที่เราวางห่วงด้ายลงบนฟิล์มตอนเริ่มต้น เมื่อทำให้ฟิล์มสบู่ในห่วงด้ายทะลุ แรงตึงผิวภายในห่วงด้ายหมดไปเหลือแต่แรงตึงผิวภายนอกห่วงด้าย การที่ห่วงด้ายมีรูปร่างเป็นวงกลม แสดงว่าแรงตึงผิวของฟิล์มสบู่ที่กระทำกับทุกๆ จุดบนห่วงด้ายจะตั้งฉากกับห่วงด้ายด้วย และอยู่ในแนวขนานกับผิวของฟิล์มสบู่ สรุปได้ว่า แรงตึงผิวของของเหลวมีทิศขนานกับผิวของของเหลวและตั้งฉากกับเส้นขอบที่ของเหลวสัมผัส

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์

ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524

(ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 145-146

PNO7. "แรงลอยตัวและหลักของอคิมิดิส"

PNO9. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 2

PNO7. "แรงลอยตัวและหลักของอคิมิดิส"

สมาชิกผู้ร่วมจัดทำ Blog...

จากภาพ 15.26 (a) ถุงพลาสติกซึ่งบรรจุน้าอยู่ในสภาพสมดุล (อยู่นิ่ง) ในน้ำ น้ำหมักของน้ำที่บรรจุในถุงพลาสติก (mg) จะเท่ากับขนาดของแรงดันขึ้น แรงดันขึ้นนี้เกิดจากผลรวมของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อถุงพลาสติก โดยของเหลวที่อยู่รอบๆลูกศรสั้นๆ ในภาพที่ 15.26 (a) จะแทนทิศทางของแรงที่กระทำต่อถุงพลาสติก และแรงที่กระทำต่อด้านล่างของถุงพลาสติกจะมากกว่าแรงดันลงทางด้านบน เพราะความดันแปรผันตรงกับความลึก แรงลัพธ์ที่มีทิศทางพุ่งขึ้นเนื่องจากความดันที่แตกต่างกันนี้ เรียกว่า แรงลอยตัว (Buoyant force or buoyancy)

ภาพที่ 15.26 (a) ถุงพลาสติกซึ่งบรรจุน้ำอยู่ในสภาพสมดุล
(b) ก้อนหินอยู่ในสภาพไม่สมดุล น้ำหนักของก้อนหินมากกว่าแรงลอยตัว
(c) ท่อนไม้อยู่ในสภาพไม่สมดุล แรงลอยตัวมากกว่าน้ำหนัดของท่อนไม้

ความดันที่กระทำต่อวัตถุที่จมอยู่ในของเหลวไม่ขึ้นกับชนิดของวัตถุ ถ้าเราแทนถุงพลาสติกที่บรรจุน้ำด้วยท่อนไม้ที่มีขนาดและรูปร่างเหมือนกันถุงพลาสติกที่บรรจุน้ำทุกประการ แรงลอยตัวที่กระทำต่อท่อนไม้จะไม่เปลี่ยนแปลง แรงดันขึ้นยังคงเท่ากับน้าหนักของของเหลวที่มีดปริมาตรเท่ากับวัตถุ ความจริงอันนี้เป็นหลักของอาร์คิมีดิส ซึ่งกล่าวว่า “เมื่อวัตถุจมในของเหลวทั้งหมดหรือบางส่วน แรงลอยตัวจะเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่”

สำหรับวัตถุที่มีความหนาแน่นมากกว่า (ดังภาพที่ 15.26 (b)) ปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่จะมีน้ำหนักน้อยกว่าน้ำหนักของวัตถุ ดังนั้น วัตถุจะจมเพราะแรงลอยตัวน้อยกว่าน้ำหนักของวัตถุ ถ้าเราออกแรงยกวัตถุขณะที่อยู่ในน้ำ จะพบว่าเราออกแรงน้อยกว่าเมื่อเรายกวัตถุขณะอยู่ในอากาศ ซึ่งเราออกแรงยกน้อยลงเท่ากับแรงลอยตัว

วัตถุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ (ดังภาพที่ 15.26 (c)) แรงลัพธ์จะมีทิศพุ่งขึ้นตามแนวดิ่ง เพราะว่าปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่จะมีน้ำหนักมากกว่าน้ำหนักของวัตถุ วัตถุจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ จนกระทั่งมีบางส่วนเท่านั้นที่จมอยู่ในน้ำ ซึ่งปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่ (ปริมาตรส่วนจมของวัตถุ) จะมีน้ำหนักเท่ากับวัตถุ

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์ ชันมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1

ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533)

หน้า 143

PNO6. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 5

PNO8. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 1

PNO6. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 5

สมาชิกผู้ร่วมจัดทำ Blog...

จากรูปที่ 19.15 จะเห็นได้ว่าแรงตึงผิวจะกระทำที่ทุกๆ จุดตรงที่ของเหลวสัมผัสกับผนังหลอดแก้ว ดังนั้น ถ้า R คือรัศมีของหลอดแก้ว ความยาวของผิวของเหลวที่แรงตึงผิวกระทำจะเท่ากับ จากสมการที่ (19.7) สามารถหาแรงตึงผิว F ได้ดังนี้

โดย คือ ความตึงผิวของของเหลวในหลอดแก้ว
และถ้า คือ ความหนาแน่นของของเหลว มวลของเหลวในหลอดแก้วสูง h จะเท่ากับ
ดังนั้น จากสมการที่ (19.9) จะได้ว่า
ถ้าแรง A มีขนาดมากกว่าแรง C มากๆ จะได้แรงลัพธ์ R ที่ทำให้มุม มีค่าน้อยมาก จึงทำให้แรงตึงผิวของของเหลวมีทิศพุ่งขึ้นในแนวดิ่ง เป็นผลทำให้ผิวหน้าของเหลวในหลอดแก้วโค้งเป็นรูปครึ่งทรงกลม และจากสมการที่ (19.10) จะได้ว่า

แต่สำหรับกรณีที่แรง A มีขนาดน้อยกว่าแรง C จะได้แรงลัพธ์ R มีทิศ ดังรูปที่ 19.17(ก) ซึ่งทำให้ผิวของเหลวตรงที่สัมผัสกับผนังหลอดแก้วโค้งลงตั้งฉากกับแรงลัพธ์ R ด้วยแรงตึงผิวของของเหลวนั้น โดยแรงตึงผิวจะมีทิศขนานกับผิวของเหลวส่วนโค้งลง ทำให้มุมสัมผัส มีค่าอยู่ระหว่าง 90 องศา ถึง 180 องศา แรงตึงผิว (F) นี้จะพยายามฉุดของเหลวในหลอดแก้วให้มีระดับต่ำกว่าระดับเดิม (ระดับของเหลวในภาชนะ) ดังรูปที่ 19.17(ข) และการที่ผิวของเหลวตรงที่สัมผัสกับผนังหลอดแก้วโค้งลง ถูกเรียกว่า ของเหลวไม่เปียกผนังภาชนะ

รูปที่ 19.17 แสดงทิศทางของแรงตึงผิวของของเหลวในหลอดแคปิลลารี เมื่อมุมสัมผัส อยู่ระหว่าง 90 องศา ถึง 180 องศา

ซึ่งระดับของเหลวในหลอดแก้วที่อยู่ต่ำกว่าระดับของเหลวในภาชนะ (h) คำนวณได้จากสมการที่ (19.10) โดยค่า h ที่ได้จะมีค่าติดลบ ทั้งนี้เพราะมุม มีค่าอยู่ระหว่าง 90 องศา ถึง 180 องศา จึงทำให้ค่า cos มีค่าติดลบ

แหล่งอ้างอิง : หนังสือ Concept in Physics ม.ปลาย โดย ดร. ณสรรค์ ผลโภค เรื่อง "ความตึงผิว" หน้า 485 - 486

PNO5. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 4

PNO7. "แรงลอยตัวและหลักของอคิมิดิส"