17 / 62
17
ปีที่ 42 ฉบับที่ 187 มีนาคม - เมษายน 2557
เมื่อค่อย ๆ หย่อนแท่งเหล็กจนปลายล่างของแท่งเหล็กแตะผิวน�้
ำแล้วแท่ง
เหล็กก็จมลงในน�้
ำมากขึ้นเรื่อย ๆ จะเห็นเข็มชี้ของเครื่องชั่งสปริงชี้ค่าแรงได้
น้อยลง แสดงว่ามีแรงจากน�้
ำกระท�
ำกับแท่งเหล็กที่สัมผัสน�้
ำเฉพาะส่วนที่จม
น�้
ำ และแรงนี้มีทิศทางขึ้นในแนวดิ่ง จึงท�
ำให้เข็มของเครื่องชั่งสปริงชี้ค่าแรง
ดึงจากเครี่องชั่งสปริงได้น้อยลง เรียกแรงที่มาช่วยดึงแท่งเหล็กขึ้นนี้ว่า
แรง
พยุง
(Buoyant Force)
ถ้าแท่งเหล็กจมนิ่งอยู่ในน�้
ำ แรงทั้งหมดที่กระท�
ำ
ต่อแท่งเหล็ก แสดงดังภาพ
ถ้าเราปล่อยให้แท่งเหล็กจมมิดน�้
ำพอดี และให้จมลึกใต้ผิวน�้
ำเล็กน้อย แล้ว
ลองเปรียบเทียบแรงพยุงของน�้
ำต่อแท่งเหล็กทั้งสองกรณีจะมีค่าเป็นอย่างไร
ถ้าลองท�
ำดูก็จะพบว่าไม่แตกต่างกัน นั่นคือ เมื่อจมมิดน�้
ำไปแล้วแรงพยุงจะ
มีค่าคงตัว
ต่อไปการหาค่าแรงพยุง จะท�
ำได้อย่างไร
วิธีการหาค่าแรงพยุงของน�้
ำที่กระท�
ำต่อวัตถุท�
ำได้โดยน�
ำอุปกรณ์คือ เครื่อง
ชั่งสปริง ถ้วยยูรีกา บีกเกอร์ แท่งเหล็ก และกระบอกตวง โดยมีวิธีการท�
ำตาม
ขั้นตอนดังนี้
1. ชั่งน�้
ำหนักของแท่งเหล็กในอากาศ บันทึกผล
2. เติมน�้
ำให้เต็มถึงปากถ้วยยูรีกา แล้วชั่งน�้
ำหนัก แท่งเหล็กในน�้
ำที่อยู่ใน
ถ้วยยูรีกา โดยหย่อนแท่งเหล็กลงน�้
ำจนจมมิดแท่ง และรองรับน�้
ำที่ล้นออกมา
จากปากถ้วยยูรีกาด้วยบีกเกอร์หรือกระบอกตวง บันทึกน�้
ำหนักของแท่งเหล็ก
ที่ชั่งได้ในน�้
ำ
3. วัดปริมาตรของน�้
ำด้วยกระบอกตวง บันทึกผล
4. หาน�้
ำหนักของน�้
ำที่ล้นออกมา บันทึกผล
เมื่อชั่งแท่งเหล็กในน�้
ำโดยแท่งเหล็กจมมิดน�้
ำ น�้
ำหนักที่ชั่งได้จะมีค่าน้อย
กว่าน�้
ำหนักของแท่งเหล็กในอากาศ และน�้
ำหนักส่วนที่ต่างกันนี้จะเท่ากับน�้
ำ
หนักของน�้
ำที่ล้นออกมาหรือน�้
ำหนักของน�้
ำที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของ
แท่งเหล็ก นั่นคือ เมื่อแท่งเหล็กจมมิดน�้
ำ จะได้ว่า
น�้
ำหนักของแท่งเหล็กที่ชั่งในอากาศ – น�้
ำหนักของแท่งเหล็กที่ชั่งในน�้
ำ = น�้
ำหนักของน�้
ำที่มีปริมาตรเท่าแท่งเหล็ก
= น�้
ำหนักของน�้
ำที่ถูกแท่งเหล็กแทนที่
นั่นคือ เมื่อแขวนแท่งเหล็กตันไว้กับเครื่องชั่งสปริง โดยให้แท่งเหล็กจมน�้
ำ
แรงพยุงของน�้
ำ
= น�้
ำหนักของน�้
ำที่มีปริมาตรเท่าแท่งเหล็ก
หรือ ขนาดแรงพยุงของน�้
ำ = ขนาดน�้
ำหนักของน�้
ำที่มีปริมาตรเท่าแท่งเหล็ก