นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 239

22 นิตยสาร สสวท. 3. ขั้นการศึกษา (Investigation) ขั้นนี้ผู้เรียนทำ�การศึกษาจากการทดลอง ประมวลผลจากคำ�ตอบ ที่เป็นไปได้ต่างๆ เพื่อทำ�ความเข้าใจปรากฏการณ์ที่ผู้สอนให้รับชมวีดิทัศน์ ข้างต้นและให้ผู้เรียนลองออกแบบการทดลองโดยใช้กระป๋องน้ำ�อัดลม สูตรปกติที่ทำ�เครื่องหมายไว้ที่กระป๋องอย่างชัดเจนที่ตำ�แหน่ง , , และ ของระดับความสูงกระป๋อง จากนั้นนำ�เครื่องชั่งสปริงชั่งน้ำ�หนัก กระป๋องขณะอยู่ในอากาศ จะได้น้ำ�หนักของกระป๋องที่ชั่งในอากาศ ( g ) ภาพ 3 การทดลองเพื่อศึกษาเกี่ยวกับแรงพยุง แรงพยุง = น้ำ�หนักของวัตถุที่ชั่งในอากาศ – น้ำ�หนักวัตถุที่ชั่งในของเหลว และชั่งน้ำ�หนักกระป๋องในขณะที่กระป๋องมีส่วนที่จมอยู่ในน้ำ� , , และ ของระดับความสูงกระป๋อง จะได้น้ำ�หนักของกระป๋องที่ชั่งในน้ำ� ( sp ) และค่าแรงพยุง ( B ) คำ�นวณจากความแตกต่างระหว่างน้ำ�หนักของ กระป๋องที่ชั่งในอากาศ ( g ) กับน้ำ�หนักของกระป๋องที่ชั่งในน้ำ� ( sp ) ดังภาพ 3 และบันทึกค่าดังตาราง 1 1_ 4 1_ 4 2_ 4 2_ 4 3_ 4 3_ 4 4_ 4 4_ 4 กฎของอาร์คิมิดีส เสนอแนวคิดเรื่อง แรงพยุง ไว้ว่า “วัตถุที่จมลง หรือมีบางส่วนจมอยู่ในของไหลจะมีแรงพยุงยกวัตถุชิ้นนั้นขึ้น โดยที่ขนาด ของแรงดังกล่าวจะมีขนาดเท่ากับน้ำ�หนักของของไหลในปริมาตรเท่ากับ ปริมาตรวัตถุส่วนที่จมลงหรือถูกแทนที่” แรงพยุง (Buoyant Force, B ) หมายถึง แรงลัพธ์ของแรงที่ ของเหลวกระทำ�กับวัตถุส่วนที่จมอยู่ในของเหลว มีขนาดเท่ากับน้ำ�หนักของ ของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับวัตถุส่วนที่จม ถ้าวัตถุอยู่นิ่งในน้ำ� แรงลัพธ์ที่กระทำ� ต่อวัตถุจะมีค่าเท่ากับศูนย์ ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน จะได้ว่า ภาพ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นวัตถุ (“ ρ ” วัตถุ ) และความหนาแน่นของของเหลว (“ ρ ” ของเหลว )