ความร้อนและกฎเทอร์โมไดนามิกส์พื้นฐาน

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 123 17. ขาข้างหนึ่งของแมนนอมิเตอร์ที่มีปรอทบรรจุอยู่ ถูกต่อเข้ากับถังสี่เหลี่ยมที่ บรรจุแก๊สชนิดหนึ่ง ปรากฏว่าระดับปรอทในขาทั้งสองข้างสูง 5 cm และ 15 cm ดังภาพ ความดันของแก๊สชนิดนี้เป็นเท่าใด 18. เขื่อนอุบลรัตน์ จังหวัดขอนแก่น มีความยาว 885 เมตร และสูง 32 เมตร ถ้าขณะนั้นมีน้ำสูง 20 เมตร แรงดัน ที่กระทำกับเขื่อนเป็นเท่าใด 19. เขื่อนจุฬาภรณ์ จังหวัดชัยภูมิ มีความยาว 700 เมตร สูง 70 เมตร และเอียง 30 องศา ถ้าขณะนั้นมีน้ำสูง 60 เมตร แรงดันที่กระทำกับเขื่อนเป็นเท่าใด 20. เครื่องอัดไฮดรอลิกเครื่องหนึ่ง ลูกสูบใหญ่มีรัศมี 0.5 m และลูกสูบเล็กมีรัศมี 0.05 m ถ้าออกแรงกดลูกสูบเล็ก 100 N จะยกวัตถุมวลเท่าไรได้

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 124 21. เครื่องอัดไฮโดรลิกเครื่องหนึ่ง ลูกสูบใหญ่มีพื้นที่หน้าตัด 600 ตาราง เซนติเมตร มีมวล 6000 กิโลกรัม วางอยู่บนลูกสูบ ลูกสูบเล็กมีพื้นที่หน้าตัด 200 ตารางเซนติเมตร ในเครื่องอัดไฮโดรลิกมีน้ำมันที่มีความหนาแน่น 800 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ถ้าเครื่องไฮโดรลิกอยู่ในสมดุล ระดับน้ำมันใน ลูกสูบเล็กสูงกว่าระดับน้ำมันในลูกสูบใหญ่ 100 ซ.ม. มวล m ที่วางบน ลูกสูบเล็กมีค่าเท่าใด 22. Two liquids are placed in a U-shaped tube as show in Fig. (a) Show that the heights of the liquids above their surface of separation are inversely proportional to their densities. (b) Assume that the two liquids are water and oil where h1 = 20 cm and h2 = 25 cm. Find the density of oil if the density of water is 1.0 x 103 kg/m3 . 23. The special manometer shown in Fig, uses mercury of density 13.6 x 103 kg/m3 . If the atmospheric pressure is 100 kPa and the height of mercury above the surface of separation at point B is h = 10 cm, what is the pressure of the gas tank?

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 125 24. The areas of the car lift pistons, shown in Fig, are A1 = 25 cm2 and A2 = 500 cm2 . The car and the right piston have a total weight of 104 N, while the left piston has a negligible weight and is at a height h = 10 m with respect to the right one. The apparatus is filled with oil of density 800 kg/m3 . What is the value of the force F1 needed to keep the system in equilibrium? 25. A piece of wood has a mass m = 0.25 kg and a density 750 kg/m3 . The wood is tied by a string to the bottom of a container of water in order to have the wooden piece fully immersed, see Fig. Take the water density to be 1.0 x 103 kg/m3 . (a) What is the magnitude of the buoyant force FBon the wood? (b) What is the magnitude of the tension T in the string?

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 126 26. Figure shows a metal ball weighing T = W = 9.5 x 10- 2 N in air. When the ball is immersed in water of density 1.0 x 103 kg/m3 , it is found that it has an apparent weight Tw = Ww = 7.0 x 10-2 N. Find the density of the metal. 27. The approximate density of ice is 918 kg/m3 and the approximate density of sea water in which an iceberg floats is 1020 kg/m3 , see Fig. What fraction of the iceberg is beneath the water surface? 28. A cubical block of side a = 0.75 cm floats in oil of density 800 kg/m3 with one-third of its side out the oil, see Fig. (a) What is the magnitude of the buoyant force on the cube? (b) What is the density of the block?

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 127 29. ไม้รูปทรงลูกบาศก์ยาวด้านละ 0.1 m ลอยอยู่ระหว่างน้ำกับน้ำมัน ดังรูป จง หา (ก) มวลของไม้ (ข) ความดันเกจที่ด้านล่างของไม้ พลศาสตร์ของไหล 30. น้ำในท่อตรงไหลผ่านบริเวณที่มีพื้นที่หน้าตัด 1 x 10-3 ตารางเมตร ด้วยอัตราเร็วค่าหนึ่ง เมื่อไหลถึงท่อบริเวณ ที่มีพื้นที่หน้าตัด 2 x 10-4 ตารางเมตร จะมีอัตราเร็วเป็นกี่เท่าของอัตราเร็วตอนแรก 31. เครื่องบินลำหนึ่งต้องมีแรงยก 900 N/m2 จึงจะสามารถบินขึ้นได้ ถ้าอัตราเร็วของอากาศที่ผ่านส่วนล่างของ ปีกเท่ากับ 100 m/s จงหาอัตราเร็วของอากาศที่ผ่านส่วนบนของปีก เพื่อให้เกิดแรงยก 900 N/m2 กำหนดให้ ความหนาแน่นของอากาศขณะนั้นเท่ากับ 1.2 kg/m3 32. ท่อ M มีพื้นที่หน้าตัด 3.0 x 10-3 ตารางเมตร ต่อกับท่อ N ที่มีพื้นที่ตัดขวาง 1.0 x 10-3 ตารางเมตร ท่อทั้ง สองวางตัวในแนวราบ ถ้าน้ำไหลเข้าท่อ M ด้วยอัตราเร็ว 0.3 เมตรต่อวินาที จงหา ก. อัตราการไหลของน้ำในท่อทั้งสอง ข. อัตราเร็วของน้ำในท่อ N

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 128 33. ถ้าน้ำพุ่งออกจากปลายท่อน้ำดับเพลิงด้วยอัตราเร็ว 20 m/s ดังภาพ ความดันที่จุด a ซึ่งอยู่ห่างจากปลายท่อ A เล็กน้อยมีค่าเท่าใด กำหนดให้เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ A และ B เท่ากับ 8 cm และ 4 cm ตามลำดับ 34. ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 cm สองท่อ ต่อเชื่อมด้วย ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 cm ดังภาพ ถ้าอัตราการไหลของ น้ำในท่อใหญ่เท่ากับ 0.1 cm3 /s ความดันน้ำในท่อใหญ่กับ ท่อเล็กต่างกันเท่าใด 35. น้ำมันความหนาแน่นเท่ากับ 600 kg/m3 บรรจุในถังปิดสนิทขนาดใหญ่ที่ว่างเหนือผิวน้ำมันมีความดันเป็น 3 เท่าของความดันบรรยากาศ จงหาอัตราเร็วของน้ำมันที่พุ่งออกจากรูรั่วที่ระยะ 10 เมตรจากผิวน้ำมัน

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 129 36. ถังปิดสนิทใบหนึ่งภายในบรรจุก๊าซความหนาแน่น 2x10-3 kg/m3 ถ้าเจาะรูเล็ก ๆ ที่ก้นถังก๊าซจะพุ่งออกมา ทำ ให้ถังลอยขึ้นได้เหมือนจรวด จงหาความเร็วของก๊าซที่พุ่งออกมาจากก้นถัง เมื่อความดันของก๊าซในถังเท่ากับ 106 N/m2 37. ของเหลวชนิดหนึ่งไหลอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการหมุน ไปตามท่อ กลมซึ่งมีพื้นที่หน้าตัดไม่สม่ำเสมอ ความยาวท่อดังแสดงในรูป ข้างล่าง จงหาค่าความสูง d ที่แสดงในรูปในหน่วยของเซนติเมตร ถ้า 1 2 เท่ากับ 5 3 และ 1 = 60 เซนติเมตร/วินาที 38. A fluid flows in a cylindrical pipe of radius r1 with a speed v1 . (a) What would be the speed of this fluid at a point where the fluid is confined to a cylindrical part of radius r2 = r1/5, see the top part of Fig. (b) What is the effect of elevating the constriction in the pipe by h = 10 m, see the lower part of Fig.

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 130 39. Water with a density of 103 kg/m3 is flowing steadily through a closed-pipe system via the motor M, see Fig. At height y1 , the water speed and pressure are v1 = 4 m/s and P1 = 30 kPa, respectively. At height y2 , which is a point higher than y1 by a height h = 2 m, the water speed is v2 = 6 m/s. (a) What is the pressure at y2? (b) What would be the pressure at y2 if the water in the closed system was to stop flowing and the pressure at y1 were 25 kPa? 40. A large tank is kept full at a height of h = 4 m as shown in Fig. Take the water density to be 1.0 x 103 kg/m3 . (a) Find the speed v2of the jet of water emerging from a small pipe at the bottom of the tank. (b) If y2 = 2 m then find the horizontal distance x (from the base of the tank) that the water stream travels before striking the floor. 41. Figure shows a tube of uniform cross section that is filled with water to siphon water at a steady rate from a large vessel. (a) Use Torricelli’s approach to find an expression for the speed at level C. (b) Use Bernoulli’s equation to find an expression for the pressure at level B in terms of Pa , H, and h. (c) Find the maximum value Hmax of H for which the siphon will work. (d) Calculate the answers to the previous parts when = 103 kg/m3 , Pa = 100 kPa, H = 2 m and h = 3m.

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 131 ข้อสอบสอบเข้ามหาวิทยาลัย B-MAT 1. A solid cuboid has dimensions 0.20m x 0.10m x 0.10m and density 2000 kg m-3 . What pressure is exerted by the weight of the cuboid when it rests with the whole of one of its largest faces on horizontal ground? (gravitational field strength = 10 N kg-1 ) (2021) A 0.80 Pa B 40Pa C 200Pa D 400Pa E 2000Pa F 4000Pa 2. A gold medal used in events such as the Olympic Games is made from a silver-nickel alloy with a coating of a gold-silver alloy. The mass of the medal is 256g, of which 24.0g is the mass of the coating. The density of the silver-nickel alloy is 10.0 g cm-3 and the density of the gold-silver alloy is 16.0 g cm-3 . What is the volume of the medal? (2020) A 16.0 cm3 B 16.9 cm3 C 23.2 cm3 D 24.7 cm3 E 25.6 cm3 F 27.1 cm3 3. A measuring cylinder resting on an electronic balance contains a liquid as shown in diagram 1. A small solid object X is gently lowered into the liquid and no liquid splashes out of the cylinder. The result is shown in diagram 2. What is the density of the material from which object X is made? A 0.40 g cm-3 B 1.33 g cm-3 C 1.60 g cm-3 D 1.90 g cm-3 E 5.00 g cm-3 F 6.00 g cm-3 G 6.33 g cm-3 H 7.60 g cm-3

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 132 วิชาสามัญ (เดิม) หรือ A-LEVEL 1. ตัดลวดขนาดเล็กมากมวล 2.0 กรัม ให้เป็น วงรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า กว้าง 2.4 เซนติเมตร ยาว 2.5 เซนติเมตร แล้วผูกด้วยเชือกเบาและ นำไปวางบนผิวของของเหลวชนิดหนึ่งที่มี ความตึงผิว 0.4 นิวตันต่อเมตร จากนั้นออก แรงดึงเชือก ดังภาพ ถ้าต้องการให้ลวดหลุด ออกจากผิวของของเหลวได้ จะต้องออกแรง ดึงขนาดอย่างน้อยกี่นิวตัน (วิชาสามัญ 65) 1. 3.9 x 10-2 2. 4.9 x 10-2 3. 5.9 x 10-2 4. 7.8 x 10-2 5. 9.8 x 10-2 2. ลวดโลหะ A และ B มีพื้นที่หน้าตัด 10.0 และ 2.0 ตารางมิลลิเมตร ตามลำดับ กำหนดให้ ความสัมพันธ์ระหว่าง ความเค้น และความเครียด ของลวดโลหะทั้งสองเป็นดังกราฟ หากต้องการลวดโลหะที่ทนต่อแรงภายนอก ที่มากระทำได้มากกว่า โดยยังสามารถกลับมามีความยาวเท่าเดิมควรเลือกโลหะใด และมอดุลัสของยังของลวด โลหะดังกล่าวมีค่ากี่พาสคัล (วิชาสามัญ 65) 1. ลวดโหละ A และ 2.0 x 10-11 พาสคัล 2. ลวดโหละ A และ 5.0 x 1010 พาสคัล 3. ลวดโหละ B และ 5.0 x 10-12 พาสคัล 4. ลวดโหละ B และ 8.0 x 108 พาสคัล 5. ลวดโหละ B และ 2.0 x 1011 พาสคัล

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 133 3. นำลวดโลหะเส้นหนึ่งที่มีพื้นที่หน้าตัด A ยาว L0 มาแขวน ด้วยมวล m ขนาดต่าง ๆ กันที่ปลายของลวดโลหะ แล้ววัด ความยาวที่เปลี่ยนไปของลวดโลหะเทียบกับความยาวเริ่มต้น พบว่า ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวที่เปลี่ยนไปของลวด โลหะ ∆ กับมวลที่ใช้แขวน (m) มีแนวโน้มเป็นดังกราฟ ถ้า ใช้กราฟข้างต้นหาค่ามอดุลัสของยัง Y ของลวดโลหะเส้นนี้ จะหาได้จากสมการใด กำหนดให้ k คือ ความชันของกราฟ และ g คือ ความเร่งโน้มถ่วงของโลก (วิชาสามัญ 64) 1. = 0 2. = 0 3. = 0 4. = 0 5. = 0 4. น้ำที่มีความหนาแน่น ไหลต่อเนื่องในท่อผ่านตำแหน่ง a ซึ่งมีพื้นที่หน้าตัด A และมีความดันในน้ำเป็น 10 เท่า ของความดันบรรยากาศ P0 ออกไปปลายท่อที่ตำแหน่ง b ซึ่งเปิดสู่บรรยากาศมีพื้นที่หน้าตัดเท่ากับ √2 โดยจุด ศูนย์กลางของท่อที่ตำแหน่ง b อยู่สูงจากจุดศูนย์กลางของท่อที่ตำแหน่ง a เป็นระยะ H ดังภาพ อัตราเร็วของน้ำที่ พุ่งออกจากปลายท่อที่ตำแหน่ง b มีค่าเท่าใด (วิชาสามัญ 64) 1. √2( 90 − ) 2. √2( − 90 ) 3. 2√( 90 − ) 4. 2√ 5. 6√ 0

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 134 5. วัตถุ A ทรงลูกบาศก์ยาวด้านละ 1.0 เมตร ลอยน้ำอยู่ ดังภาพ ก เมื่อวางวัตถุ B ลงบนวัตถุ A พบว่า วัตถุ A จม ลงอีก 5.0 เซนติเมตร ดังภาพ ข กำหนดให้ ความ หนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1.0 x 103 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์ เมตร วัตถุ B มีมวลกี่กิโลกรัม (วิชาสามัญ 64) 6. ท่อโตสม่ำเสมอพื้นที่ภาคตัดขวาง A ยึดติดกับกำแพงดิ่งในแนวระดับ น้ำความหนาแน่น พุ่งเข้าและออกจาก ท่อด้วยความเร็วที่มีขนาด V จงหาขนาดของแรงที่ท่อผลักกำแพงในแนวระดับ (วิชาสามัญ 63) 1. 2 2 2. 3. 2 2 4. 2 5. 2 7. ความดันของอากาศในปลายปิดนี้มีค่าเท่าไร (Pa เป็นความดันบรรยากาศ, เป็นความหนาแน่นของของเหลว ในถ้วย) (วิชาสามัญ 63) 1. ℎ 2. ℎ 3. 4. − ℎ 5. − ℎ

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 135 TPAT2 & TPAT3 1. นักดำน้ำคนหนึ่งอยู่ที่พื้นทะเลสาบน้ำจืดแห่งหนึ่ง พบว่า ณ ตำแหน่งดังกล่าวมีความดันสัมบูรณ์เป็น 5.90 เท่า ของความดันบรรยากาศ ในขณะเดียวกันมีเรือประมงมาจอดที่ผิวน้ำที่ตรงกับตัวนักดำน้ำ โดยเครื่องโซนาร์บนเรือ ได้ส่งคลื่นเสียงในแนวดิ่งไปกระทบตัวนักดำน้ำจากตำแหน่งใต้ท้องเรือพอดี กำหนดให้ 1) ความดันบรรยากาศเท่ากับ 1.0 x 105 นิวตันต่อตารางเมตร 2) ความเร่งโน้มถ่วงเท่ากับ 9.80 เมตรต่อวินาที2 3) ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1.0 x 103 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร 4) อัตราเร็วเสียงในน้ำเท่ากับ 1,500 เมตรต่อวินาที จากข้อมูล เครื่องโซนาร์จะได้รับเสียงที่สะท้อนนกลับมาหลังจากส่งสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไปกี่วินาที (PAT2 65) 1. 1/30 2. 1/25 3. 1/15 4. 2/25 5. 2/15 2. ในการรดน้ำต้นไม้ที่อยู่ไกล โดยใช้สายยางที่สามารถปรับขนาดของรูที่ปลายสายยางได้ เมื่อปรับขนาดของรูจะ ทำให้พื้นที่หน้าตัดของน้ำที่ไหลผ่านผลายสายยางมีขนาดเล็กลง ลักษณะการไหลของน้ำเป็นดังรูป โดยตำแหน่ง A เป็นตำแหน่งของน้ำก่อนถึงปลายสายยาง และตำแหน่ง B เป็นตำแหน่งของน้ำที่ปลายสายยาง กำหนดให้ 1) → แทนทิศทางการไหลของน้ำ 2) พิจารณาการไหลของน้ำเป็นการไหลในอุดมคติ การเปรียบเทียบปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการไหลของน้ำที่ตำแหน่ง A และตำแหน่ง B ในข้อใดถูกต้อง (PAT2 65) ความดันของน้ำ อัตราการไหลของน้ำ อัตราเร็วของน้ำ 1 A น้อยกว่า B A มากกว่า B A มากกว่า B 2 A น้อยกว่า B A เท่ากับ B A น้อยกว่า B 3 A มากกว่า B A เท่ากับ B A น้อยกว่า B 4 A มากกว่า B A มากกว่า B A เท่ากับ B 5 A มากกว่า B A น้อยกว่า B A มากกว่า B

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 136 3. การยกวัตถุที่จมอยู่ใต้น้ำให้ลอยขึ้นมา ทำได้โดยใช้บอลลูนยางที่สามารถหดหรือขยายได้อิสระ ผูกติดกับวัตถุที่ จมอยู่ใต้น้ำ หากใช้บอลลูนยางชนิดหนึ่งที่มีมวลเท่ากับ 100 กิโลกรัม เมื่ออัดแก๊สเฉื่อยเข้าไปในบอลลูนยางนี้ทำให้ บอลลูนบางมีปริมาตร 1.98 m3 ที่บริเวณผิวน้ำ ถ้านำบอลลูนยางที่มีแก๊สเฉื่อยมวลเท่ากันนี้ไปผูกติดกับวัตถุใต้น้ำที่ มีปริมาตร 0.50 m3 และตำแหน่งกึ่งกลางของบอลลูนยางอยู่ใต้ผิวน้ำลึก 10 เมตร กำหนดให้ ความดันอากาศที่ระดับผิวน้ำเท่ากับ 1.0 x 105 พาสคาล ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1.0 x 103 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ความเร่งโน้มถ่วงเท่ากับ 9.8 เมตรต่อวินาที2 อุณหภูมิที่ผิวน้ำและใต้น้ำที่ระดับความลึก 10 เมตร มีค่าเท่ากัน จากข้อมูล มวลของวัตถุที่มากที่สุดที่บอลลูนบางลูกนี้สามารถยกให้ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำได้คือข้อใด หากไม่คำนึงถึงความ หนืดของน้ำ (PAT2 64) 1. 1.2 ตัน 2. 1.5 ตัน 3. 1.8 ตัน 4. 2.1 ตัน 5. 2.4 ตัน 4. การใช้หลอดเพื่อดูดน้ำในแก้ว สามารถอธิบายได้ด้วยหลักการของ ความดันอากาศ จากภาพที่ 1 ก่อนดูดน้ำ ความดันอากาศภายใน P1 และภายนอกหลอด Pout มีค่าเท่ากันและระดับน้ำภายในและภายนอกหลอดสูงเท่ากัน พอดี ขณะดูดน้ำด้วยหลอดดังภาพที่ 2 ปริมาตรช่องอกจะเพิ่มขึ้น อากาศที่เคยอยู่ในหลอดจะเคลื่อนที่เข้าสู่ปากทำ ให้ความดันอากาศภายในหลอดลดลง และมี ค่าน้อยกว่าความดันอากาศภายนอก น้ำส่วน หนึ่งจึงถูกดันให้เข้าไปในหลอดได้มากขึ้น เนื่องจากผลต่างของความดันอากาศ กำหนดให้ = ความหนาแน่นของน้ำ = ความเร่งโน้มถ่วง อุณหภูมิของระบบคงตัว ถ้าใช้หลอดดูดน้ำในแก้วจนระดับน้ำภายในหลอดมีความสูงวัดจากระดับน้ำในแก้วเท่ากับ h แล้ว ปริมาตรของช่อง อกที่เพิ่มขึ้นจะคิดเป็นร้อยละเท่าใดของปริมาตรเดิม (PAT2 64) 1. ℎ −ℎ × 100% 2. ℎ × 100% 3. −ℎ ℎ × 100% 4. −ℎ × 100% 5. +ℎ × 100%

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 137 5. ถังขนาดใหญ่วางอยู่บนพื้น ภายในบรรจุของเหลวความหนาแน่น มีระดับผิวน้ำสูงจากก้นถังขยะ H ที่ข้างถังมี รูเล็กก ๆ อยู่สูงจากก้นถังเป็นระยะ h ของเหลวที่พุ่งออกจากรูนี้จะกระทบพื้นห่างจากถังเท่าใด (PAT2 63) 1. 2ℎ 2. √2ℎ 3. √2ℎ 4. √2ℎ( − ℎ) 5. 2√ℎ( − ℎ) 6. พิจารณาท่อปลายเปิดทั้งสองด้าน ซึ่งปากท่อทางขาเข้าและขาออกมีขนาดพื้นที่หน้า A1 และ A2 ตามลำดับ ถ้า น้ำมีค่าความหนาแน่น โดยที่ปากท่อทางขาเข้าและขาออก มีค่าอัตราการไหล V1 และ V2 ตามลำดับ จง คำนวณหาพลังงานจลน์ของน้ำที่ไหลผ่านท่อต่อหน่วยเวลา หากสมมติให้น้ำไหลเติมท่อทั้งสองอย่างต่อเนื่อง (PAT3 65) 1. 1 2 12 3 2. 1 2 22 2 3. 1 2 22 3 4. 1 2 21 2 5. 1 2 1212 7. มวล m1 และ m2 ขนาด 5 kg และ 40 kg วางบนลูกสูบเล็กและใหญ่ตามลำดับ จงคำนวณหาแรงลัพท์ที่กระทำ ต่อลูกสูบที่มวล m2 วางอยู่ เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อลูกสูบเล็กและใหญ่มีขนาด 10 cm และ 30 cm ตามลำดับ (PAT3 65) 1. 50 N พุ่งลง 2. 50 N พุ่งขึ้น 3. 350 N พุ่งลง 4. 350 N พุ่งขึ้น 5. 400 N พุ่งขึ้น

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 138 8. จากรูป กำหนดให้คานและเครื่องอัดไฮดรอลิกมีการได้เปรียบเชิงกล ทางปฏิบัติเท่ากับ 4 และ 20 ตามลำดับ ก่อนจะออกแรงกดสปริงอยู่ที่ ตำแหน่งสมดุล จะต้องออกแรงกดที่ปลายคานโยก (F) เท่าไรสปริงจึง จะหดลงไป 5 cm ถ้าค่านิจของสปริงเท่ากับ 40 kN/m (PAT3 64) 1. 2.5 N 2. 25.0 N 3. 40.0 N 4. 250.0 N 5. 400.0 N 9. วัตถุทรงลูกบาศก์มีความยาวแต่ละด้านเป็น 200 mm เมื่อหย่อนลงไปในน้ำจะทำให้วัตถุจมลง h เมื่อวางมวล ขนาด 1.2 kg ลงบนวัตถุที่ลอยอยู่แล้วทำให้จมปริ่มน้ำพอดี จงหาระยะ h (PAT3 64) 1. 3 mm 2. 17 mm 3. 30 mm 4. 120 mm 5. 170 mm 10. ลูกกลมตันรัศมี 1 cm ความหนาแน่น 2,000 kg/m3 ถูกหย่อนลงไปในของเหลวที่มีความหนาแน่น 1,500 kg/m3 และมีค่าสัมประสิทธิ์ความหนืด 0.5 Ns/m2 ปรากฏว่าลูกกลมเคลื่อนที่ลงในแนวดิ่ง จงหาความเร็วสูงสุด ของลูกกลมนี้ (PAT3 64) 1. 0.222 m/s 2. 0.333 m/s 3. 0.666 m/s 4. 0.888 m/s 5. 1.555 m/s

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 139 11. น้ำไหลออกจากท่อที่ต่อจากถังซึ่งเปิดสู่บรรยากาศ สมมติว่าระบบไม่มีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากแรงเสียด ทาน ความเร็วของน้ำสูงสุดที่ไหลออกจากท่อ มีค่าประมาณกี่ m/s (PAT 3 64) 1. 0.004 m/s 2. 0.007 m/s 3. 6.325 m/s 4. 7.746 m/s 5. 10.000 m/s 12. เครื่องอัดไฮโดรลิกมีประสิทธิภาพ 80% เมื่อออกแรง 5 N ลงบนลูกสูบเล็กสามารถยกน้ำหนักได้สูงสุด 50 N ถ้าพื้นที่หน้าตัดลูกสูบเล็กเป็น 5 cm2 พื้นที่หน้าตัดลูกสูบใหญ่เป็นเท่าไร (PAT3 63) 1. 25.0 cm2 2. 30.5 cm2 3. 40.0 cm2 4. 50.0 cm2 5. 62.5 cm2 13. บอลลูนทรงกลมบรรจุแก๊สร้อนที่มีความหนาแน่น 0.95 kg/m3 บอลลูนนี้ต้องมีรัศมีน้อยที่สุดเท่าไรจึงสามารถ ยกมวล 220 kg ได้ กำหนดให้ความหนาแน่นอากาศที่อุณหภูมิบรรยากาศมีค่า 1.2 kg/m3 (PAT3 63) 1. 3 m 2. 4 m 3. 5 m 4. 6 m 5. 7 m

บทที่ 16 สมบัติของของเหลว และของแข็ง 140 14. เครื่องบินลำหนึ่งมีพื้นที่ปึกทั้งหมด 20 m2 วิศวกรออกแบบให้อัตราเร็วลมเหนือปีกเครื่องบินเท่ากับ 200 m/s และใต้ปีกเท่ากับ 180 m/s มวลเครื่องบินจะต้องไม่เกินเท่าไร จึงจะสามารถรักษาให้เครื่องบินลอยอยู่ได้ (กำหนด ความหนาแน่นอากาศ 1.2 kg/m3 ) (PAT3 63) 1. 480 kg 2. 4,560 kg 3. 4,800 kg 4. 9,120 kg 5. 45,600 kg 15. ความเร็วของน้ำสามารถคำนวณได้จากการ วัดความแตกต่างของความดัน ณ จุดที่ 1 และจุด ที่ 2 ของเวนทูรี (Venturi) ที่มีขนาดดังแสดงใน รูป หากความแตกต่างของความดันดังกล่าววัดได้ 1,500 Pa และสมมติว่าระบบไม่มีการสูญเสีย พลังงานเนื่องจากแรงเสียดทาน ความเร็วของน้ำที่ไหลผ่านเวนทูรีจุดที่ 2 มีค่าประมาณเท่าใด (PAT3 63) 1. 0.32 m/s 2. 0.45 m/s 3. 1.26 m/s 4. 1.79 m/s 5. 3.21 m/s NETSAT ทั้ง 2 รอบในปี 2565 ข้อสอบไม่ออกเรื่องนี้ O-NET ตั้งแต่ปีการศึกษา 2563 – 2565 ข้อสอบไม่ออกเรื่องนี้

เอกสารอ้างอิง [1] Hafez A. Radi, John O. Rasmussen. (2013). Principels of Physics For Scientists and Engineeers. New York Dordrecht London. [2] สสวท. (2563). ฟิสิกส์ เล่ม 5. สกสค. [3] Wolfgang Demtroder. (2017). Mechanics and Thermodynamics. Springer International Publishing Switzerland. [4] สุมิตร ถิ่นปัญจา. (2563). เอกสารประกอบการสอนวิชาฟิสิกส์ 5. โรงพิมพ์ขอนแก่นการพิมพ์. [5] นิรันดร์ สุวรัตน์. (2560). ฟิสิกส์ ม.4 – 6 เล่ม 5. สำนักพิมพ์ พ.ศ. พัฒนา จำกัด. [6] สำนักงานโครงการส่วนพระองค์สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรม ราชกุมารี. ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ (สำหรับนักเรียน). สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน สถานบันส่ง เสิรมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.