ชุดกิจกรรมแรงพยุง

ชุดกิจกรรมวทิ ยาศาสตร์

กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ ชัน้ มัธยมศึกษาปที ่ี 3

หนว่ ยการเรียนรู้ท่ี 5 ความเรง่ และแรง
เรือ่ ง แรงพยุง

นางสาวลมัย สงิ หโกมล

ตาแหนง่ ครู วทิ ยฐานะ ชานาญการ

โรงเรียนสตูลวทิ ยา
อาเภอเมอื งสตลู จังหวัดสตลู
สานกั งานเขตพ้นื ทีก่ ารศึกษามัธยมศกึ ษา เขต 16

คาแนะนาในการใชช้ ุดกิจกรรมวทิ ยาศาสตร์

ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์ ชุดนเ้ี ปน็ ชุดกิจกรรมวทิ ยาศาสตร์ทีใ่ ช้ประกอบ
การเรียนและเปน็ ชดุ กจิ กรรมท่ีนักเรียนสามารถศกึ ษาได้ดว้ ยตนเอง ใหน้ กั เรยี น
อา่ นคาแนะนาและปฏิบัตกิ ิจกรรมตามขน้ั ตอน นกั เรยี นจะได้รับความรู้อยา่ ง
ครบถ้วน โดยปฏิบตั ติ ามขน้ั ตอนดงั ต่อไปนี้

1. ศึกษาตวั ชวี้ ดั และจุดประสงค์การเรียนรู้ เพือ่ ให้รู้วา่ เม่ือเรยี นจบชดุ
กิจกรรมนแ้ี ล้ว นักเรยี นสามารถเรยี นรอู้ ะไรได้บา้ ง

2. ทาแบบทดสอบก่อนเรียนเพ่อื วัดความร้พู ืน้ ฐานเกย่ี วกบั เรื่องที่จะศกึ ษา
3. ศกึ ษาข้อมลู ความรู้และทากิจกรรมตามทีก่ าหนดไว้ เพอ่ื เปน็ การฝกึ
ทกั ษะ และเพม่ิ พนู ความรู้ ความเขา้ ใจในเนื้อหาใหม้ ากยิ่งข้ึน
4. ทาแบบทดสอบหลังเรยี น เพือ่ วัดความรูค้ วามเขา้ ใจอกี ครั้งแลว้ ตรวจ
คาตอบ เพอ่ื เปรยี บเทยี บความก้าวหนา้ ทางการเรยี น
5. นกั เรยี นแต่ละคนต้องมคี วามซื่อสัตยต์ ่อตนเอง ไมเ่ ปิดดเู ฉลย
แบบทดสอบกอ่ นเรยี น –หลังเรียน และแบบเฉลยกิจกรรมทกุ กิจกรรม

ชดุ กจิ กรรมวทิ ยาศาสตร์
หน่วยการเรียนร้ทู ่ี 5 ความเร่งและแรง

เรื่อง แรงพยุง

สาระสาคัญ

แรงพยุง คอื แรงท่ขี องเหลวกระทาตอ่ วัตถุมีคา่ เทา่ กบั นา้ หนกั ของของเหลวทีม่ ี
ปริมาตรเท่ากับสว่ นท่จี มของวตั ถุ

ของเหลวที่มีความหนาแนน่ มากจะมีแรงพยุงมาก
วตั ถุทีล่ อยไดใ้ นของเหลวจะมีความหนาแนน่ นอ้ ยกว่าความหนาแนน่ ของของเหลว

ตัวชว้ี ดั

ว 4.1 ม.3/3 ทดลองและอธิบายแรงพยุงของของเหลวทีก่ ระทาตอ่ วัตถุ

จดุ ประสงค์การเรยี นรู้

เม่ือเรียนจบเร่อื งนีแ้ ลว้ นกั เรยี นสามารถ
1. ทดลองและอธบิ ายแรงพยงุ ของของเหลวที่กระทาตอ่ วตั ถุได้
2. นาหลกั การแรงพยุงมาใช้ประโยชน์ในชวี ิตประจาวันได้

เวลาท่ีใช้ 2 ชวั่ โมง

กจิ กรรมท่ี 1 แรงพยงุ
กิจกรรมท่ี 2 การจมและการลอยของวัตถุในของเหลว
กิจกรรมที่ 3 หลกั อารค์ มิ ีดีสและการคานวณหาค่าแรงพยงุ

ขนั้ ตอนการใช้ชดุ กิจกรรม

ศกึ ษาตวั ชีว้ ัดและจุดประสงคก์ ารเรยี นรู้
ทาแบบทดสอบก่อนเรยี น
ทากิจกรรมท่ี 1 แรงพยุง

ศกึ ษาเนอ้ื หาจากใบความรู้ เรอื่ ง แรงพยงุ
ทากิจกรรมท่ี 2 การจมและการลอยของวตั ถุในของเหลว
ทากิจกรรมที่ 3 หลักอาร์คิมีดีสและการคานวณหาค่าแรงพยุง

อภปิ รายและสรปุ เนือ้ หา
ทาแบบทดสอบหลังเรยี น

แบบทดสอบก่อนเรยี น – หลังเรยี น
ชุดกจิ กรรมวทิ ยาศาสตร์
เรื่อง แรงพยงุ

กลุ่มสาระการเรียนรวู้ ิทยาศาสตร์ ระดับชน้ั มธั ยมศึกษาปที ่ี 3

คาช้แี จง ใหน้ กั เรียนทาเครอ่ื งหมาย X ทับตวั อักษรหนา้ คาตอบข้อที่ถูกตอ้ งท่สี ุดเพยี งข้อเดยี ว

1. จากรูป ข้อใดถกู ตอ้ ง
ก. วตั ถุมีความหนาแน่นเท่ากับของเหลว
ข. วัตถุมีความหนาแน่นมากกวา่ ของเหลว
ค. วตั ถุมคี วามหนาแนน่ น้อยกวา่ ของเหลว
ง. วตั ถมุ คี วามหนาแนน่ มากกว่าหรือนอ้ ยกวา่ ของเหลวกไ็ ด้

2. เมือ่ วตั ถุมีความหนาแน่นน้อยกว่าของเหลว ผลจะเป็นอย่างไร
ก. วตั ถุจะจมในของเหลว
ข. วัตถุจะลอยในของเหลว
ค. วตั ถุจะลอยปริ่มในของเหลว
ง. วตั ถุจะลอยแลว้ ค่อย ๆ จมในของเหลว

3. ขอ้ ใดไม่ใชป่ ัจจยั ที่เกี่ยวข้องกับแรงพยงุ
ก. ชนิดของวตั ถุ
ข. ขนาดของวัตถุ
ค. ชนิดของของเหลว
ง. ปรมิ าตรของของเหลว

4. ขนาดของแรงพยงุ เทา่ กับเท่าใด
ก. น้าหนกั ของวัตถชุ ้นิ น้นั ๆ
ข. นา้ หนกั ของของเหลวทถ่ี ูกแทนที่
ค. นา้ หนกั ของของเหลวทอี่ ย่ใู นภาชนะ
ง. นา้ หนกั คร่ึงหนง่ึ ของของเหลวทถ่ี ูกแทนที่

5. ความหนาแน่นของวัตถุมีความหมายตรงกบั ขอ้ ใด
ก. ผลรวมระหวา่ งมวลวตั ถุและปริมาตรของวัตถุ
ข. ผลคูณระหว่างมวลวัตถุและปรมิ าตรของวตั ถุ
ค. อัตราสว่ นระหวา่ งมวลวตั ถตุ อ่ ปรมิ าตรของวัตถุ
ง. ผลตา่ งของมวลวตั ถุกับปริมาตรของวัตถุ

6. การจมหรอื การลอยของวตั ถุไมไ่ ด้ขน้ึ อยูก่ ับขอ้ ใด
ก. มวลของวัตถุ
ข. ปริมาตรของวัตถุ
ค. ชนดิ ของของเหลว
ง. ความหนาแนน่ ของวัตถุ

7. ความหนาแน่นของน้ามคี า่ เท่าไร
ก. 1 กโิ ลกรมั ตอ่ ลูกบาศก์เมตร

ข. 10 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
ค. 100 กโิ ลกรมั ตอ่ ลูกบาศก์เมตร

ง. 1,000 กโิ ลกรัมตอ่ ลกู บาศกเ์ มตร
8. เมื่อนาวัตถกุ ้อนหนงึ่ แขวนดว้ ยเคร่อื งชง่ั สปริงอา่ นค่านา้ หนักได้ 8.25 นิวตนั แตเ่ มอ่ื นาไปชั่งในน้า
พบวา่ อา่ นคา่ น้าหนกั บนเครื่องช่งั สปริงได้ 6.55 นวิ ตนั แรงพยงุ ทีน่ า้ กระทาตอ่ วตั ถุนี้มคี ่าเท่าไร

ก. 1.70 g/cm3
ข. 6.55 g/cm3
ค. 8.25 g/cm3
ง. 14.80 g/cm3
9. เหล็กแท่งหนึง่ มมี วล 250 กรัม มีความหนาแนน่ 7.5 กรัมตอ่ ลกู บาศก์เซนติเมตร แทง่ เหลก็ น้จี ะ

มปี ริมาตรเทา่ ไร
ก. 0.03 ลกู บาศก์เซนติเมตร

ข. 33.33 ลกู บาศก์เซนติเมตร
ค. 257. 5 ลูกบาศก์เซนตเิ มตร
ง. 1,875 ลกู บาศก์เซนติเมตร

10. ข้อใดสามารถอธบิ ายโดยใชห้ ลกั อาร์คิมีดสี
ก. เรือ

ข. ปลาในน้า
ค. น้าแขง็ ลอยนา้
ง. ทกุ ขอ้ ท่ีกล่าวมา

เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน
ชุดกิจกรรมวทิ ยาศาสตร์ เรื่อง แรงพยงุ
กล่มุ สาระการเรียนรวู้ ทิ ยาศาสตร์ ระดบั ชน้ั มัธยมศึกษาปีท่ี 3

ข้อ คาตอบ
1ก
2ข
3ง
4ข
5ค
6ค
7ง
8ก
9ข
10 ง

กิจกรรมท่ี 1
เร่อื ง แรงพยุง

จดุ ประสงค์
เพือ่ ศกึ ษาแรงพยุงทีก่ ระทาตอ่ วัตถุ

เวลาท่ใี ช้ 30 นาที

วสั ดอุ ปุ กรณก์ ารทดลอง

รายการ จานวนตอ่ กลมุ่

1. ดินนา้ มนั 1 ก้อน
2. เชอื ก ยาว 30 cm 1 เสน้
3. เคร่อื งชัง่ สปรงิ 1 เครือ่ ง
4. บีกเกอร์ 250 ml 1 ใบ
5. ถ้วยยเู รกา 1 ใบ

วิธกี ารทดลอง
1. นาปลายเชอื กขา้ งหน่ึงผกู กอ้ นดินนา้ มนั ปลายเชือกท่ีเหลอื ผกู คลอ้ งกับตะขอเครอ่ื งชั่ง

สปรงิ ชั่งนา้ หนักของดนิ น้ามนั ขณะอยู่ในอากาศ ดังภาพ ก. สงั เกตและบนั ทกึ ผล

2. ใชเ้ ครอื่ งชงั่ สปริง ชง่ั นา้ หนกั ดินนา้ มันขณะจมอย่ใู นนา้ คร่งึ กอ้ น ดงั ภาพ ข. สังเกตและ
บันทกึ ผล

3. ใช้เครอ่ื งช่งั สปริง ชงั่ น้าหนกั ดนิ น้ามันขณะจมอยใู่ นน้าท้งั ก้อน ดงั ภาพ ค. สงั เกตและ
บันทกึ ผล

แบบบันทกึ ผลการทากิจกรรม

สมาชิกในกลมุ่ 1. ..............................................................ช้ัน ................เลขที่ .........
2. ..............................................................ชั้น ................เลขที่ .........

3. ..............................................................ช้ัน ................เลขที่ .........
4. ..............................................................ชั้น ................เลขที่ .........
5. ..............................................................ชน้ั ................เลขที่ .........

ผลการทดลอง = ………….. นิวตนั
= ………….. นิวตนั
น้าหนกั ดินน้ามัน เมอื่ ช่งั ในอากาศ = ………….. นวิ ตัน
นา้ หนักดนิ น้ามัน ขณะจมครง่ึ ก้อน
นา้ หนกั ดนิ นา้ มัน ขณะจมทั้งกอ้ น

สรุปผลการทดลอง
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
คาถามท้ายการทดลอง

1.นา้ หนกั ก้อนดนิ นา้ มันท่ชี ั่งในอากาศ และช่งั ในน้าเทา่ กันหรอื ไม่ เพราะเหตใุ ด
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2. จากการเปรียบเทียบนา้ หนักของนา้ ทีล่ ้นออกมา กับผลตา่ งของน้าหนกั กอ้ นดินน้ามนั เมื่อชงั่ ใน
อากาศกบั ชั่งขณะอยูใ่ นนา้ จะมีขอ้ สรปุ ไดอ้ ย่างไร
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

เฉลยกจิ กรรมท่ี 1
เรอื่ ง แรงพยุง

จุดประสงค์ = 4.8 นวิ ตนั
เพ่ือศึกษาแรงพยงุ ท่ีกระทาตอ่ วตั ถุ = 4.5 นิวตนั

เวลาที่ใช้ 30 นาที = 4.2 นวิ ตัน

ตัวอยา่ งผลการทดลอง
น้าหนักดนิ นา้ มนั เมื่อชัง่ ในอากาศ
น้าหนักดินนา้ มนั ขณะจมครึ่งกอ้ น
นา้ หนกั ดนิ น้ามนั ขณะจมท้ังกอ้ น

สรุปผลการทดลอง
จากการทดลองพบว่า น้าหนักของดินนา้ มันเม่ือชงั่ ในอากาศจะมคี า่ มากท่สี ดุ รองลงมาคือ

นา้ หนกั ดินน้ามนั เมอื่ ชัง่ ขณะจมครึ่งกอ้ น และนา้ หนกั ของดนิ นา้ มันเมื่อชงั่ ขณะจมนา้ ทัง้ ก้อนจะมคี า่
นอ้ ยที่สดุ เน่อื งจากในนา้ มีแรงทม่ี ากระทาต่อวตั ถุ และเมือ่ นาน้าที่ล้นออกมาจากถว้ ยยเู รกาไปชัง่
น้าหนกั เปรยี บเทียบกบั น้าหนักของดินนา้ มนั ท่หี ายไปทง้ั แบบจมครง่ึ กอ้ นและจมทั้งก้อน พบวา่

นา้ หนกั ของน้าทีล่ ้นและน้าหนกั ของดนิ น้ามนั ส่วนทหี่ ายไปเมอื่ ชงั่ ในน้ามคี า่ ใกลเ้ คยี งกนั
ดงั นัน้ สามารถสรปุ ได้วา่ ขนาดของแรงทม่ี ากระทาตอ่ วตั ถใุ นของเหลวมีค่าเท่ากบั ขนาด

นา้ หนกั ของของเหลวทถ่ี กู วัตถุแทนท่ี

คาถามทา้ ยการทดลอง
- น้าหนักกอ้ นดนิ น้ามันทช่ี ั่งในอากาศ และช่งั ในนา้ เท่ากันหรอื ไม่ เพราะเหตใุ ด
แนวคาตอบ นา้ หนักก้อนดินน้ามันทช่ี งั่ ในอากาศและในนา้ ไม่เท่ากัน เพราะมแี รงเน่ืองจาก

ของเหลวกระทาต่อวัตถุ

- จากการเปรยี บเทยี บน้าหนักของน้าทล่ี ้นออกมา กับผลต่างของน้าหนกั ก้อนดินน้ามนั เมือ่
ชั่งในอากาศกับชงั่ ขณะอยใู่ นน้าจะมีขอ้ สรปุ ไดอ้ ย่างไร

แนวคาตอบ น้าหนกั ของนา้ ท่ลี ้นออกมามคี ่าใกล้เคียงกับน้าหนักของดินน้ามนั ที่หายไปเม่ือชัง่
ในนา้

ใบความรู้
เรือ่ ง แรงพยงุ

ความหนาแนน่

ความหนาแน่นของวัตถุ (Density) คอื อัตราส่วนระหวา่ งมวลของวตั ถตุ ่อปริมาตรของวตั ถุ
หนว่ ยของความหนาแน่นได้แก่ กรัมต่อลกู บาศกเ์ ซนตเิ มตร (g/cm3) หรอื กิโลกรัมต่อลูกบาศกเ์ มตร

(kg/m3) มวลของวตั ถุ
ปรมิ าตรของวตั ถุ
ดงั นั้น ความหนาแนน่ ของวัตถุ =

หรือ ρ = m
V

เมือ่ ρ = ความหนาแน่นของวัตถุ มีหนว่ ยเปน็ g/cm3 หรอื kg/m3
m = มวลของวัตถุ มหี นว่ ยเปน็ g หรือ kg
V = ปริมาตรของวตั ถุ มีหน่วยเป็น cm3 หรือ m3

*** น้ามคี วามหนาแนน่ 1 g/cm3 หรอื 1,000 kg/m3 ***

การจมและการลอยของวัตถใุ นของเหลวขนึ้ อยกู่ บั ความหนาแน่นของวตั ถุกับความหนาแน่น
ของของเหลวนนั้

วตั ถุท่มี ีความหนาแน่นมากกวา่ นา้ จะทาให้จมนา้ ได้ หากตอ้ งการให้มคี วามหนาแนน่ น้อยลง
ต้องมกี ารเปลี่ยนแปลงรูปรา่ งหรือรูปทรงของวตั ถุ เพอื่ ใหม้ ปี รมิ าตรมากขนึ้ จนมคี วามหนาแนน่ นอ้ ย
กวา่ น้า ตวั อยา่ งเชน่ เหล็กมีความหนาแนน่ 7.8 กรมั ตอ่ ลกู บาศก์เซนติเมตร ซงึ่ มากกว่าความ

หนาแน่นของนา้ เหล็กจึงจมนา้ แตเ่ มอื่ นาเหล็กมาทาเปน็ เรอื เหล็กจะลอยนา้ ได้ ทเี่ ปน็ เชน่ น้เี นื่องจาก
ภายในเรือเหล็กส่วนใหญ่เป็นทว่ี า่ ง เรือเหล็กจงึ มปี ริมาตรมากขน้ึ ทาใหค้ วามหนาแน่นของเรอื เหล็ก

น้อยกวา่ ความหนาแน่นของน้า

แรงพยุง

แรงพยุง หรอื แรงลอยตวั (Buoyant Force, FB) หมายถึง แรงลัพธข์ องแรงท่ขี องเหลว

กระทากบั วัตถสุ ว่ นทจี่ มอย่ใู นของเหลว มีขนาดเท่ากบั นา้ หนักของของเหลวท่ีมปี ริมาตรเทา่ กบั วัตถุ
ส่วนทจ่ี ม

ถา้ วตั ถุอยูน่ ่ิงในนา้ แรงลัพธท์ ่กี ระทาต่อวัตถจุ ะมีค่าเท่ากบั ศนู ย์ ตามกฎการเคล่ือนทีข่ องนวิ ตนั
จะได้วา่

แรงพยุง = น้าหนกั ของวัตถทุ ีช่ ัง่ ในอากาศ – น้าหนกั วตั ถทุ ่ชี ่ังในของเหลว

ดงั นน้ั เมือ่ เราช่ังนา้ หนกั ของวัตถุในของเหลวจะน้อยกว่าเมอ่ื ชงั่ ในอากาศ ดังภาพที่ 1
เน่อื งจากของแข็งเมือ่ อยใู่ นของเหลวจะเกดิ แรงดนั จากของเหลวกระทากบั วัตถุสว่ นทจ่ี ม ซ่งึ ก็คือแรง
พยงุ นน่ั เอง

ภาพที่ 1 การเปรียบเทยี บนา้ หนกั ของวัตถุ เมือ่ ช่ังในน้ากับชัง่ ในอากาศ
( ทม่ี า : หนงั สอื เรียนรายวิชาพ้ืนฐานวทิ ยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ 5 , หนา้ 16 )

หลกั อาร์คิมีดสี

อาร์คิมดี ีส Archimedes นกั ปราชญช์ าวกรีกได้ศึกษาเกย่ี วกับขนาดของแรงทเ่ี กดิ ขึน้ ในของ
เหลวทกี่ ระทาต่อวัตถทุ จี่ มอยู่ในของเหลว และสรุปเป็นหลกั การเกีย่ วกบั แรงพยงุ ไว้ว่า “น้าหนกั วตั ถุ
ทีห่ ายไปเมือ่ ชั่งในของเหลว จะเทา่ กบั น้าหนักของของเหลวทีม่ ีปริมาตรเทา่ กบั ปริมาตรวตั ถุส่วนทจ่ี ม”

ขนาดของแรงพยงุ = ขนาดนา้ หนักของของเหลวทถ่ี กู วัตถแุ ทนท่ี
สมการที่ใชใ้ นการคานวณหาแรงพยุงเป็นดังนี้

F⃑⃑⃑⃑B = ρVg
เม่อื ρ คือ ความหนาแนน่ ของของเหลว มีหนว่ ยเป็น กิโลกรมั ตอ่ ลูกบาศก์เมตร

(kg/m3)
V คือ ปรมิ าตรของของเหลวท่ถี กู แทนท่ี มีหน่วยเป็น ลกู บาศก์เมตร (m3)
g คอื ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถว่ งของโลก มีหน่วยเปน็ เมตร/วินาที2 (m/s2)
⃑F⃑⃑⃑B คือ ขนาดของแรงพยงุ มหี นว่ ยเป็น นวิ ตัน (N)

ดังนัน้ แรงพยงุ หรอื แรงลอยตัวท่ีของเหลวกระทาตอ่ วัตถุมขี นาดเทา่ กบั นา้ หนักของของเหลว
ท่มี ปี ริมาตรเท่ากับปรมิ าตรของวตั ถุส่วนท่จี มอยใู่ นของเหลว สรปุ ได้ดังน้ี

1. วตั ถทุ ีม่ ีความหนาแนน่ มากกวา่ ของเหลว จะจมในของเหลว
2. วัตถุท่มี ีความหนาแนน่ เท่ากบั ของเหลว จะลอยปร่มิ ในของเหลว
3. วตั ถทุ ีม่ คี วามหนาแนน่ นอ้ ยกว่าของเหลว จะลอยในของเหลว

การคานวณหาแรงพยงุ และปริมาณทเ่ี กย่ี วขอ้ ง

ตวั อย่าง 1
เมอื่ นาดนิ น้ามันก้อนหนง่ึ แขวนดว้ ยเคร่อื งช่ังสปริง พบวา่ อา่ นค่าน้าหนักได้ 5.45 นิวตัน

แต่เม่ือนาไปชัง่ ในนา้ พบวา่ อา่ นค่าน้าหนักบนเครอ่ื งช่งั สปรงิ ได้ 4.20 นิวตัน แรงพยงุ ท่ีนา้ กระทา
ต่อดนิ นา้ มนั มคี า่ เท่าไร
วิธที า จากสมการ

แรงพยงุ ของน้า = น้าหนักของวัตถุที่ชงั่ ในอากาศ – น้าหนกั วัตถุท่ีช่ังในนา้
แทนคา่ แรงพยุงของน้า = 5.45 N – 4.20 N

= 1.25 N
แรงพยงุ ทน่ี า้ กระทาตอ่ ดินน้ามนั มคี า่ เท่ากับ 1.25 นิวตนั ตอบ

ตัวอยา่ ง 2

เหล็กแทง่ หนง่ึ มนี ้าหนัก 7.84 นวิ ตนั เม่อื ชั่งในอากาศ ถ้านาแทง่ เหล็กไปชัง่ ขณะจมอยู่ใน

น้า เครอ่ื งชัง่ อ่านค่าได้ 6.86 นวิ ตนั จงหาปริมาตรของแทง่ เหล็ก (กาหนดให้น้ามคี วามหนาแน่น
เท่ากบั 1.0 x 103 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และความเร่งเนอื่ งจากแรงโน้มถว่ งของโลก เท่ากบั 9.8

เมตรตอ่ วนิ าทกี าลงั สอง)

วธิ ที า แรงพยงุ ของน้า = น้าหนกั ของวัตถุทีช่ ่งั ในอากาศ – นา้ หนกั วัตถุทชี่ ่งั ในน้า

จากสมการ FB = 7.84 N – 6.86 N
FB = 0.98 N

FB = ρVg

V= FB
ρg

แทนค่า V= 0.98
1.0 x 103 9.8

= 1.0 x 10−4 m3
ปรมิ าตรของแทง่ เหล็กมีคา่ เทา่ กบั 1.0 x 10-4 ลกู บาศกเ์ มตร ตอบ

ตวั อย่าง 3

กอ้ นหนิ ก้อนหน่งึ มีมวล 450 กรมั มีความหนาแน่น 9.5 กรัมตอ่ ลูกบาศก์เซนตเิ มตร แท่ง

เหลก็ นี้จะมีปรมิ าตรเท่าไร

วธิ ีทา จากโจทยก์ าหนดให้ m = 450 g , ρ = 9.5 g/cm3 ต้องการหา V
m
จากสมการ ρ = V

หรอื V = m
ρ

แทนค่า V = 450

9.5

= 47.37 cm3
ปริมาตรของกอ้ นหนิ มีคา่ เท่ากับ 47.37 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร ตอบ

หลักการเร่ืองแรงพยงุ ทีพ่ บเหน็ โดยทั่วไปในชวี ติ ประจาวัน เช่น น้าแขง็ ลอยเหนือผวิ น้า เรือ
ทนุ่ ลอยบนผวิ น้า เรือดาน้า การปลอ่ ยโคมลอยหรอื บอลลูน การดารงชวี ติ ของปลาในน้า เปน็ ต้น

ภาพท่ี 2 ตัวอยา่ งแรงพยุงทพ่ี บเห็นในชีวติ ประจา้ วนั
( ท่ีมา : http://www.google.co.th/search?q =แรงลอยตัว&hl )

การออกแบบเรือ นอกจากตอ้ งการให้เรอื ลอยนา้ ไดแ้ ลว้ ยังตอ้ งคานึงถึง
ขีดความสามารถในการรับน้าหนักบรรทกุ ของเรอื ดว้ ยนะจ๊ะ

กิจกรรมที่ 2
เรอื่ ง การจมและการลอยของวตั ถุในของเหลว

จดุ ประสงค์การเรียนรู้
มีความรคู้ วามเข้าใจเกีย่ วกับการจมและการลอยของวัตถุในของเหลว

คาส่ัง ให้นักเรยี นนาอกั ษรหน้าข้อความทางขวามอื มาเติมลงในหน้าขอ้ ความทางซา้ ยมอื ที่มีความสมั พนั ธก์ นั

………..1. ความหนาแนน่ ของวตั ถุ ก. ความหนาแน่นของวตั ถนุ อ้ ยกวา่ ความหนาแน่นของของเหลว

………...2. วตั ถุลอยในของเหลว ข. ความหนาแน่นของวัตถุเท่ากบั วามหนาแนน่ ของของเหลว

…………3. วตั ถุจมในของเหลว ค. มวลของวัตถุ

…………4. ความหนาแน่นของวัตถนุ ้อยลง ง. ปรมิ าตรของวัตถุต่อมวลของวตั ถุ
…………5. วตั ถทุ ่ีมีความหนาแน่น 2 g/cm3 จ. มวลของวัตถุต่อปริมาตรของวตั ถุ

…………6. วัตถุลอยปริ่มในของเหลว ฉ. ปรมิ าตรของวัตถุ

…………7. หน่วยเปน็ g หรอื kg ช. ความหนาแนน่ ของวตั ถุมากกว่าความหนาแน่นของของเหลว

…………8. วัตถุที่จมน้าทาใหล้ อยน้าได้ ซ. เพิ่มปริมาตรของวตั ถโุ ดยมวลเท่าเดมิ
ฌ. วตั ถทุ ่ีมปี รมิ าตร 50 cm3 มวล 100 g

ญ. เพ่ิมปรมิ าตรของวตั ถจุ นมีความหนาแน่นน้อยกว่า 1 g/cm3

เฉลยกจิ กรรมท่ี 2
เรอ่ื ง การจมและการลอยของวตั ถใุ นของเหลว

จดุ ประสงค์การเรียนรู้
มคี วามรคู้ วามเข้าใจเกยี่ วกับการจมและการลอยของวตั ถใุ นของเหลว

คาส่ัง ให้นกั เรียนนาอักษรหน้าข้อความทางขวามอื มาเตมิ ลงในหน้าข้อความทางซา้ ยมือท่มี ีความสัมพันธ์กนั

……จ....1. ความหนาแนน่ ของวตั ถุ ก. ความหนาแนน่ ของวตั ถนุ ้อยกวา่ ความหนาแน่นของของเหลว

……ก....2. วัตถลุ อยในของเหลว ข. ความหนาแนน่ ของวัตถุเทา่ กับวามหนาแน่นของของเหลว

……ช….3. วตั ถุจมในของเหลว ค. มวลของวัตถุ

……ซ….4. ความหนาแนน่ ของวตั ถนุ อ้ ยลง ง. ปริมาตรของวตั ถตุ อ่ มวลของวัตถุ
……ฌ…5. วัตถุทีม่ คี วามหนาแน่น 2 g/cm3 จ. มวลของวัตถุต่อปริมาตรของวัตถุ

……ข….6. วัตถลุ อยปริ่มในของเหลว ฉ. ปรมิ าตรของวตั ถุ

……ค….7. หน่วยเป็น g หรอื kg ช. ความหนาแนน่ ของวัตถมุ ากกวา่ ความหนาแนน่ ของของเหลว

……ญ…8. วัตถุที่จมน้าทาให้ลอยน้าได้ ซ. เพม่ิ ปริมาตรของวตั ถโุ ดยมวลเท่าเดมิ
ฌ. วัตถทุ ีม่ ีปรมิ าตร 50 cm3 มวล 100 g

ญ. เพ่ิมปรมิ าตรของวัตถจุ นมีความหนาแน่นน้อยกวา่ 1 g/cm3

กจิ กรรมที่ 3
เรอื่ ง หลักอารค์ ิมีดีสและการคานวณหาค่าแรงพยงุ

คาสงั่ จงหาคาตอบจากโจทยแ์ ต่ละข้อต่อไปน้ี
1. เมือ่ นาก้อนหนิ ก้อนหนง่ึ แขวนด้วยเคร่อื งชงั่ สปริง พบว่า อ่านคา่ นา้ หนกั ได้ 7.58 นวิ ตนั แตเ่ มอ่ื นาไปชงั่ ใน
นา้ พบว่า อา่ นค่าน้าหนักบนเคร่อื งชง่ั สปรงิ ได้ 6.25 นวิ ตนั แรงพยุงทนี่ า้ กระทาต่อก้อนหินมคี ่าเท่าไร
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2. แทง่ เหลก็ รปู ลกู บาศก์ มีปรมิ าตร 0.001 ลกู บาศกเ์ มตร จมอยใู่ นน้าซึง่ มคี วามหนาแน่น 1,000 กโิ ลกรมั ต่อ
ลูกบาศกเ์ มตร ส่วนความหนาแนน่ ของเหลก็ เท่ากับ 9,000 กิโลกรัมต่อลกู บาศกเ์ มตร (กาหนดให้ ค่า
ความเร่งเนอ่ื งจากแรงโนม้ ถว่ งของโลกเท่ากบั 9.8 เมตรต่อวินาทยี กกาลังสอง)

2.1 จงหามวลของแท่งเหล็กรปู ลกู บาศก์
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.2 ขนาดของแรงพยงุ ของน้าที่กระทาตอ่ แทง่ แม่เหลก็
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.3 ถ้าช่งั นา้ หนกั ของแทง่ เหลก็ ในน้า เครอื่ งชง่ั สปริงจะอ่านคา่ แรงไดก้ ่นี วิ ตนั
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

3. จงอธิบายความสมั พนั ธ์ระหว่างความหนาแน่นของวตั ถุและความหนาแน่นของเหลวจากรูปตอ่ ไปน้ี
3.1
………………………………….....................................
...........................................................................

3.2
...........................................................................
...........................................................................

3.3
...........................................................................
..........................................................................

เฉลยกิจกรรมที่ 3
เรือ่ ง หลักอาร์คิมดี สี และการคานวณหาค่าแรงพยุง

คาสง่ั จงแสดงวธิ กี ารคานวณเพื่อหาคาตอบจากโจทย์แต่ละขอ้ ต่อไปน้ี
1. เมอ่ื นาก้อนหนิ กอ้ นหนง่ึ แขวนดว้ ยเครอ่ื งชง่ั สปริง พบว่า อา่ นค่านา้ หนกั ได้ 7.58 นวิ ตัน แตเ่ ม่ือนาไปชัง่ ใน
น้า พบวา่ อ่านค่าน้าหนักบนเคร่ืองชั่งสปรงิ ได้ 6.25 นวิ ตัน แรงพยุงที่นา้ กระทาต่อก้อนหินมีค่าเท่าไร

วิธที า จากสมการ แรงพยงุ ของน้า = นา้ หนักกอ้ นหินทชี่ ง่ั ในอากาศ – น้าหนักกอ้ นหนิ ทชี่ ง่ั ในนา้
แทนค่า แรงพยุงของน้า = 7.58 N – 6.25 N
= 1.33 N
แรงพยุงท่ีนา้ กระทาต่อกอ้ นหินมีคา่ เท่ากับ 1.33 นิวตัน ตอบ

2. แทง่ เหล็กรูปลกู บาศก์ มปี ริมาตร 0.001 ลกู บาศกเ์ มตร จมอยใู่ นนา้ ซง่ึ มคี วามหนาแนน่ 1,000 กิโลกรัมต่อ
ลกู บาศก์เมตร สว่ นความหนาแนน่ ของเหล็กเทา่ กับ 9,000 กิโลกรัมตอ่ ลกู บาศก์เมตร (กาหนดให้ คา่
ความเร่งเนื่องจากแรงโนม้ ถ่วงของโลกเท่ากับ 9.8 เมตรตอ่ วินาทียกกาลงั สอง)

2.1 จงหามวลของแท่งเหล็กรปู ลูกบาศก์
มวลของวัตถุ

วิธที า จากสมการ ความหนาแนน่ ของวตั ถุ = ปริมาตรของวตั ถุ

หรอื ρ = m
แทนคา่ V

9,000 = m
0.001

m = (9000) (0.001)
= 9 Kg

มวลของแทง่ เหลก็ รปู ลกู บาศก์มีคา่ เท่ากับ 9 กโิ ลกรมั ตอบ

2.2 ขนาดของแรงพยุงของน้าที่กระทาตอ่ แทง่ แมเ่ หล็ก

วธิ ที า จากโจทย์ กาหนด V = 0.001 ลกู บาศก์เมตร(m3)

ρน้า = 1000 กิโลกรัม/ลกู บาศก์เมตร (kg/m3)

g = 9.8 เมตร/วินาที2 (m/s2)

จากสมการ FB = ρVg

แทนค่า FB = (1000) (0.001) (9.8)

FB = 9.8 N

ขนาดของแรงพยงุ ของนา้ ทีก่ ระทาตอ่ แทง่ แมเ่ หล็กมีค่าเท่ากบั 9.8 นวิ ตัน ตอบ

2.3 ถ้าช่ังน้าหนกั ของแทง่ เหลก็ ในน้า เคร่อื งชง่ั สปริงจะอ่านคา่ แรงได้กน่ี ิวตนั

วธิ ที า นา้ หนกั ของวัตถุ (W) คอื แรงโน้มถ่วงของโลกทก่ี ระทาตอ่ วัตถุ ซึง่ มีคา่ เทา่ กบั mg

W = mg

แทนคา่ W = 9 x 9.8 N

W = 88.2 N

ดังนน้ั น้าหนักของแทง่ เหลก็ เมื่อชงั่ ในอากาศ = 88.2 นวิ ตัน

จากสมการ แรงพยงุ ของนา้ = น้าหนักวตั ถทุ ช่ี ่งั ในอากาศ – นา้ หนกั วัตถทุ ช่ี ัง่ ในน้า

หรอื FB = Wชงั่ ในอากาศ – Wชัง่ ในนา้

แทนคา่ 9.8 = 88.2 - Wชง่ั ในนา้
Wชั่งในนา้ = 88.2 – 9.8

= 78.4 N

เครื่องช่ังสปริงจะอ่านคา่ น้าหนักของแท่งเหล็กในน้าได้ 78.4 นวิ ตัน ตอบ

3. จงอธิบายความสมั พันธร์ ะหว่างความหนาแน่นของวัตถุและความหนาแนน่ ของเหลวจากรูปตอ่ ไปน้ี
3.1
……วตั ถมุ คี วามหนาแน่นน้อยกว่าของเหลว……

3.2
.....วตั ถมุ คี วามหนาแนน่ เท่ากบั หรอื ใกล้เคียงกบั
ของเหลว.......

3.3
.......วตั ถมุ คี วามหนาแน่นมากกว่าของเหลว.......

แบบทดสอบหลงั เรียน
ชดุ กิจกรรมวทิ ยาศาสตร์

เรอ่ื ง แรงพยงุ
กลมุ่ สาระการเรียนรวู้ ทิ ยาศาสตร์ ระดับช้ันมธั ยมศึกษาปีที่ 3

คาชี้แจง ใหน้ กั เรยี นทาเคร่อื งหมาย X ทับตวั อักษรหนา้ คาตอบขอ้ ทถี่ กู ตอ้ งทส่ี ุดเพียงขอ้ เดียว

1. ขอ้ ใดไม่ใชป่ จั จัยทเี่ ก่ยี วข้องกบั แรงพยุง
ก. ปริมาตรของของเหลว
ข. ชนดิ ของของเหลว
ค. ชนิดของวัตถุ
ง. ขนาดของวตั ถุ

2. เม่อื วัตถมุ คี วามหนาแน่นนอ้ ยกว่าของเหลว ผลจะเป็นอยา่ งไร
ก. วตั ถุจะจมในของเหลว
ข. วตั ถจุ ะลอยในของเหลว
ค. วตั ถจุ ะลอยปรมิ่ ในของเหลว
ง. วัตถจุ ะลอยแลว้ ค่อย ๆ จมในของเหลว

3. ความหนาแนน่ ของวตั ถุมีความหมายตรงกบั ข้อใด
ก. อตั ราสว่ นระหวา่ งมวลวตั ถตุ ่อปริมาตรของวัตถุ
ข. ผลตา่ งของมวลวตั ถกุ บั ปรมิ าตรของวตั ถุ
ค. ผลคูณระหว่างมวลวัตถุและปรมิ าตรของวตั ถุ
ง. ผลรวมระหวา่ งมวลวัตถแุ ละปริมาตรของวัตถุ

4. จากรูป ข้อใดถูกตอ้ ง
ก. วตั ถมุ ีความหนาแน่นมากกว่าของเหลว
ข. วัตถมุ คี วามหนาแน่นเท่ากบั ของเหลว
ค. วัตถมุ ีความหนาแน่นนอ้ ยกว่าของเหลว
ง. วตั ถุมคี วามหนาแนน่ มากกว่าหรอื น้อยกวา่ ของเหลวกไ็ ด้

5. ขนาดของแรงพยงุ เทา่ กบั เทา่ ใด
ก. นา้ หนกั ของวตั ถุช้นิ นัน้ ๆ
ข. น้าหนักของของเหลวทอ่ี ย่ใู นภาชนะ
ค. นา้ หนักของของเหลวทถ่ี กู แทนที่
ง. น้าหนกั คร่ึงหนงึ่ ของของเหลวท่ีถูกแทนท่ี

6. เมื่อนาวัตถกุ ้อนหนึง่ แขวนดว้ ยเครื่องช่งั สปรงิ อา่ นคา่ นา้ หนกั ได้ 8.25 นิวตัน แต่เมอื่ นาไปชั่งในนา้
พบว่า อ่านค่าน้าหนักบนเครอื่ งชั่งสปรงิ ได้ 6.55 นวิ ตัน แรงพยงุ ทน่ี า้ กระทาตอ่ วตั ถุนี้มคี า่ เท่าไร

ก. 14.80 g/cm3
ข. 8.25 g/cm3
ค. 6.55 g/cm3
ง. 1.70 g/cm3

7. ข้อใดสามารถอธิบายโดยใช้หลักอาร์คิมีดีส
ก. เรอื

ข. น้าแขง็ ลอยน้า
ค. ปลาในนา้

ง. ทุกขอ้ ทก่ี ล่าวมา
8. การจมหรอื การลอยของวตั ถุไมไ่ ด้ขึ้นอยูก่ ับขอ้ ใด

ก. มวลของวัตถุ

ข. ปริมาตรของวัตถุ
ค. ชนดิ ของของเหลว

ง. ความหนาแน่นของวตั ถุ
9. เหลก็ แทง่ หน่ึงมมี วล 250 กรัม มคี วามหนาแน่น 7.5 กรมั ตอ่ ลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตร แทง่ เหลก็ น้จี ะ
มีปริมาตรเท่าไร

ก. 1,875 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตร
ข. 257. 5 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร

ค. 33.33 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตร
ง. 0.03 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตร
10. ความหนาแนน่ ของนา้ มีคา่ เท่าไร

ก. 1 กโิ ลกรมั ตอ่ ลูกบาศก์เมตร
ข. 10 กโิ ลกรมั ตอ่ ลกู บาศก์เมตร

ค. 100 กโิ ลกรมั ตอ่ ลกู บาศก์เมตร
ง. 1,000 กิโลกรัมตอ่ ลูกบาศก์เมตร

เฉลยแบบทดสอบหลงั เรยี น
ชุดกจิ กรรมวทิ ยาศาสตร์ ชดุ ท่ี 3

เรื่อง แรงพยงุ
กล่มุ สาระการเรียนรูว้ ทิ ยาศาสตร์ ระดับช้นั มธั ยมศึกษาปที ่ี 3

ข้อ คาตอบ
1ก
2ข
3ก
4ข
5ค
6ง
7ง
8ค
9ค
10 ง

บรรณานกุ รม

ฝา่ ยวิชาการ พีบซี ี. คู่มอื เตรยี มสอบวิทยาศาสตร์ ม.3. กรุงเทพฯ: พบี ซี ,ี 2553.

พันธ์ ทองชุมนมุ . แรงและการเคล่ือนที่ พลังงาน ม.1. กรงุ เทพฯ: ไฮเอ็ด พับลิชช่งิ , 2537.

วชิ าการและมาตรฐานการศึกษา, สานัก. ตวั ช้ีวัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรยี นรู้
วิทยาศาสตร์. กรุงเทพฯ: ชุมนุมสหกรณก์ ารเกษตรแห่งประเทศไทย, 2551.

ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี , สถาบนั . หนงั สอื เรยี นสาระการเรียนร้พู น้ื ฐาน แรงและการ
เคลื่อนท่ี พลงั งาน ชัน้ มัธยมศึกษาปที ่ี 1. กรุงเทพฯ: ครุ สุ ภาลาดพร้าว, 2548.

________. หนงั สอื เรียนสาระการเรยี นรู้พน้ื ฐานและเพ่ิมเตมิ ฟสิ กิ ส์ เล่ม 3. กรุงเทพฯ: สกสค. ลาดพร้าว,
2548.

________ . หนงั สือเรียนรายวิชาพน้ื ฐานวทิ ยาศาสตร์ วทิ ยาศาสตร์ 5 ชนั้ มัธยมศึกษาปีท่ี 3 เล่ม 1.
กรงุ เทพฯ: สกสค. ลาดพรา้ ว, 2554.

แรงลอยตวั . [ออนไลน์]. สบื คน้ จาก : http://www.google.co.th/search?q =แรงลอยตวั &hl.
(วนั ท่ีค้นขอ้ มูล : 2 ตุลาคม 2555).