【บรรยากาศการแลกเปลี่ยนความคิด】 ระดับน้ำขึ้นหรือลงกันแน่เนี่ย?
Thread Content
ในถังไม้ขนาดใหญ่มีน้ำอยู่เต็มไปหมด และบนผิวน้ำก็มีถังไม้ขนาดเล็กลอยอยู่ ภายในถังไม้ขนาดเล็กนั้นมีก้อนเหล็กอยู่ด้วย ตอนนี้ ให้นำก้อนเหล็กนี้มาวางลงไปในถังไม้ขนาดใหญ่ที่มีน้ำอยู่ ระดับน้ำในถังไม้จะสูงขึ้นหรือต่ำลงกว่าเดิม?
ความหนาแน่นของเหล็กนั้นสูงกว่าความหนาแน่นของน้ำ เมื่อนำชิ้นเหล็กไปวางในน้ำ ปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่จะลดลง ดังนั้นชิ้นเหล็กจึงจะจมลงไป
ปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่โดยเหล็กจะน้อยกว่าปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่โดยชามขนาดเล็กอย่างแน่นอน
จะไม่เปลี่ยนก็ได้ใช่ไหม อย่างไรเสียของที่อยู่ในถังใบใหญ่ก็หนักอยู่แล้ว
ปริมาณน้ำที่ต้องถูกขับออกเพื่อให้แท่งเหล็กลอยขึ้นมานั้น มีค่ามากกว่าปริมาตรของแท่งเหล็กเสียอีก ดังนั้นระดับน้ำจึงลดลง
เมื่อนำแท่งเหล็กใส่ลงไปในถังไม้ แรงลอยตัวของน้ำจะเท่ากับผลรวมของน้ำหนักของถังไม้ขนาดเล็กกับแท่งเหล็ก แต่เมื่อนำแท่งเหล็กใส่ลงไปในถังไม้ขนาดใหญ่โดยตรง แท่งเหล็กที่มีลักษณะแข็งจะจมลงไปที่ก้นถัง เพราะก้นถังจะสร้างแรงดันขึ้นมาเพื่อพยุงแท่งเหล็กไว้ จากหลักการของการสมดุลแรง จะได้ว่าแรงลอยตัวของน้ำที่กระทำต่อแท่งเหล็กนั้นน้อยกว่าน้ำหนักของแท่งเหล็ก ดังนั้นแรงลอยตัวของน้ำที่กระทำต่อถังไม้และแท่งเหล็กรวมกันก็จะน้อยลงด้วย ตามสูตร F=ρgv หาก F ลดลง V ก็จะลดลง ดังนั้นระดับน้ำก็จะลดลง แต่ถ้าแท่งเหล็กมีลักษณะไม่แข็ง ก็อาจจะลอยอยู่ในถังไม้ขนาดใหญ่ได้ ในกรณีนี้แรงลอยตัวของน้ำก็จะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นระดับน้ำก็จะไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน