แรงยกตัว

แรงยกตัว (แม่แบบ:Langx) เกิดจากส่วนของผิวของ ของเหลว ที่สัมผัสกับ ของแข็ง ซึ่งอาจทำให้เกิดแรงยกตัวขึ้นข้างบน (เช่น น้ำ) หรือแรงกดลงล่าง (เช่น ปรอท) ต่อผิวหน้าของของเหลว เช่นนี้เป็นลักษณะเฉพาะของพฤติกรรมใน หลอดแคปิลลารี่ (capillary tube) ที่วางตั้งฉากกับผิวของของเหลว แรงที่กระทำภายในหลอดแคปิลลารี่ คือ โคฮีชัน, แอดฮีชัน (adhesion) และ แรงตึงผิว (surface tension)

สมการ

ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างที่เกิดขึ้นจากแรงยกตัวและแรงกดตัวในน้ำและปรอท

สมการเพื่อคำนวณหาความสูง, h ของของเหลวในหลอดในหน่วย (เมตร) คือ

$h=\frac{2\gamma \cos \theta }{\rho gr}$

โดย:

• $\gamma$ คือ แรงตึงผิวระหว่างน้ำ-อากาศ (J/m² or N/m)
• θ คือ มุมสัมผัส
• ρ คือ ความหนาแน่น ของของเหลว (kg/m³)
• g คือ ความเร่ง อันเนื่องมาจาก ความโน้มถ่วง (m/s²)
• r คือ รัศมี ของหลอด (m).

สำหรับน้ำในหลอดแก้วที่เปิดสู่อากาศ ณ ระดับน้ำทะเลนั้น,

$\gamma$ is 0.0728 J/m² at 20 °C

θ เท่ากับ 20° (0.35 rad)

ρ เท่ากับ 1000 kg/m³

g เท่ากับ 9.8 m/s²

ดังนั้น ความสูงของน้ำจะคำนวณได้จาก:

$h\approx \frac{1.4\times 10^{-5}{\text{m}}^2}{r}$.

ดังนั้น สำหรับหลอดแก้วเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร (รัศมี 1 เมตร) น้ำจะยกตัวประมาณ 0.014 มิลลิเมตร แต่สำหรับหลอดแก้วเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เซนติเมตร (รัศมี 0.01 เมตร) น้ำจะยกตัวประมาณ 1.4 มิลลิเมตร และสำหรับหลอดแก้วเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มิลลิเมตร (รัศมี 0.001 เมตร) น้ำจะยกตัวประมาณ 140 มิลลิเมตร

แหล่งข้อมูลอื่น

• ข้อมูลแรงยกตัว แม่แบบ:Webarchive จากมหาวิทยาลัยไอโอวาสเตต