เหตุผลที่ฝุ่นละอองลอยอยู่ในอากาศได้

[khonsurin]

เหตุผลที่ฝุ่นละอองลอยอยู่ในอากาศได้




คงเคยตั้งคำถามกับตัวเองว่า
ทำไมฝุ่นละอองจึงลอยอยู่ในอากาศได้ ?



ก็เลยตั้งข้อสันนิษฐาน

อาจเป็นเพราะแรงต้านอากาศ ฝุ่นละอองที่กำลังตกลงมา มันเคลื่อนที่ผ่านอากาศ จึงเกิดแรงต้านอากาศขึ้น ทำให้มันตกลงมาช้าๆ ทำให้มันดูเหมือนลอยได้

และถ้าถูกถามต่อว่าแล้วฝุ่นละอองที่เราเห็นมันลอยขึ้นจากพื้นจริงๆล่ะ มันลอยขึ้นเพราะอะไร?

คำตอบที่น่าจะได้รับก็คือ เป็นเพราะมันอยู่ในมวลอากาศที่กำลังลอยตัวขึ้น และอัตราการลอยตัวของมวลอากาศมันเร็วกว่าอัตราการตกของฝุ่น บวกลบกันแล้วฝุ่นยังคงมีอัตราการเคลื่อนที่ขึ้นข้างบนเมื่อเทียบกับพื้น


และถ้ามีคนถามต่ออีกว่าฝุ่นเกิดจากอะไร ก็คงพบคำตอบที่ว่าฝุ่นเกิดจากวัตถุหลายชนิด

บางครั้งก็เป็นฝุ่นหิน ความหนาแน่นย่อมเท่ากับหินก้อนธรรมดา(ความเล็กใหญ่ไม่ได้ทำให้ความหนาแน่นแตกต่างกัน)

ก็เกิดคำถามขึ้นอีกว่า ทำไมหินธรรมดามันตกลงด้วยอัตราเร็ว และลมเบาๆพัดหินธรรมดาให้ลอยขึ้นไม่ได้ แต่ทำไมเมื่อกลายเป็นฝุ่น หินจึงตกช้าๆ และลมเบาๆก็พัดฝุ่นหินให้ลอยขึ้นได้ ทั้งๆที่ความหนาแน่นเท่ากัน?

จะให้คำตอบอย่างไรดีล่ะถึงจะถูกใจดี ก็น่าจะมีคำตอบที่ว่าอัตราส่วนระหว่างแรงต้านอากาศต่อน้ำหนัก วัตถุขนาดเล็กแรงต้านอากาศเทียบต่อน้ำหนักจะมากกว่าวัตถุขนาดใหญ่ ยิ่งเล็กมากเท่าใดแรงต้านอากาศต่อน้ำหนักยิ่งมาก จนกระทั่งแรงลมเบาๆก็ยกมันให้ลอยขึ้นได้ ทั้งนี้เพราะเหตุผลที่เราสามารถจะอธิบายได้ดังนี้สมมุติวัตถุให้มีรูปทรงเรขาคณิตง่ายๆ จะได้คำนวณค่าให้เห็นได้ง่ายๆ สมมุติให้เป็นรูปลูกบาศก์


วัตถุชนิดเดียวกัน ก้อนเล็กมีขนาดด้านละ 1 ก้อนใหญ่
จะมีขนาดด้านละ 100 หน่วย
น้ำหนักวัตถุแปรผันตามปริมาตร
พิจารณา

วัตถุก้อนเล็กมีปริมาตร 1 ยกกำลัง 3 = 1
วัตถุก้อนใหญ่มีปริมาตร 100 ยกกำลัง 3 = 1,000,000

ดังนั้นหินก้อนใหญ่มีน้ำหนักเป็น 1,000,000 เท่า ของหินก้อนเล็ก

ทีนี้เราก็หันมาดูแรงต้านอากาศบ้าง

แรงต้านอากาศแปรผันตามพื้นที่ผิวของวัตถุ คือ
วัตถุพื้นที่ผิวมากจะเกิดแรงต้านอากาศมาก

วัตถุก้อนเล็กมีพื้นที่ผิว (1 ยกกำลัง 2) x 6 = 6
วัตถุก้อนใหญ่มีพื้นที่ผิว (100 ยกกำลัง 2) x 6 = 60,000
(ที่ต้องคูณ6เพราะลูกบาศก์มี 6ด้าน)

เมื่อนำทั้ง 2 ก้อนมาหาอัตราส่วนแรงต้านอากาศต่อน้ำหนักจะได้ดังนี้

ก้อนเล็กจะได้ 6 หาร 1 = 6
ก้อนใหญ่จะได้ 60,000 หาร 1,000,000 = 0.06

ดังนั้นจะเห็นได้ว่า
วัตถุก้อนเล็กจะมีอัตราส่วนแรงต้านอากาศต่อน้ำหนักสูงกว่าวัตถุก้อนใหญ่
ฝุ่นหินเล็กกว่าหินก้อนธรรมดาเป็นพันเป็นหมื่นเท่า
อัตราส่วนนี้จะยิ่งสูงกว่าในตัวอย่างมากนัก

ฝุ่นละอองจึงลอยได้ด้วยเหตุผลดังกล่าวเบื้องต้น
(ผิดถูกอย่างไรก็หาข้อมาหักล้างเองนะคะ)

[บ่าวโก้ เกียรติณรงค์]

โอย อั่นผมกะปึกเกินกว่าตัวเลขสิแหล่นเข้าหัวครับครูฮ่าๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆไคแหน่แต่อ่านกลอนของครูหล่ะครับหม่วนดีอิอิ