เครื่องคำนวณสมการแบร์นูลลี
คำนวณสมการแบร์นูลลีในกลศาสตร์ของไหลตามแนวเส้นกระแสเพื่อหาเทอมที่ไม่ทราบค่า — ความดัน ความเร็วการไหล หรือระดับความสูงที่จุดใดจุดหนึ่ง ป้อนค่าที่คุณรู้สำหรับสองจุดบนเส้นกระแส เลือกสิ่งที่คุณต้องการคำนวณ และรับคำตอบพร้อมการแจกแจงขั้นตอนอย่างละเอียดแบบทีละขั้นตอน แผนภาพเส้นกระแสแบบเคลื่อนไหว และแผนภูมิเฮดพลังงาน (เส้นระดับพลังงาน) ที่พิสูจน์การอนุรักษ์พลังงานทางทัศนภาพ รองรับน้ำ อากาศ น้ำทะเล น้ำมัน และของไหลแบบกำหนดเอง พร้อมความดันในหน่วย Pa, kPa, bar, psi หรือ atm
ตัวบล็อกโฆษณาของคุณทำให้เราไม่สามารถแสดงโฆษณาได้
MiniWebtool ให้ใช้งานฟรีเพราะมีโฆษณา หากเครื่องมือนี้ช่วยคุณได้ โปรดสนับสนุนเราด้วย Premium (ไม่มีโฆษณา + เร็วขึ้น) หรืออนุญาต MiniWebtool.com แล้วรีโหลดหน้าเว็บ
- หรืออัปเกรดเป็น Premium (ไม่มีโฆษณา)
- อนุญาตโฆษณาสำหรับ MiniWebtool.com แล้วรีโหลด
เกี่ยวกับ เครื่องคำนวณสมการแบร์นูลลี
เครื่องคำนวณสมการแบร์นูลลี ช่วยคำนวณหาความสัมพันธ์อันโด่งดังในวิชากลศาสตร์ของไหลระหว่าง ความดัน, ความเร็วการไหล และ ความสูง ตามแนวเส้นกระแส เพียงกรอกค่าที่คุณทราบที่จุดสองจุดบนเส้นกระแส เลือกหนึ่งตัวแปรที่คุณต้องการค้นหา แล้วเครื่องมือนี้จะคืนค่าตัวแปรนั้นกลับมา — พร้อมทั้งแสดงแผนภาพท่อแบบเคลื่อนไหว แผนภูมิ เส้นระดับพลังงาน ที่พิสูจน์ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าพลังงานได้รับการอนุรักษ์ และวิธีแก้ปัญหาแบบทีละขั้นตอนอย่างละเอียด นี่คือเครื่องคำนวณที่เหมาะสำหรับนักศึกษา วิศวกร และใครก็ตามที่ทำงานเกี่ยวกับท่อ, หัวฉีด, เครื่องวัดเวนทูรี หรือหลักพลศาสตร์การบิน
สมการแบร์นูลลีคืออะไร?
หลักการของ แดเนียล แบร์นูลลี ที่คิดค้นขึ้นในปี 1738 เป็นการระบุถึง การอนุรักษ์พลังงาน สำหรับของไหลที่กำลังเคลื่อนที่ สำหรับการไหลแบบคงตัว, ไม่สามารถอัดตัวได้ และไม่มีความหนืดตามแนวเส้นกระแสเส้นเดียว ผลรวมของพลังงานความดัน, พลังงานจลน์ และพลังงานศักย์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรจะมีค่าคงที่จากจุดหนึ่งไปยังจุดถัดไป
ในที่นี้ \(P\) คือความดันสถิต, \(\rho\) (โรว์) คือความหนาแน่นของของไหล, \(v\) คือความเร็วการไหล, \(g\) คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (9.81 m/s²) และ \(h\) คือความสูง เทอมทั้งสามนี้แสดงถึง พลังงานความดัน, พลังงานจลน์ (ความเร็ว) และ พลังงานศักย์ (ความสูง) ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรตามลำดับ
รูปแบบเฮดและเส้นระดับพลังงาน
การหารทุกเทอมด้วย \(\rho g\) จะทำให้เขียนสมการใหม่ให้อยู่ในรูปของ เฮด (Heads) — ซึ่งแต่ละเทอมจะกลายเป็นความสูงในหน่วยเมตรของของไหล นี่คือรูปแบบที่เครื่องคำนวณนี้แสดงภาพให้เห็น:
เฮดทั้งสามแบบได้แก่ เฮดความดัน \(P/\rho g\), เฮดความเร็ว \(v^2/2g\) และ เฮดความสูง \(h\) ผลรวมของพวกมันคือ เฮดรวม (Total head) \(H\) ซึ่งจะมีค่าคงที่ตลอดแนวเส้นกระแสสำหรับการไหลในอุดมคติ — ระดับที่คงที่นี้เรียกว่า เส้นระดับพลังงาน (Energy Grade Line หรือ EGL) แท่งซ้อนกันสองแท่งในส่วนผลลัพธ์จะมีความสูงรวมเท่ากันเสมอ ซึ่งเป็นภาพที่ชัดเจนที่สุดในการอธิบายหลักการของแบร์นูลลี: พลังงานเพียงแค่เปลี่ยนรูปสลับกันไปมาระหว่างความดัน, ความเร็ว และความสูง ในขณะที่พลังงานรวมยังคงคงที่
วิธีที่เครื่องคำนวณนี้ใช้แก้หาค่าตัวแปรใดๆ
สมการแบร์นูลลีเชื่อมโยงตัวแปรหกตัวแปรเข้าด้วยกันจากทั้งสองจุด (\(P_1, v_1, h_1, P_2, v_2, h_2\)) หากคุณทราบค่าห้าตัวแปร สมการจะสามารถจัดรูปใหม่เพื่อหาตัวแปรที่หกได้ดังนี้:
- การแก้หาความดัน: \(P = E - \tfrac{1}{2}\rho v^{2} - \rho g h\) โดยที่ \(E\) คือพลังงานรวมที่คำนวณได้จากจุดที่ทราบค่าครบถ้วน
- การแก้หาความเร็ว: \(v = \sqrt{\dfrac{2\,(E - P - \rho g h)}{\rho}}\) หากค่าที่ทราบทำให้ตัวเลขใต้เครื่องหมายรากที่สองติดลบ หมายความว่าไม่มีการไหลในความเป็นจริงที่สามารถตอบสนองเงื่อนไขนั้นได้ และเครื่องมือจะรายงานข้อผิดพลาดดังกล่าว
- การแก้หาความสูง: \(h = \dfrac{E - P - \tfrac{1}{2}\rho v^{2}}{\rho g}\)
ตัวอย่างโจทย์ฉบับทำจริง: การไหลผ่านท่อที่แคบลง
น้ำ (\(\rho = 998\) kg/m³) ไหลในท่อแนวราบ ที่จุดที่ 1 ความดันเท่ากับ 200 kPa และมีความเร็วเท่ากับ 2 m/s ถัดไปทางปลายน้ำท่อแคบลงและความดันลดลงเหลือ 180 kPa ความเร็วใหม่จะมีค่าเท่าใด?
- พลังงานรวมที่จุดที่ 1: \(E = 200{,}000 + \tfrac{1}{2}(998)(2)^2 = 201{,}996\) Pa
- แก้หา \(v_2\): \(v_2 = \sqrt{2(201{,}996 - 180{,}000)/998} \approx 6.64\) m/s
ของไหลจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นจาก 2 เป็นประมาณ 6.6 m/s เมื่อท่อแคบลง และความดันจะลดลง — ซึ่งเป็นไปตามที่แบร์นูลลีทำนายไว้ทุกประการ และเป็นสิ่งที่เครื่องวัดเวนทูรีใช้วัดค่า
การประยุกต์ใช้งานจริงของหลักการแบร์นูลลี
อากาศเคลื่อนที่ผ่านส่วนโค้งด้านบนของปีกได้เร็วกว่า ทำให้ความดันตรงนั้นลดลงและเกิดแรงยกขึ้นด้านบน
ส่วนที่คอดแคบจะช่วยเพิ่มความเร็วในการไหลและทำให้ความดันลดลง การวัดค่าความดันที่ลดลงนี้จะช่วยให้ทราบอัตราการไหลได้
กฎของตอร์ริเชลลี — ความเร็วในการไหลออกจากถัง \(v=\sqrt{2gh}\) — ถือเป็นกรณีพิเศษกรณีหนึ่งของสมการแบร์นูลลี
อากาศที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วที่คอคอดแคบจะสร้างความดันต่ำซึ่งจะดูดเชื้อเพลิงหรือของเหลวเข้ามาเพื่อให้แตกตัวเป็นละออง
การเปรียบเทียบระหว่างความดันสถิตและความดันหยุดนิ่งช่วยให้เครื่องบินและท่อส่งต่างๆ สามารถวัดความเร็วการไหลได้โดยตรง
การสปินทำให้เกิดอากาศเคลื่อนที่เร็วขึ้นที่ด้านหนึ่งของลูกบอล ความแตกต่างของความดันนี้ทำให้วิถีของมันโค้งงอไป
ข้อสมมติฐานและข้อจำกัด
สมการแบร์นูลลีจะมีความแม่นยำร้อยเปอร์เซ็นต์ภายใต้สภาวะในอุดมคติเท่านั้น โปรดคำนึงถึงข้อจำกัดเหล่านี้:
- การไหลแบบคงตัว (Steady flow) — สภาวะในแต่ละจุดจะไม่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา
- ของไหลที่ไม่อัดตัว (Incompressible fluid) — ความหนาแน่นคงที่ ซึ่งเป็นข้อสมมติที่ดีสำหรับของเหลวและสำหรับอากาศที่ความเร็วต่ำกว่าประมาณ Mach 0.3
- ความเสียดทานมีค่าน้อยมากจนละทิ้งได้ — ไม่มีการสูญเสียจากความหนืดหรือความปั่นป่วน ท่อในความเป็นจริงจะสูญเสียเฮดไปกับความเสียดทาน ดังนั้นเฮดรวมที่ปลายน้ำจึงต่ำกว่าค่าในอุดมคติเล็กน้อย
- อยู่บนเส้นกระแสเดียวกัน — จุดทั้งสองจุดต้องอยู่บนเส้นกระแสเส้นเดียวกัน
- ไม่มีปั๊มหรือเทอร์ไบน์ อยู่ระหว่างจุดทั้งสองจุด ซึ่งตัวอุปกรณ์เหล่านั้นจะเข้ามาเพิ่มหรือดึงพลังงานออกไป
วิธีใช้งานเครื่องคำนวณนี้
- เลือกสิ่งที่คุณต้องการคำนวณหาค่า: เลือกตัวแปรที่ไม่ทราบค่า — ความดัน, ความเร็ว หรือความสูง ที่จุดที่ 1 หรือจุดที่ 2 — จากเมนู คำนวณหา ช่องนั้นจะกลายเป็นสีเทาและถูกกำหนดให้เป็นช่องคำตอบ
- เลือกของไหลและหน่วย: เลือกน้ำ, อากาศ, น้ำทะเล, น้ำมัน หรือกรอกความหนาแน่นแบบกำหนดเอง และเลือกหน่วยความดัน (Pa, kPa, bar, psi หรือ atm)
- กรอกค่าที่ทราบ ที่จุดทั้งสองสำหรับตัวแปรห้าตัวแปรที่เหลือ
- คลิก คำนวณ เพื่อรับค่าที่ไม่ทราบค่า, แผนภาพเส้นกระแสแบบเคลื่อนไหว, แผนภูมิเส้นระดับพลังงาน, ตารางแจกแจงรายละเอียดของเฮด และวิธีการแก้ปัญหาทีละขั้นตอน
คำถามที่พบบ่อย
สมการแบร์นูลลีคืออะไร?
สมการแบร์นูลลีระบุว่าสำหรับการไหลแบบคงตัว, ไม่สามารถอัดตัวได้ และไม่มีความหนืดตามเส้นกระแส ผลรวมของความดัน, พลังงานจลน์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร และพลังงานศักย์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรจะมีค่าคงที่: P + ½ρv² + ρgh = ค่าคงที่ ซึ่งเป็นการแสดงออกถึงการอนุรักษ์พลังงานสำหรับของไหลที่กำลังไหล
เครื่องคำนวณสมการแบร์นูลลีนี้สามารถคำนวณหาอะไรได้บ้าง?
มันสามารถแก้หาค่าตัวแปรใดตัวแปรหนึ่งจากทั้งหมดหกตัวแปรได้แก่ ความดัน, ความเร็ว หรือความสูง ที่จุดใดจุดหนึ่งจากสองจุดบนเส้นกระแสเดียวกัน เพียงเลือกตัวแปรที่ไม่ทราบค่าจากเมนู คำนวณหา กรอกค่าอีกห้าค่าที่เหลือ แล้วเครื่องคำนวณจะคืนค่าที่ขาดหายไปให้
รูปแบบเฮดของสมการแบร์นูลลีคืออะไร?
การหารทุกเทอมด้วย ρg จะแปลงสมการให้อยู่ในรูปของเฮดที่มีหน่วยวัดเป็นเมตรของของไหล: เฮดความดัน P/(ρg), เฮดความเร็ว v²/(2g) และเฮดความสูง h ผลรวมของพวกมันคือเฮดรวม ซึ่งจะคงที่ตลอดเส้นกระแสสำหรับการไหลในอุดมคติ นี่คือสิ่งที่แผนภูมิเส้นระดับพลังงานแสดงให้เห็น
สมการแบร์นูลลีมีข้อสมมติฐานอะไรบ้าง?
สมการนี้สมมติว่าเป็นการไหลแบบคงตัว, ของไหลที่ไม่อัดตัวซึ่งมีความหนาแน่นคงที่, การสูญเสียจากความเสียดทานหรือความหนืดมีค่าน้อยมากจนละทิ้งได้, การไหลอยู่บนเส้นกระแสเดียว และไม่มีพลังงานเพิ่มหรือลดโดยปั๊มหรือเทอร์ไบน์ ระบบในความเป็นจริงที่มีความเสียดทานจะสูญเสียเฮด ดังนั้นเฮดรวมที่ปลายน้ำจะต่ำกว่าค่าในอุดมคติเล็กน้อย
ทำไมความดันถึงลดลงเมื่อของไหลมีความเร็วเพิ่มขึ้น?
เนื่องจากพลังงานรวมได้รับการอนุรักษ์ เมื่อของไหลมีความเร่ง — เช่น ไหลผ่านท่อที่แคบลง — เฮดความเร็วของมันจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นเฮดความดันจึงต้องลดลงเพื่อให้เฮดรวมคงที่ ความสัมพันธ์ผกผันระหว่างความเร็วและความดันนี้เป็นหัวใจสำคัญของหลักการของแบร์นูลลี และช่วยอธิบายแรงยกบนปีกเครื่องบินและการไหลผ่านท่อเวนทูรี
ฉันควรใช้หน่วยใด?
ความเร็วจะถูกกรอกในหน่วยเมตรต่อวินาทีและความสูงในหน่วยเมตร ความดันสามารถกรอกในหน่วยปาสกาล, กิโลปาสกาล, บาร์, psi หรือบรรยากาศ (atm) และผลลัพธ์จะแสดงในหน่วยเดียวกัน ส่วนความหนาแน่นจะอยู่ในหน่วยกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร พร้อมค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าสำหรับของไหลทั่วไป
แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม
อ้างอิงเนื้อหา หน้าหรือเครื่องมือนี้ว่า:
"เครื่องคำนวณสมการแบร์นูลลี" ที่ https://MiniWebtool.com/th/เครื่องคำนวณสมการแบร์นูลลี/ จาก MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/
โดยทีมงาน miniwebtool อัปเดตเมื่อ: 14 มิถุนายน 2026
เครื่องมืออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง:
เครื่องคำนวณฟิสิกส์:
- เครื่องคำนวณไฟฟ้า
- เครื่องคิดเลขจลนศาสตร์
- เครื่องคำนวณความเร็ว ใหม่
- เครื่องคำนวณพลังงานจลน์ ใหม่
- เครื่องคำนวณแรง ใหม่
- เครื่องคำนวณความเร่ง ใหม่
- เครื่องคำนวณการเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ ใหม่
- เครื่องคำนวณโมเมนตัม ใหม่
- เครื่องคำนวณพลังงานศักย์ ใหม่
- เครื่องคำนวณงานและกำลัง ใหม่
- เครื่องคำนวณความหนาแน่น ใหม่
- เครื่องคำนวณแรงดัน ใหม่
- เครื่องคำนวณกฎของแก๊สอุดมคติ ใหม่
- เครื่องคำนวณแรงบิด ใหม่
- เครื่องคำนวณแรงม้า ใหม่
- เครื่องคำนวณการตกอย่างเสรี ใหม่
- เครื่องคำนวณจุดเดือด ใหม่
- เครื่องคำนวณปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ ใหม่
- เครื่องคำนวณค่าคงที่สปริง ใหม่
- เครื่องคำนวณคาบของลูกตุ้ม ใหม่
- เครื่องคำนวณแรงสู่ศูนย์กลาง ใหม่
- เครื่องคำนวณความเร็วเชิงมุม ใหม่
- เครื่องคำนวณโมเมนต์ความเฉื่อย ใหม่
- เครื่องคำนวณกฎของสเนลล์ ใหม่
- เครื่องคำนวณกฎของคูลอมบ์ ใหม่
- เครื่องคำนวณสนามไฟฟ้า ใหม่
- เครื่องคำนวณสมการเลนส์ ใหม่
- เครื่องคำนวณสนามแม่เหล็กของเส้นลวด ใหม่
- เครื่องคำนวณระยะเบรก ใหม่
- เครื่องคำนวณอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์ ใหม่
- เครื่องคำนวณระยะลำแสงไฟหน้า ใหม่
- เครื่องคำนวณเลขเรย์โนลด์ ใหม่
- เครื่องคำนวณสมการแบร์นูลลี ใหม่