แนวข้อสอบ กว. Fluid Mechanics พร้อมเฉลย

หัวข้อ “Fluid Mechanics” เป็นส่วนหนึ่งของการสอบใบอนุญาตภาคีวิศวกร (กว.) บน TUE.expert มีข้อซ้อมหัวข้อนี้ 25 ข้อ อยู่ใน 1 ชุดซ้อม ด้านล่างคือตัวอย่าง 5 ข้อ พร้อมเฉลยและคำอธิบาย ลองตอบเองก่อน แล้วกด “ดูเฉลย” ใต้แต่ละข้อเพื่อตรวจคำตอบ

ตัวอย่างข้อสอบ Fluid Mechanics 5 ข้อ

1. 1. น้ำที่อุณหภูมิ 20°C (ความหนืดจลนศาสตร์ ν = 1.0×10^-6 m2/s) ไหลในท่อกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 mm ด้วยความเร็วเฉลี่ย 0.03 m/s จงหาเลขเรย์โนลด์และระบุลักษณะการไหล

   • A. Re = 750 การไหลแบบราบเรียบ (laminar)
   • B. Re = 750 การไหลแบบปั่นป่วน (turbulent)
   • C. Re = 7500 การไหลแบบปั่นป่วน (turbulent)
   • D. Re = 75000 การไหลแบบปั่นป่วน (turbulent)
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — Re = 750 การไหลแบบราบเรียบ (laminar)

   Re = VD/ν = (0.03×0.025)/(1.0×10^-6) = 750 ซึ่งน้อยกว่าค่าวิกฤต 2300 จึงเป็นการไหลแบบราบเรียบ ผู้ที่ลืมแปลงหน่วยเส้นผ่านศูนย์กลางจาก mm เป็น m มักคำนวณ Re สูงเกินจริงและสรุปผิดว่าเป็นการไหลแบบปั่นป่วน

2. 2. ถังเปิดสู่บรรยากาศบรรจุน้ำมัน (ความถ่วงจำเพาะ 0.85) ลึก 2 m วางทับอยู่บนชั้นน้ำ (ความหนาแน่น 1000 kg/m3) ลึก 3 m โดยของเหลวทั้งสองไม่ผสมกัน กำหนด g = 9.81 m/s2 จงหาความดันเกจที่ก้นถัง

   • A. 29.4 kPa
   • B. 16.7 kPa
   • C. 46.1 kPa
   • D. 55.9 kPa
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ C — 46.1 kPa

   ความดันที่ก้นถังคือผลรวมความดันจากทั้งสองชั้น คือ ρน้ำมัน×g×hน้ำมัน บวก ρน้ำ×g×hน้ำ ได้ประมาณ 16.7+29.4 = 46.1 kPa ผู้ที่คิดเฉพาะชั้นน้ำหรือชั้นน้ำมันชั้นเดียวจะได้คำตอบ B หรือ A ซึ่งไม่ครบทุกชั้นของเหลว

3. 3. ท่อนไม้ทรงกระบอกเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2 m สูง 0.4 m ลอยตัวในแนวดิ่งอยู่ในน้ำโดยจมลึกลงไป 0.28 m กำหนดความหนาแน่นน้ำ 1000 kg/m3 จงหาความหนาแน่นของเนื้อไม้

   • A. 560 kg/m3
   • B. 700 kg/m3
   • C. 800 kg/m3
   • D. 875 kg/m3
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ B — 700 kg/m3

   จากสมดุลแรงลอยตัว น้ำหนักของทุ่นเท่ากับแรงลอยตัว จึงได้ ρไม้/ρน้ำ เท่ากับสัดส่วนความลึกที่จม คือ 0.28/0.4 = 0.7 ดังนั้น ρไม้ = 700 kg/m3 ผู้ที่ใช้สัดส่วนความสูงที่โผล่พ้นน้ำ 0.12/0.4 แทนจะได้คำตอบผิดอย่างตัวเลือก A

4. 4. น้ำไหลผ่านท่อตรงยาว 250 m เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.15 m ด้วยความเร็วเฉลี่ย 1.5 m/s หากสัมประสิทธิ์ความเสียดทาน f = 0.02 และ g = 9.81 m/s2 จงหาการสูญเสียเฮดเนื่องจากความเสียดทานตามสมการดาร์ซี-ไวส์บาค

   • A. 1.91 m
   • B. 3.82 m
   • C. 5.73 m
   • D. 7.64 m
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ B — 3.82 m

   hf = f×(L/D)×(V2/2g) = 0.02×(250/0.15)×(1.5²/(2×9.81)) ≈ 3.82 m ผู้ที่คำนวณอัตราส่วน L/D ผิดพลาดครึ่งหนึ่งหรือใช้เส้นผ่านศูนย์กลางแทนรัศมีผิดจุดจะได้ค่าต่ำเกินจริงอย่างตัวเลือก A

5. 5. เครื่องวัดความหนืดแบบทรงกระบอกร่วมแกน (concentric cylinder viscometer) มีทรงกระบอกในรัศมี 0.05 m ความยาวจุ่มในของไหล 0.10 m หมุนด้วยความเร็ว 300 rpm ช่องว่างระหว่างทรงกระบอกในกับทรงกระบอกนอกเท่ากับ 0.5 mm วัดแรงบิดต้านทานได้ 0.0493 N·m หากสมมติการไหลในช่องว่างแคบเป็นเชิงเส้น จงหาความหนืดของของไหล

   • A. 0.005 Pa·s
   • B. 0.01 Pa·s
   • C. 0.02 Pa·s
   • D. 0.05 Pa·s
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ B — 0.01 Pa·s

   ความเร็วผิวทรงกระบอกใน V = ωR ≈ 1.571 m/s แรงเฉือนจากแรงบิด τ = แรงบิด/(2πR²L) ≈ 31.4 Pa จากนั้นหาความหนืดจาก τ = μV/ช่องว่าง ได้ μ ≈ 0.01 Pa·s ผู้ที่ลืมหารด้วยพื้นที่ผิวสัมผัส 2πRL เมื่อหาความเค้นเฉือนจากแรงบิดมักคำนวณผิดพลาดและได้ค่าอื่น

ชุดซ้อมที่มีหัวข้อ Fluid Mechanics

• กว. ภาคีวิศวกรเครื่องกล หมวดวิชาเฉพาะ — ชุดจำลองสอบเต็ม 100 ข้อ100 ข้อ
  ฿159

หัวข้ออื่นในแนวข้อสอบ กว.