ดาเนียล แบร์นูลลี่ ผู้คนพบความจริงเกี่ยวกับของไหล..
Cr. Pinterest
เคยแปลกใจหรือไม่ว่าทำไมเครื่องบินถึงบินได้ อะไรทำให้มันลอยอยู่บนท้องฟ้า ? แล้วปรากฎการณ์นี้มีที่มาอย่างไร ?
เบื้องหลังปรากฏการณ์นี้เป็นกฎทางฟิสิกส์ ถูกค้นพบโดยนักคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ ในช่วงต้นของศตวรรษที่ 18 และกฎที่ว่านี้ก็สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้จริงในชีวิตประจำวัน ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน
นักคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ที่ว่า คือ ดาเนียล แบร์นูลลี (Daniel Bernoulli) เขาเกิดเมื่อ 29 มกราคม ปี 1700 ที่ Groningen ประเทศเนเธอแลนด์ และพ่อของเขาก็สอนคณิตศาสตร์อยู่ที่นั่น
เมื่อดาเนียลมีอายุได้ 5 ขวบ ครอบครัวก็ต้องย้ายกลับมาที่เมืองเกิด Basel สวิสเซอร์แลนด์
ในช่วงวัยเด็ก พ่อเป็นคนสอนคณิตศาสตร์ให้กับดาเนียล ในไม่ช้าดาเนียลก็แสดงให้เห็นว่าเขามีพรสวรรค์ทางคณิตศาสตร์
แต่พ่อของดาเนียลไม่ต้องการให้เป็นนักคณิตศาสตร์ แค่ต้องการให้เรียนไว้เพื่อสืบทอดธุกิจของครอบครัว ซึ่งเดิมทีแล้วตระกูลแบนูลลี่เป็นตระกูลพ่อค้าที่ร่ำรวยมาก่อน
ท้ายที่สุดแล้วดาเนียลก็ได้เข้าเรียนมหาวิทยาลัย โดยที่พ่อของเขาอนุญาติให้เรียนอะไรก็ได้แต่ไม่ใช่คณิตศาสตร์ และแล้วดาเนียลก็ได้เข้าไปศึกษาเกี่ยวกับยาในช่วงแรก
ด้วยความที่ดาเนียลเป็นคนใฝ่รู้ จึงศึกษาบันทึกของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ วิลเลี่ยม ฮาร์วี่ (William Harvey) เกี่ยวกับหัวใจและระบบไหลเวียนโลหิต ที่ฮาร์วี่ได้อธิบายการทำงานของระบบไหลเวียนโลหิตไว้เป็นครั้งแรก
จุดเริ่มต้นของการค้นพบ คือ ดาเนียลได้พัฒนาต่อยอดเรื่องที่เขาสนใจเป็นพิเศษจากบันทึกดังกล่าว นั่นคือ การศึกษาพฤติกรรมของของเหลว
หลังจากจบการศึกษา ดาเนียลได้เขียนผลงานการทดลองทางคณิตศาสตร์ไว้มากมาย ในผลงานที่เขาเขียนนั้นมีแบบฝึกหัดทางคณิคศาสตร์ และสิ่งที่น่าสนใจ คือ ผลการศึกษาเกี่ยวกับการไหลของกระแสน้ำ
ดาเนียล แบนูลลี่ ได้ศึกษาและวิเคราะห์การไหลของน้ำ จากรูที่เจาะไว้ข้างภาชนะที่บรรจุน้ำเอาไว้
เขาสังเกตุให้ความเร็วของน้ำที่ไหลนั้นจะขึ้นอยู่กับความสูงของของไหล เขาอธิบายได้ว่า "ความเร็วของน้ำที่ปล่อยออกมาจากระดับความสูงเดียวกันจะใช้พลังงานเท่ากัน"
ในกรณีของน้ำความดันจะแปรสภาพไปเป็นพลังงานกล "ถ้าน้ำไหลจากที่สูง ความดันและอัตราการไหลจะต่ำ" และ "ถ้าน้ำไหลจากที่ต่ำความดันและอัตราการไหลจะสูง"
ดาเนียล ค้นคว้าวิจัยในเรื่องนี้ และนำไปเผยแพร่ในปี 1724 จนทำให้เขานั้นเป็นคนที่มีชื่อเสียงในแวดวงคณิตศาสตร์
ต่อมา เขาได้รับจดหมายจากราชนี วิคทอรี แคทเทอรีน เสนอให้เขาเป็นศาสตราจารย์ทางด้านคณิตศาสตร์ ในเซนต์ ปีเตอร์เบิร์ก สิ่งเดียวที่ราชินีต้องการให้เขาใช้ความรู้และทักษะที่มี สร้างน้ำตกและน้ำพุภายในพระราชวัง ไม่นานน้ำตกและน้ำพุก็พุดขึ้นในราชวังทั่วทั้งยุโรป
เขามาถึงเซนต์ ปีเตอร์เบิร์ก ในปี 1725 เขาได้ออกแบบระเบียงน้ำขึ้นตามการทดลองของแรงดันน้ำและอัตตราการไหลในเซนปีเตอร์เบิร์ก ประเทศรัสเซีย
ในช่วงเวลาที่เขาอยู่ที่นี่ เขาได้สร้างผลงานทางฟิสิกส์และคณิตศาสตร์สำคัญ ๆ ไว้มากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่อง"ลักษณะการไหลของของเหลว"
ในครั้งแรกเขาได้ทดลองกับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดต่าง ๆ เขาพบว่า "ความเร็วในการไหลของน้ำเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดของท่อเล็กลง" ในต่อมาการทดลองนี้ทำให้เขาได้รู้ว่า "อัตตราการใหลของน้ำไม่ว่าท่อจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันแค่ไหน ก็จะมีอัตราการไหลเท่ากัน"
ความเร็วของน้ำต้องเพิ่มขึ้นในช่วงของท่อที่แคบลงเพื่อส่งน้ำที่อัตราการไหลในปริมาณเดียวกันให้ไหลผ่านไปได้ เขาคิดว่า ตามกฎอนุรักษ์พลังงานแล้ว ความเร็วที่เพิ่มขึ้นนี้ต้องมีแรงผลักซึ่งมาจากที่ไหนสักแห่ง และพลังงานบางส่วนต้องถูกตัดทอนให้เหลือน้อยลง
จากนั้นดาเนียลได้ศึกษาแรงดันกับการเคลื่อนที่ของของเหลว ผลของการศึกษาเขาพบว่า " ความดันเพิ่มขึ้น เมื่อความเร็วลดลง และ ความเร็วเพื่มขึ้น เมื่อความดันลดลง" เขาได้ค้นพบความเชื่อมโยงกันระหว่างอัตราการไหลและความดันในของเหลว สมการของเขาคือผลลัพธ์ความสัมพันธ์ของทั้งสองปัจจัยซึ่งเป็นการอธิบายกฎอนุรักษ์พลังงานสำหรับการเคลื่อนที่ของของเหลว ที่ใช้กันมาจนถึงปัจจุบัน
Cr. engneerarab.blogspot.com
นอกจากนี้ เขายังได้ค้นพบอุปกรณ์ทางการแพทย์ เขาใช้มันในการศึกษาความดันโลหิต ในการทดลองเขาใช้หลอดแก้วฝาเปิดทั้งสองด้านแทงเข้าไปในเส้นเลือดของเขาและสังเกตุเลือดในหลอดแก้วทดลอง (เขาสนใจและสงสัยมานานแล้วตั้งแต่การศึกษาบันทึกของ วิลเลี่ยม ฮาร์วี่)
เขาค้นพบว่า " ถ้าเลือดไหลขึ้นช้าแสดงว่าความดันสูง ถ้าเลือดไหลขึ้นเร็วแสดงว่าความดันต่ำ " ซึ่งแสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์เหมือนกับสิ่งที่เขาค้นพบในการทดลองกับน้ำ
ในปี 1733 หลังจากอยู่ในเซนปีเตอร์เบิร์กได้ 8 ปี เขาตัดสินใจกลับบ้านเกิดที่ Basel แต่ก่อนกลับเขาได้มอบสำเนาผลงานชิ้นเอกของเขาให้กับสถาบันในเซนปีเตอร์เบิร์ก มีชื่อว่า "Hydrodynamica sive de viribus et motibus fluidorum commentaril" แปลเป็นภาษาไทยอย่างเข้าใจได้ง่าย ๆ ว่า "หลักอุทกพลศาสตร์หรือความเห็นเกี่ยวกับแรงดันและการเคลื่อนที่ของของเหลว"
Cr. Sophiararebooks.com
นี้เป็นครั้งแรกที่คำว่า อุทกพลศาสตร์ ถูกนำมาใช้ ดาเนียลแบนูลลี่ได้ให้กำเนิดฟิสิกส์สาขาใหม่ขึ้น
ในระหว่างทางกลับบ้าน ดาเนียลได้รับจดหมายเสนอตำแหน่งศาตราจาย์ด้านกายวิภาคให้กับเขาในมหาวิทยาลัยใน Basel
เมื่อได้เป็นศาสตราจาย์ด้านกายวิภาค ดาเนียล ได้สอนเรื่องกลไกการทำงานของหัวใจมนุษย์ หลังจากนั้นไม่นานชื่อของเขายังถูกจารึกว่าเป็นผู้ค้นพบ "อุทกพลศาสต์" หรือกลศาสตร์ของไหลในปัจจุบัน
อุทกพลศาสตร์ของดาเนียลอธิบายปรากฏการณ์ไว้หลายอย่าง ตัวอย่างการนำไปประยุกต์ใช้ เช่น ในเมื่อน้ำและอากาศเป็นของไหลเหมือนกัน จึงนำไปใช้ในการออกแบบเครื่องบิน ปีกจะถูกออกแบบให้อากาศด้านบนปีกไหลเร็วกว่าด้านล่าง ผลที่ตามมาคือปีกด้านบนมีความดันน้อย แต่ปีกด้านล่างมีความดันมากกว่า ส่งผลให้เกิดแรงยกตัวขึ้น เครื่องบินก็สามารถที่จะบินไปข้างหน้าได้
ปีกของเครื่องบินกับการไหลของอากาศ
ทำให้เข้าใจได้ง่ายขึ้นโดยการนำเศษกระดาษยาว ๆ แผ่นบาง ๆ มา 1 แผ่น ซึ่งด้านนึงห้อยลงด้านล่าง หลังจากนั้นใช้ปากเป่าบริเวณด้านบนของกระดาษ จากกระดาษที่ห้อยอยู่ ผลที่ได้คือกระดาษจะลอยตัวขึ้นในแนวระนาบ
ในปี 1750 ดาเนียลมได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ใน Basel การสอนของเขาเป็นที่สนใจของนักศึกษาทั่วยุโรปและเป็นที่ยอมรับจากกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ เขาสอนอยู่ที่ Basel จนกระทั้งอายุ 76 ปี ไม่มีลูก ไม่ได้แต่งงาน และเสียชีวิตที่นั่น ในวันที่ 17 มีนาคม ปี 1782 ในวัย 82 ปี
ในวงการวิทยาศาสตร์ และ วิศวกรรม ชื่อของเขารู้จักและมีชื่อเสียงในนาม "สมการแบร์นูลลี" สมการที่สร้างประโยชน์มากมายในชีวิตประจำวัน
ติดตามความรู้ดี ๆ รู้ไว้ไม่เสียหายได้ที่
Reference
- 27
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
