แนวข้อสอบพื้นฐานวิศวกรรมศาสตร์
1. ประตูกั้นน้ำดังรูปมีขนาด 4´2 m2 กั้นน้ำสูง 3 m แรงดันที่กระทำต่อประตูน้ำจะเป็นเท่าไร
กำหนด ความหนาแน่นน้ำ = 103 kg/m2
ก. 160 kN ค. 200 kN
ข. 180 kN ง. 220 kN
ตอบ ก. 160 kN
เขียนรูปปริซึมของความดันได้ดังนี้
|
P1 = rgh1 = 103´10´1 = 10 kN/m2
P2 = rgh2 = 103´10´1 = 30 kN/m2
F คือ ปริมาตรปริซึม
F = (P1 + P2)´W´H
= (10 + 30)´4´2 = 160 kN
2. ลูกตุ้มมวล 0.5 kg ผูกเชือกยาว 25 cm แกว่งอยู่บนรถซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 5 m/s2 ในแนวราบ
จงหาคาบเวลาการแกว่งของลูกตุ้ม กำหนด g = 10 m/s2
ก. 0.1 p ค. 0.3 p
ข. 0.2 p ง. 0.4 p
ตอบ ค. 0.3 p
เนื่องจากความเร่งต่อลูกตุ้มมี 2 แนว คือ ตามแนวดิ่งโดย g และตามแนบราบโดย a
\จะได้ความเร่งรวมเป็น åa =
=
จากคาบการเคลื่อนที่ของลูกตุ้ม
T = 2p
= 2p
0.3 p
3.กล้องถ่ายรูปอันหนึ่งมีความยาวโฟกัสของเลนส์ 35 mm ถ้าต้องการถ่ายรูปเด็กคนหนึ่งสูง 150 cm โดยให้ขนาดของภาพบนฟิลม์เป็น 25 mm กล้องจะต้องอยู่ห่างจากเด็กเท่าไร
ก. 21ค.5 cm ค. 250 cm
ข. 230.5 cm ง. 270 cm
ตอบ ก. 21ค.5 cm
จากความสัมพันธ์ของอัตราส่วนขนาดวัตถุและอัตราส่วนระยะวัตถุ
=
=
\ s¢ =
จากความสัมพันธ์
=
+
=
+
\ s = 21ค.5 cm
4. เครื่องเป่าผมขนาด 1000 W 200 V นำมาใช้ในขณะที่ไฟตกลงเหลือ 200 V เครื่องเป่าผมจะให้กำลังไฟฟ้าเท่าไร
ก. 626 W ค. 826 W
ข. 726 W ง. 926 W
ตอบ ค. 826 W
P =
\ R = =
= 48.4 W
P¢ = =
826 W
5. แรง F มีขนาดและทิศทางคงที่ องค์ประกอบย่อยของแรงนี้ในแนวแกน x, y และ z คือ
–15N, 10N และ 15N ตามลำดับ กระทำบนปลอกอันหนึ่ง มวล 2 kg ให้เริ่มเคลื่อนที่จาก A ด้วยความเร็ว VA = -2 m/s ในแนวแกน x ไปตามหลอดโค้งผิวลื่น เมื่อถึง B จะมีความเร็ว เท่าไร ใช้ g = 10 m/s2
|
ก. ค.74 m/s ค. 5.43 m/s
ข. ง.85 m/s ง. 6.52 m/s
ตอบ ข. ง.85 m/s
ในที่นี้ Wext = WF =Fx(Dx)+Fy(Dy)+Fz(Dz)
= Fx(xB-xA) + Fy(yB-yA) + Fz(yB-yA)
= (-15) (0-0.6) + (10) (0.8-0) + (15) (0-0.5)
= 9.5 J
ที่ใช้ B ตั้งลบด้วย A เพราะ B เป็นจุดสุดท้าย A เป็นจุดเริ่มต้น ให้ระดับอ้างอิงอยู่บนระนาบ xy จะได้
o
Wext = (Ek + Ep)B - (Ek+Ep)A = WF
= m
-
m
-mgyA
หรือ 9.5 = (2)
-
(2)(2)2 - 2 (10) (0.5)
ได้ vB = ง.85 m/s
6. ธาตุ ก เมื่อปล่อยทิ้งไว้ในอากาศมวลของธาตุจะลดลง ดังสมการ M = Mo e-t / k โดยที่ Mo เป็นมวลของ ธาตุ ก ขณะเริ่มต้น, t เป็นเวลา และ k เป็นค่านิจ ถ้ามวลของธาตุ ก ที่เวลา k และ 2k ต่างกัน 100 กรัม จงหาค่ามวลของธาตุ ก ขณะเริ่มต้น กำหนดค่า e เท่ากับ ข.718
ก. 400 กรัม ค. 470 กรัม
ข. 430 กรัม ง. 520 กรัม
ตอบ ข. 430 กรัม
|
จากสมการ M = Mo e-t / k
พิจารณา ธาตุ ก. จะได้ t1 = k M1 = Mo e- tl / k
เมื่อ t1 = k ได้
M1 = Mo e- k /k
M1 = Mo e-1 ______(1)
พิจารณาธาตุ ก t2 = 2k
M2 = Mo e-2 ______(2)
(1) – (2) Þ M1 - M2
= Mo ( e-1 - e-2)
100 = Mo ( )
100 = (
)
Mo =
=
= 430.0 g
7. ถ้าความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลเท่ากับ 105 พาสดาล จงหาค่าความดันเกจที่ยอดเขาหิมาลัยซึ่งสูง 10,000 เมตร โดย สมมุติว่าอากาศมีความหนาแน่นคงที่เท่ากับ 1 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร กำหนดค่า g = 10 m/s2
ก. –100 kPa ค. 100 kPa
ข. 0 kPa ง. 200 kPa
ตอบ ก. –100 kPa
|
จากรูปเราพิจารณาความดัน ณ ตำแหน่งต่าง ๆ ได้
PA = PC
PB + rgh = PC
PB = PC - rgh
แต่ PC = Pa
\ P เกจ ณ B = PB - Pa
\ = (PC - rgh) - Pa
= - rgh
= -(1) (10) (10,000)
= -105 Paecal
\ P เกจ ณ B = -100 K.Pa
8. จากรูป วัตถุ A = 80 N วัตถุ B = 100 N และสัมประสิทธิ์ของความเสียดทานระหว่างพื้นเอียงกับวัตถุ A และ วัตถุ B เท่ากับ 0.6 และ 0.8 ตามลำดับถ้าออกแรง P จนวัตถุเริ่มจะขยับ จงหาค่าแรงเสียดทานสถิตที่เกิดระหว่างผิววัตถุ A กับพื้นเอียงว่ามีค่าเท่าใด
|
|
|
ข. 12 N ง. 24 N
ตอบ ค. 24 N
เมื่อออกแรง P จนวัตถุ A เริ่มจะขยับลง และ วัตถุ B เริ่มจะขยับขึ้น
พิจารณาแรงกระทำที่วัตถุ A ยังอยู่ในสภาวะสมดุล
åFy = 0
N – mg cos 30° = 0
N = mg cos 30°
N = 80 ´
= 40 N
จาก fs = mN = 0.6 ´ 40 = 24
N
|
|
|
|
|
|
|
![]() |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ก. 21 ค. 23
ข. 22 ง. ข้อมูลไม่เพียงพอ
ตอบ ค. 23
เพราะว่า w1 =
, w2 =
\ มุมระหว่าง w1 และ w2 = มุมระหว่าง u และ v
จากสูตร u × v = cosq
![]() |
![]() |
||
จะได้ว่า cosq = =
×
=
×
= 1
cosq = ×
= 1
จากสูตร
×
=
cosq ; (cosq = 1)
×
= 1
+
=
2 +
2 + 2 ×
×
\ 2 +
2 =
+
-2 ×
×
2 +
2 = (5)2 – 2(1) = 23
10. ชายคนหนึ่งหนัก 60 กิโลกรัม แต่เมื่อชั่งขณะที่ตาชั่งอยู่บนล้อเลื่อนที่กำลังเคลื่อนที่ลงตามพื้นเอียงปรากฏว่าตาชั่งอ่านค่า 45 กิโลกรัมเท่านั้นจงหาว่ามุม qของพื้นเอียงมีค่าเท่าใด
|
ก. 45 องศา ค. 37 องศา
ข. 30 องศา ง. 53 องศา
ตอบ ข. 30 องศา
ก. หาว่าระบบ (ล้อเลื่อน + ตาชั่ง + คน) เคลื่อนลงตามพื้นเอียงด้วยความเร่งเท่าใดโดยให้ มวลรวมทั้งหมดเป็น M และเสมือนมวล M ไถลลงบนพื้นเอียง (เกลี้ยง) ด้วยความเร่ง a
|
åFX = Mg sin q = Ma
\ a = g sin q ….(1)
ข. พิจารณาคนและตาชั่งขยับลงตามแนวดิ่ง ด้วยความเร่ง ay = ?
|
โดยที่แรงกระทำที่คนมี 2 แรง คือ
|
|||
![]() |
|||
mg = แรงดึงดูดของโลก
R = แรงที่พื้นตาชั่งกระทำที่เท้าคน
åFy = mg – R = may
R = mg – may
= mg – mg sin2 q
\ 45 g = 60g – 60g sin2 q
60g sin2 q = 15g
sin2 q = = 0.25
\ sin q = 0.5
q = 30°
11. ท่อนไม้มวล M = 0.5 kg แขวนไว้ด้วยเชือกยาว 2 เมตร เมื่อยิงลูกปืนด้วยกระสุนมวล m = 0.02 kg ในแนวระดับให้เจาะท่อนไม้ ด้วยอัตราเร็ว 100 m/sec ปรากฏว่ากระสุนทะลุท่อนไม้ออกไปด้วยอัตราเร็ว 50 m/sec จงหาว่าท่อนไม้จะเริ่มแกว่งขึ้นด้วยอัตราเร็วเท่าใด
|
ก. 4 m/s ค. ง.5 m/s
ข. ข.5 m /s ง. 2 m/s
ตอบ ง. 2 m/s
โมเมนตัมก่อนชน = mu1 + Mu2
= (0.02 ´ 100) + 0
= 2 N × sec
โมเมนตัมหลังชน = mv1 + Mv2
= (0.02 ´ 50) + (0.5 ´ v2)
= 1 + 0.5v2
จาก กฎอนุรักษ์โมเมนตัมได้
1 + 0.5v2 = 2
v2 = = 2 m/sec