คลื่นแสงต่างจากคลื่นเสียงหรือไม่เพราะเหตุใด

คลื่นเสียง (Sound wave) คือ คลื่นกล (Mechanical wave) ตามยาวที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ หรือ “แหล่งกำเนิดเสียง” ซึ่งต้องอาศัยตัวกลาง (Medium) ในการเคลื่อนที่

คลื่นเสียง สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ ไม่ว่าจะเป็นวัตถุของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ คลื่นเสียงนั้น มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับคลื่นอื่นๆ เช่น แอมพลิจูด (Amplitude) ความเร็ว (Velocity) หรือ ความถี่ (Frequency)

เสียง (Sound) คือ การถ่ายทอดพลังงานจากการสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียงผ่านโมเลกุลของตัวกลางไปยังผู้รับ โดยที่หูของเรานั้น สามารถรับรู้ถึงการสั่นสะเทือนของโมเลกุลเหล่านี้ได้ และได้ทำการแปลผลลัพธ์ออกมาในรูปของเสียงต่างๆ

การเคลื่อนที่ของคลื่นเสียง

เมื่อวัตถุเกิดการเคลื่อนที่หรือถูกกระทำด้วยแรงจากภายนอก ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนของโมเลกุลภายในวัตถุนั้น ซึ่งส่งผลไปยังอนุภาคของอากาศหรือตัวกลางที่อยู่บริเวณโดยรอบ  ก่อให้เกิดการรบกวนหรือการถ่ายโอนพลังงาน ผ่านการสั่นและการกระทบกันเป็นวงกว้างทำให้อนุภาคของอากาศเกิด “การบีบอัด” (Compression) เมื่อเคลื่อนที่กระทบกัน และ “การยืดขยาย” (Rarefaction) เมื่อเคลื่อนที่กลับตำแหน่งเดิม ดังนั้น คลื่นเสียง จึงเรียกว่า “คลื่นความดัน” (Pressure wave) เพราะอาศัยการผลักดันกันของโมเลกุลในตัวกลางในการเคลื่อนที่

ตัวกลาง (Medium) จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญต่อการได้ยินเสียง เพราะคลื่นเสียงเคลื่อนที่โดยอาศัยตัวกลางในการถ่ายทอดพลังงานเท่านั้น ส่งผลให้ในภาวะสุญญากาศ ซึ่งเป็นพื้นที่ว่างที่ไม่มีอนุภาคตัวกลางใดๆ คลื่นเสียงจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านไปได้

นอกจากนี้ สถานะและอุณหภูมิของตัวกลางยังเป็นตัวแปรสำคัญในการกำหนดความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงอีกด้วย ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว เสียงเคลื่อนที่ผ่านวัตถุของแข็งได้ดีกว่าของเหลวและก๊าซ

ตารางการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงผ่านตัวกลางทั้ง 3 สถานะ

ตัวกลาง

อุณหภูมิ (องศาเซลเซียส)

ความเร็ว (เมตรต่อวินาที)

อากาศ

0

331

อากาศ

20

343

ฮีเลียม

0

965

ไฮโดรเจน

20

1,286

ปรอท

25

1,450

น้ำ

25

1,493

น้ำทะเล

25

1,533

ยาง

–

60

ทองคำ

–

3,240

แก้ว

–

5,640

เหล็ก

–

5,960

เพชร

–

12,000

สมบัติของเสียง

การสะท้อน (Reflection) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงไปกระทบสิ่งกีดขวาง ส่งผลให้เกิดการสะท้อนกลับของเสียงที่เรียกว่า “เสียงสะท้อน” (Echo) ซึ่งโดยปกติแล้ว เสียงที่ผ่านไปยังสมองจะติดประสาทหูราว 0.1 วินาที ดังนั้นเสียงที่สะท้อนกลับมาช้ากว่า 0.1 วินาที ทำให้หูของเราสามารถแยกเสียงจริงและเสียงสะท้อนออกจากกันได้ นอกจากนี้ หากมุมที่รับเสียงสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบของเสียงจะส่งผลให้เสียงสะท้อนมีระดับความดังสูงที่สุดอีกด้วย

การหักเห (Refraction) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน หรือการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีอุณหภูมิต่างกัน ส่งผลให้อัตราเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของเสียงเปลี่ยนไป

การเลี้ยวเบน (Diffraction) คือ การเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางหรือเลี้ยวเบนผ่านช่องว่างต่างๆของเสียง โดยคลื่นเสียงที่มีความถี่และความยาวคลื่นมาก สามารถเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางได้ดีกว่าคลื่นสั้นที่มีความถี่ต่ำ

การแทรกสอด (Interference) เกิดจากการปะทะกันของคลื่นเสียงจากหลายแหล่งกำเนิด ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงที่ดังขึ้นหรือเบาลงกว่าเดิม หากคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย (ไม่เกิน 7 เฮิรตซ์) เมื่อเกิดการแทรกสอดกันจะทำให้เกิดเสียงบีตส์ (Beats)

แรง (Force, F) คือ สิ่งที่กระทำต่อวัตถุ แล้วทําให้วัตถุเปลี่ยนแปลงจากสภาพเดิม โดยอาจจะสัมผัสกับวัตถุหรือไม่สัมผัสวัตถุก็ได้ แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ มีทั้งขนาดและทิศทาง หน่วยของแรง คือ นิวตัน ( N ) ซึ่งแรงมีหลายชนิด ได้แก่

• แรงดึง ที่ทำให้วัตถุยืดออกหรือแยกจากกัน
• แรงอัดหรือแรงกด ที่ทำให้วัตถุถูกบีบตัว
• แรงบิด ที่ทำให้วุตถุบิดเป็นเกลียว
• แรงเฉือน ที่ทำให้วัตถุขนานกับแรงที่กระทำ

ซึ่งผลของแรงเมื่อกระทำต่อวัตถุจะเปลี่ยนสภาพนิ่ง ให้การเป็นเคลื่อนที่ไดเและมีความเร็ว ทำให้สิ่งที่กำลังเคลื่อนที่ เปลี่ยนทิศทางและเปลี่ยนอัตราเร็ว หรืออาจะเปลี่ยนสภาพรูปร่างไป

หมายเหตุ :

• แรงที่กระทำไปในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ จะทำให้วัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น
• แรงที่กระทำไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ จะทำให้วัตถุมีความเร็วลดลง

แรงลัพธ์คืออะไร มีวิธีการหายังไงบ้าง

แรงลัพธ์ คือ การรวมหรือผลบวกของแรงย่อยทั้งหมด มีขนาดจากจุดเริ่มต้นถึงหัวลูกศรของแรงสุดท้าย และมีทิศจากจุดเริ่มต้นถึงจุดสุดท้าย การหาแรงลัพธ์สามารถทำได้ 2 วิธี ได้แก่

มวล แรง และกฎการเคลื่อนที่

มวล ( mass ; m ) ของวัตถุ คือ ปริมาณที่บอกให้ทราบว่าวัตถุใดมีความเฉื่อยมากหรือน้อย มีหน่วยเป็นกิโลกรัม ( kg )

นํ้าหนัก ( Weight ; W) ของวัตถุ คือ แรงที่โลกดึงดูดวัตถุ และทิศลงในแนวดิ่ง มีหน่วยเป็นนิวตัน (N) โดยการคำนวณน้ำหนัก สามารถหาได้จากสูตร

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเกี่ยวกับแรงทำกระทำต่อวัตถุ การพิจารณาจะได้จากกฎของนิวตัน 3 ข้อ ได้แก่

1. การเคลื่อนที่ ข้อที่ 1 ของนิวตัน

“ถ้าแรงลัพธ์กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์ วัตถุนั้นจะคงสภาพอยู่นิ่ง หรือสภาพเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในแนวเส้นตรง นั่นคือ วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่”

∑F = 0

สำหรับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตัน มีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า กฎแห่งความแห่งความเฉื่อย (Law of Inertia) ซึ่งเป็นกฎที่ใช้อธิบายกฎการเคลื่อนที่ข้อ 1 จากคุณสมบัติที่ใช้ต้านต่อการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุนั่นเอง

หมายเหตุ กฎข้อที่ 1 ของนิวตันก็คือ กฎแห่งการดุลต่อการเลื่อนตำแหน่งนั่น มักจะถูกใช้ต่อไปในเรื่องสมดุลนั่นเอง

2. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน

“ถ้ามีแรงลัพธ์ที่ไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุจะทำให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ด้วยความเร่งซึ่งมีทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำขนาดความเร่งนี้จะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และแปรผกผันกับมวลของวัตถุ”

∑F = ma

3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน

“ถ้าแรงกิริยา (Action Force) กระทำต่อวัตถุย่อมทำให้เกิดแรงปฏิกิริยา (Reaction Force) ขึ้นโดยมีขนาดเท่ากับกิริยาแต่มีทิศตรงกันข้าม”

F action = F reaction

ทุกครั้งที่วัตถุสิ่งหนึ่งออกแรงกระทำต่อวัตถุอีกสิ่งหนึ่งวัตถุที่ถูกกระทำออกแรงโต้ตอบเสมอ เช่น ถ้าเรายืนอยู่บนสเก็ตแล้วใช้มือดันกำแพงกำแพงจะออกแรงผลักมือเราในทิศตรงกันข้ามทำให้เราเคลื่อนที่ถอยหลัง โดย

• แรงที่มากระทำต่อวัตถุเรียกว่าแรงกิริยา (Action Force)
• แรงที่โต้ตอบกับเราเรียกว่าแรงปฏิกิริยา (Reaction Force)
• ทั้งคู่รวมเรียกว่าแรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยา

หมายเหตุ :

• แรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยา จะเกิดได้ทั้งกรณีที่วัตถุสัมผัสกัน หรือไม่สัมผัสกันก็ได้
• แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยากระทำต่อวัตถุคนละก้อน เราจะหาลัพธ์ของแรงทั้งสองไม่ได้
• แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยามีขนาดเท่ากันเสมอ ไม่ว่าระบบจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ก็ตาม

แรงเสียดทาน (Friction)

แรงเสียดทาน คือ แรงที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัส 2 ผิว พยายามต่อต้านไม่ให้ผิวทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านกัน แรงเสียดทานมีผลต่อการเคลื่อนที่ คือ พยายามต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ ค่าของแรงเสียดทานจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับลักษณะของผิวสัมผัส แรงกดวัตถุลงบนพื้นสัมผัส และชนิดของวัตถุที่สัมผัส

แรงเสียดทาน แบ่งเป็น 2 ชนิด ได้แก่

• แรงเสียดทานสถิต เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุอยู่นิ่งจนถึงเริ่มต้นเคลื่อนที่
• แรงเสียดทานจลน์ เป็นแรงเสียดทานขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ซึ่งจะมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิต

สัมประสิทธิ์ความเสียดทาน คืออะไร

สัมประสิทธิ์ความเสียดทาน คือ อัตราส่วนของแรงเสียดทานต่อแรงปฏิกิริยาในแนว ตั้งฉากจากนิยามของสัมประสิทธิ์ความเสียดทาน โดยแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่

1. สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต คือ อัตราส่วนของแรงเสียดทานสถิตต่อแรงปฎิกิริยาในแนวตั้งฉาก
2. สัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ คือ อัตราส่วนของแรงเสียดทานจลน์ต่อแรงปฏิกิริยาในแนวตั้งฉาก

ตัวอย่างข้อสอบเรื่อง แรงและกฏการเคลื่อนที่

1. วัตถุอยู่ในสภาพนิ่ง เมื่อออกแรง 2 นิวตัน กระทำในแนวขนานกับพื้นราบเป็นเวลานาน 3 วินาที วัตถุก้อนนี้เคลื่อนไปได้ไกล 27 เมตร มวลของวัตถุเป็นเท่าใด

ก. 0.33 kg
ข. 0.66 kg
ค. 3.33 kg
ง. 6.66 kg

2. เมื่อตกต้นไม้ลงมากระทบพื้นจะรู้สึกเจ็บ เหตุที่เจ็บอธิบายได้ด้วยกฎทางฟิสิกส์ข้อใด

ก. กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน
ข. กฎข้อที่สองของนิวตัน
ค. กฎข้อที่สามของนิวตัน
ง. กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน

3. เมื่อเชื้อเพลิงของจรวดถูกเผาไหม้แล้วพ่นแก๊สออกไปทําให้เกิดแรงขับเคลื่อนจรวดคงตัว ความเร่งของจรวดจะเป็นอย่างไร

ก. มีขนาดลดลง เพราะเชื้อเพลิงเหลือน้อยลง
ข. มีขนาดมากขึ้น เพราะนํ้าหนักของจรวดลดลง
ค. มีขนาดเป็นศูนย์ เพราะแรงขับดันคงตัวทําให้ความเร็วคงที่
ง. มีขนาดคงตัว เพราะแรงขับดันคงตัวตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน

4. วางลังไม้บนกระบะรถบรรทุกที่หยุดนิ่ง ถ้ารถบรรทุกออกตัวด้วความเร่งมากกว่า 7 เมตร/(วินาที)2 ไปตามถนนราบ จะทําให้ลังไม้เริ่มไถลพอดี สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตระหว่างลังไม้กับกระบะรถบรรทุกมีค่าเท่าใด

ก. 0.5
ข. 0.6
ค. 0.64
ง. 0.7

5. ข้อใดต่อไปนี้สรุปเกี่ยวกับแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสคู่หนึ่งได้ถูกต้อง

ก. สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตมากกว่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์เสมอ
ข. แรงเสียดทานสถิตมีขนาดมากกว่าแรงเสียดทานจลน์เสมอ
ค. แรงเสียดทานสถิตมีขนาดน้อยกว่าแรงเสียดทานจลน์เสมอ
ง. มีคําตอบถูกมากกว่า 1 ข้อ

ฟิสิกส์ ม. ปลาย ต้องเรียนเรื่องอะไรบ้าง

การเรียนฟิสิกส์ ม.ปลาย ตั้งแต่ฟิสิกส์ ม.4 ฟิสิกส์ ม.5 หรือ ฟิสิกส์ ม.6 นอกจากเรื่องแรงและกฏการเคลื่อนที่ ที่จะต้องเจอแล้ว การเรียนวิชานี้ยังครอบคลุมไปถึงเรื่องอื่น ๆ ด้วย ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการเคลื่อนที่แนวตรง, การเคลื่อนที่แบบต่างๆ, กฎนิวตัน, โมเมนตัม, การหมุน, งานและพลังงาน, การเคลื่อนที่แนวโค้ง, การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย, สมดุลกล, คลื่นกล, คลื่นเสียง, คลื่นแสง, ของไหล, ความร้อน, ของแข็งและของไหล , ไฟฟ้าสถิต, ไฟฟ้ากระแสตรง, สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า, ไฟฟ้ากระแสสลับ, ฟิสิกส์อะตอม, ฟิสิกส์นิวเคลียร์ และอื่น ๆ ดังนั้น ใครที่กำลังเตรียมตัวจะเลือกเรียนสายวิทย์ หรือกำลังเรียนสายวิทย์อยู่ ก็จะต้องเจอกับการเรียนเรื่องต่าง ๆ เหล่านี้อย่างแน่นอน

คอร์สเรียน Private ตัวต่อตัว

เป็นคอร์สเรียนที่ผู้เรียนสามารถออกแบบการเรียนให้เหมาะกับตัวเองได้เป็นอย่างดี ไม่ว่าจะเรียนเพื่อติวสอบปลายภาค, ติวเพิ่มเกรด, กวดวิชาเข้ามหาวิทยาลัย ก็สามารถเลือกได้ตามแบบที่เราต้องการได้ด้วยหลักสูตรจำนวน 10 ชม. แต่หากใครที่พื้นฐานอ่อนหรืออยากมาเรียนเนื้อหาล่วงหน้าก็สามารถเพิ่มชั่วโมงเรียนให้เหมาะสมกับเราได้

คลื่นเสียงต่างจากคลื่นแสงหรือไม่เพราะเหตุใด

แสงกับเสียงเหมือนกันอย่างไร

คลื่นเสียงต่างจากคลื่นน้ำอย่างไร

นักเรียนวิทยาศาสตร์ใดเสนอแนวคิดว่าแสงเป็นอนุภาค และสามารถใช้แนวคิดนี้ในการอธิบายการสะท้อนและการ หักเหของแสงได้