คลื่นกล
-การจำแนกคลื่นกล
-คลื่นกับการส่งผ่านพลังงาน
-คลื่นบนเส้นเชือกและผิวน้ำ
-ส่วนประกอบของคลื่น
-อัตราเร็วของคลื่น
-การบอกตำแหน่งของการเคลื่อนที่
-ถาดคลื่น
-หน้าคลื่น
-คลื่นดลและคลื่นต่อเนื่อง
-การซ้อนทับของคลื่น
-สมบัติของคลื่น
-การสะท้อนของคลื่น
-การหักเหของคลื่น
-การแทรกสอดของคลื่น
-คลื่นนิ่ง
-การสั่นพ้อง
-การเลี้ยวเบนของคลื่น
-สมบัติของคลื่น
คลื่น (Wave) คือปรากฏการที่เกิดจากการรบกวนแหล่งกำเนิด หรือตัวกลาง
เกิดการสั่นสะเทือน ทำให้มีการแผ่หรือถ่ายโอนพลังงานจากการสั่นสะเทือนไป
ยังจุดต่าง ๆ โดยที่ตัวกลางนั้นไม่มีการเคลื่อนที่ไปกับคลื่น
2. คลื่นสามารถเคลื่อนที่ ได้ 2 ลักษณะคือ
1. คลื่นที่อาศัยตัวกลาง ได้แก่ คลื่นกล หรือคลื่นยืดหยุ่น
(Mechanical Wave หรือ Elastic Wave) คือ เช่น คลื่นเสียง, คลื่นน้ำ,
คลื่นในเส้นเชือก เป็นต้น
2. คลื่นที่ไม่อาศัยตัวกลาง ได้แก่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
(Electromagnetic Wave ) เป็น คลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่
เช่น คลื่นแสง, คลื่นวิทยุ เป็นต้น
3. คลื่นกลหมาย ถึง คลื่นที่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ โดยตัวกลาง
จะเกิดการสั่นทำให้เกิดการส่งผ่านพลังงานจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง
4. คลื่นตามยาว คือ คลื่นที่ทำให้อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่าน
มีการเคลื่อนที่ไปกลับในทิศทางที่เดียวกันกับทิศทางการเคลื่อนของคลื่น
เช่น คลื่นเสียง, คลื่นในสปริง เป็นต้น
5. คลื่นตามขวาง คือ คลื่นที่ทำให้อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่าน
มีการเคลื่อนที่ไปกลับในทิศทางที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนของคลื่น
เช่น คลื่นน้ำ, คลื่นในเส้นเชือก เป็นต้น
6. องค์ประกอบของคลื่นได้แก่ ภาพแสดงส่วนประกอบต่าง ๆ
ของคลื่นตามขวาง
ก. สันคลื่น ( Crest ) คือ ตำแหน่งสูงสุดของคลื่น จากภาพ คือจุด B และ F
ข. ท้องคลื่น (Trough) คือ ตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น จากภาพ คือจุด D
ค. การกระจัด ( Displacement , d) คือ ระยะทางตั้งฉากที่วัดจากตำแหน่งสมดุลไปยังตำแหน่งบนคลื่นมีเครื่องหมายเป็น + และ - แทนทิศทางการกระจัด
ง. แอมพลิจูด ( Amplitude ,A) คือ ระยะการกระจัดที่วัดจากแนวสมดุลไปยังตำแหน่งสูงสุดหรือต่ำสุดของคลื่น จากภาพ แอมพลิจูก คือ D
จ. ความยาวคลื่น ( Wave length ) คือ ระยะห่างระหว่างตำแหน่ง (เฟส) หนึ่งถึงตำแหน่งหนึ่งที่ตรงกันของคลื่นลูกถัดไป ซึ่งวัดได้จากจุดเริ่มต้นของคลื่นถึงจุดสุดท้ายของคลื่น จากภาพคือระยะ A
ช่วงความยาว 1 ลูกคลื่นหมาย ถึงระยะที่วัดจากสันคลื่นถึง สันคลื่น
หรือระยะที่วัดจากท้อคลื่นถึงท้องคลื่น ตามภาพคือ ระยะAFและ DI เช่นกัน
หมายถึง ระยะ BGและ EJ ด้วย
7. ความสัมพันธ์ ระหว่างความยาวคลื่น ความเร็วและความถี่คือ
V = λ /T หรือ V = f λ
8. ความสัมพันธ์ ระหว่างคาบและความถี่คือ
9. คุณสมบัติของคลื่นได้แก่
1.การสะท้อน (reflection)
2. การหักเห (refraction)
3.การเลี้ยวเบน (diffraction) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง
ทำให้คลื่นส่วนหนึ่งอ้อมบริเวณของสิ่งกีดขวางแผ่ไปทางด้านหลัง
ของสิ่งกีดขวางนั้น
4. การแทรกสอด (interference) เกิดจากคลื่นสองขบวนที่เหมือนกันทุก
ประการเคลื่อนที่มาพบกัน แล้วเกิดการซ้อนทับกัน ถ้าเป็นคลื่นแสงจะเห็น
แถบมืดและแถบสว่างสลับกัน ส่วนคลื่นเสียงจะได้
10. หลักการของคุณสมบัติการสะท้อนคือ เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบ
สิ่งกีดขวาง แล้วเปลี่ยนทิศทางกลับสู่ตัวกลางเดิม
11. สัตว์ในธรรมชาติที่ใช้หลักการคุณสมบัติการสะท้อนได้แก่ ค้างคาว โลมา
12. การหักเหจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อ เมื่อ คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่ต่างกัน
แล้วทำให้อัตราเร็วเปลี่ยนไป
13. การเกิดฟ้าแลบโดยไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องมีสาเหตุมาจาก มีการหักเห
ของคลื่นขณะเคลื่อนที่ผ่านอากาศก่อนที่จะมาถึงหูเรา
14. การเลี้ยวเบนหมายถึง คลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง ทำให้คลื่น
ส่วนหนึ่งอ้อมบริเวณของสิ่งกีดขวางแผ่ไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวางนั้น
15. การแทรกสอดหมายถึง คลื่นสองขบวนที่เหมือนกันทุกประการ
เคลื่อนที่มาพบกัน แล้วเกิดการซ้อนทับกัน ถ้าเป็นคลื่นแสงจะเห็นแถบมืด
และแถบสว่างสลับกัน ส่วนคลื่นเสียงจะได้
16. การแทรกสอดมี 2 ลักษณะคือ
1 การสอดแทรกแบบหักล้าง
2 การสอดแทรกแบบเสริมกัน
17. การแทรกสอดแบบหักล้างกันเกิดจาก คลื่นสองกระบวน
มีเฟสตรงข้ามกัน180 องศาเคลื่อนเข้าหากันในทิศทางตรงกันข้าม
หรือ สอดแทรกกัน
18. การแทรกสอดแบบเสริมกันเกิดจาก คลื่นสองกระบวนมีเฟสตรงกัน
เคลื่อนเข้าหากันในทิศทางตรงกันข้าม
หรือ สอดแทรกกันพอดี
19. เมื่อคลื่นจากแหล่งกำเนิด 2 แหล่งที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย
เคลื่อนที่มาพบกันจะเกิดปรากฏการณ์ที่ เรียนว่า บีตส์
และมี ลักษณะเป็นเสียงดังค่อย ดังค่อยสลับกันไป
20. นักดนตรีใช้หลักการของบีตส์มาใช้ สำหรับการ
ตั้งเสียงเครื่องดนตรีให้ตรงกัน
เรื่องคลื่นลักษณะของคลื่นเสียง
ธรรมชาติของคลื่นเสียง การได้ยิน
จุดประสงค์การเรียนรู้/ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง
มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการเกิด ลักษณะของคลื่นเสียง
ธรรมชาติของคลื่นเสียง การได้ยิน
1. คลื่นเสียงเกิดจาก คลื่นเสียง เป็น คลื่นตามยาวซึ่งหู
ของคนเราสามารถได้ยินเสียงได้ โดยคลื่นนี้มีความถี่
ตั้งแต่ประมาณ 20 Hz ถึง 20,000 Hz ความถี่เสียงในช่วงนี้เรียกว่า
audio frequency
เสียงที่คนเราสามารถได้ยินแต่ละเสียงอาจเหมือนกันหรือแตกต่างกัน
ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของเสียงซึ่งมีอยู่ 3 ข้อ คือ
1. ความดัง (Loundness) หมายถึง ความรู้สึกได้ยินของมวลมนุษย์ว่า
ดังมากดังน้อย ซึ่งเป็นปริมาณที่ไม่อาจวัดด้วยเครื่องมือใด ๆ ได้โดยตรง
ความดังเพิ่มขึ้นตามความเข้มเสียง ความรู้สึกเกี่ยวกับความดังจะ
เป็นสัดส่วนโดยตรงกับระดับความเข้มเสียง โดยถ้า I แทนความเข้มเสียง
ความดังของเสียงจะแปรผันโดยตรงกับ log I หรืออาจกล่าวได้ว่า
ความดังก็คือระดับความเข้มเสียงนั่นเอง
หูของคนสามารถรับเสียงที่มีความดังน้อยที่สุดคือ 0 dB
และมากที่สุดคือ 120 dB
2. คุณภาพของเสียง (quality) หมายถึง คุณลักษณ์ของเสียง
ที่เราได้ยิน เมื่อเราฟังเพลงจากวงดนตรีวงหนึ่งนั้น เครื่องดนตรี
ทุกชนิดจะเล่นเพลงเดียวกัน แต่เราสามารถแยกได้ว่า
เสียงที่ได้ยินนั้นมาจากดนตรีประเภทใด เช่น มาจากไวโอลิน
หรือเปียโน เป็นต้นการที่เราสามารถแยกลักษณะของเสียงได้นั้น
เพราะว่าคลื่นเสียงทั้งสองมีคุณภาพของเสียงต่างกัน
คุณภาพของเสียงนี้ขึ้นอยู่กับ จำนวนโอเวอร์โทนที่เกิดจาก
แหล่งกำเนิดเสียงนั้น ๆ และแสดงออกมาเด่น จึงไพเราะต่างกัน
นอกจากนี้คุณภาพของเสียงยังขึ้นกับ ความเข้มของเสียงอีกด้วย
3. ระดับเสียง (pitch) หมายถึง เสียงที่มีความยาวคลื่น
และความถี่ต่างกัน โดยเสียงที่มีความถี่สูงจะมีระดับเสียงสูง
ส่วนเสียงที่มีความถี่ต่ำจะมีระดับเสียงต่ำ
2. คลื่นเสียงเป็นคลื่น ตามยาว มี ลักษณะ การเคลื่อนที่
ของอนุภาคตัวกลาง ไปในทิศทางเดียวกับ การเคลื่อนที่ของคลื่น.
3. จากลักษณะของรูปคลื่นไซน์ ส่วนอัดหมายถึง
ส่วนที่ค่าของ sin เป็นบวก
ส่วนขยายหมายถึง ส่วนที่ค่าของ sin เป็นลบ
4. ช่วงความถี่ที่มนุษย์สามารถรับรู้ได้ คือ 20 – 20,000 Hz
5. หูของคนเราประกอบไปด้วย 3 ส่วนที่สำคัญคือ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น