SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 22
Descargar para leer sin conexión
บทที่ 8
                                   คลื่นและคลื่นเสียง
          คลื่นที่นักศึกษาจะไดเรียนในบทนี้คือคลื่นกล ซึ่งเปนคลื่นที่ตองอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ สิ่งที่
คลื่นนําไปดวยพรอมกับการเคลื่อนที่คือพลังงาน พลังงานเคลื่อนที่ผานตัวกลางตาง ๆ จะมีปริมาณตาง ๆ กัน
ไปในแตละกรณี เชน พลังงานของคลื่นในทะเลขณะที่พายุจะมีคามากกวาพลังงานที่เกิดจากคลื่นเสียงที่เรา
ตะโกนออกไป
8.1 ชนิดของคลื่น
           เราสามารถแบงคลื่นออกเปน 2 ชนิดเมื่อพิจารณาจากลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคตัวกลางขณะ
คลื่นเคลื่อนที่ผาน คือ คลื่นตามยาว และ คลื่นตามขวาง
           คลื่นตามยาว เปนคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางสั่นในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่น ตัวอยางคลื่น
ตามยาว เชน คลื่นในสปริง คลื่นเสียง เปนตน




                                       รูปที่ 8.1 คลื่นตามยาวในสปริง

         คลื่นตามขวาง          เปนคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางสั่นในแนวตั้งฉากกับแนวการเคลื่อนที่ของคลื่น
ตัวอยางคลื่นตามขวาง เชน คลื่นในเสนเชือก เปนตน




                                      รูปที่ 8.2 คลื่นตามขวางในสปริง

                    เมื่อพิจารณาลักษณะของการทําใหเกิดคลื่น         เราอาจแบงคลื่นออกเปนคลื่นดลและคลื่น
ตอเนื่อง โดยคลื่นที่เกิดจากการสั่นของแหลงกําเนิดคลื่นในชวงเวลาสั้น ๆ หรือการไปรบกวนแหลงกําเนิด
คลื่นเพียงครั้งเดียว เรียกคลื่นนี้วา คลื่นดล และถาแหลงกําเนิดคลื่นสั่นตอเนื่องหรือการรบกวนแหลงกําเนิด
คลื่นอยางตอเนื่อง เรียกคลื่นที่เกิดขึ้นวา คลื่นตอเนื่อง
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                  78

8.2 สวนประกอบของคลื่น
       เมื่อพิจารณาสวนประกอบของคลื่น จะเห็นลักษณะทางกายภาพที่สําคัญของคลื่น 3 ประการ คือ
ความยาวคลื่น ความถี่และอัตราเร็วของคลื่น นอกจากนี้คลื่นยังมีองคประกอบอื่น ๆ อีก ดังตอไปนี้




                                    รูปที่ 8.3 สวนประกอบของคลื่น

          ความยาวคลื่น หมายถึงระยะที่นอยที่สุดระหวางจุด 2 จุดบนคลื่นที่มีลักษณะการเคลื่อนที่
เหมือนกันทุกประการ เราใชสัญลักษณ λ แทนความยาวคลื่น มีหนวยเปน เมตร
          ความถี่ของคลื่น หมายถึงจํานวนคลื่นที่ผานจุด ๆ หนึ่ง ในหนึ่งหนวยเวลาหรือจํานวนรอบที่
แหลงกําเนิดคลื่นหรือตัวกลางสั่นไดในหนึ่งหนวยเวลา ใชสัญลักษณ f มีหนวยเปนรอบตอวินาที หรือ
เฮิรตซ (Hz)
          คาบของคลื่น หมายถึงชวงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ได 1 ความยาวคลื่น หรือเวลาที่แหลงกําเนิดคลื่น
หรือตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผานครบ 1 รอบ ใชสัญลักษณ T มีหนวยเปนวินาที
          แอมพลิจูด หมายถึงขนาดของการกระจัดสูงสุดของอนุภาคของตัวกลางที่คลื่นผานจากตําแหนง
สมดุลเดิม ใชสัญลักษณ A มีหนวยเปน เมตร
          อัตราเร็วคลื่น หมายถึงระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ไดใน 1 หนวยเวลา ใชสัญลักษณ v มีหนวยเปน
เมตร/วินาที
          8.2.1 ความสัมพันธระหวางความถี่และคาบของคลืน
                                                      ่
          เมื่อพิจารณาจากความหมายของคาบและความถี่ของคลื่น จะไดความสัมพันธดังนี้
                                          1
                                     T=                                                          (8.1)
                                          f
          เนื่องจากในเวลา T วินาที คลื่นเคลื่อนที่ไดระยะทาง λ เมตร
                                                    ระยะทาง
ดังนั้นจาก                           อัตราเร็ว =
                                                       เวลา
ดังนั้น                             v = fλ                                                       (8.2)




                   สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                               79

ตัวอยางที่ 8.1 คลื่นตอเนื่องขบวนหนึ่งมีความถี่ 90 เฮิรตซ ขณะเวลาหนึ่งมีลักษณะดังรูป ถาแกน x และ
แกน y แทนระยะทางในหนวยเซนติเมตร จงหาแอมพลิจูด ความยาวคลื่น คาบ อัตราเร็วของคลื่น ตามลําดับ




วิธทํา
   ี
       จากรูปวัดคาแอมพลิจูดของคลื่นไดเทากับ 1 เซนติเมตร คาความยาวคลื่นได 2 เซนติเมตร
       หาคาบของคลื่น
                                             1
                          T          =
                                              f
                                              1
       แทนคา             T          =
                                             90
                                     =       0.011 s
       ดังนั้นคาบของคลื่นเทากับ 0.011 วินาที
       หาอัตราเร็วของคลื่น
                          v         =       fλ
       แทนคา             v         =       (90)(2 × 10-2)
                                    =       1.8 m/s
คําตอบ อัตราเร็วของคลื่นมีคาเทากับ 1.8 เมตรตอวินาที

          8.2.2 เฟสของคลื่น
         เฟสของคลื่นเปนการบอกตําแหนงตาง ๆ บนคลื่น โดยบอกเปนมุมในหนวยองศาหรือเรเดียน
ลักษณะของคลื่นสามารถนํามาเขียนในรูปของคลื่นรูปไซนได ดังนั้นตําแหนงตาง ๆ บนคลื่นรูปไซนจึงระบุ
ตําแหนงเปนมุมในหนวยองศาหรือเรเดียนได ซึ่งมุม 1 เรเดียนเทียบไดเทากับ 57.3 องศา มุม 360 องศา
เทียบไดเทากับ 2π เรเดียน




                          รูปที่ 8.4 ความสัมพันธระหวางมุมเรเดียนกับองศา

           เราสามารถเปรียบเทียบลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคตัวกลาง ณ 2 ตําแหนงขณะคลื่นขบวนหนึ่ง
เคลื่อนที่ผานไดวา 2 ตําแหนงนั้น มีเฟสตรงกันหรือเฟสตรงขามกันได

                   สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                          80




                                  รูปที่ 8.5 ตําแหนงตาง ๆ บนคลื่นรูปไซน

          พิจารณารูปที่ 8.5 จะเห็นวาจุด A กับจุด B อยูหางกัน 1 ความยาวคลื่น มีเฟสตางกัน 360 องศา
หรือ 2π เรเดียน เรากลาวไดวาจุด A และ จุด B มีเฟสตรงกัน สําหรับจุด A กับจุด C อยูหางกัน 2 เทาของ
ความยาวคลื่น มีเฟสตางกัน 720 องศาหรือ 4π เรเดียน จุด A กับจุด C ก็มีเฟสตรงกัน
            เมื่อพิจารณาจุด A กับจุด X อยูหางกัน λ/2 มีเฟสตางกัน 180 องศาหรือ π เรเดียน สําหรับจุด A
กับจุด Y อยูหางกัน 3λ/2 มีเฟสตางกัน 540 องศาหรือ 3π เรเดียน เราเรียกวาจุด A มีเฟสตรงขามกับจุด X
และจุด A ก็มีเฟสตรงขามกับจุด Y
          ดังนั้นสรุปไดวา จุดสองจุดที่อยูหางกัน λ, 2λ , 3λ , ........... จะมีเฟสตรงกัน สําหรับจุดสองจุดที่
อยูหางกัน λ/2 , 3λ/2 , 5λ/2 , ........... จะมีเฟสตางกัน
     
8.3 สมบัติของคลื่น
          คลื่นมีสมบัติ 4 ประการไดแก การสะทอน การหักเห การเลี้ยวเบน และการแทรกสอด
          8.3.1 การสะทอนของคลื่น
          คุณสมบัติประการหนึ่งของคลื่น คือ การสะทอน ลักษณะการสะทอนเปนไปตามสภาพของคลื่น
การสะทอนเกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางแลวเคลื่อนที่กลับมาในตัวกลางเดิมในการสะทอนของ
คลื่น รังสีตกกระทบ เสนปกติ และรังสีสะทอน อยูในระนาบเดียวกัน โดย
                            มุมตกกระทบ ( θ i ) = มุมสะทอน ( θ r )

                                               เสนปกติ
                           รังสีตกกระทบ                       รังสีสะทอน


                                                θi θ r
                      หนาคลื่นตกกระทบ                        หนาคลื่นสะทอน




                          รูปที่ 8.6 การเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบและคลื่นสะทอน


                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                                                     81

                8.3.2 การหักเหของคลื่น
                เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผานเขาไปในตัวกลางที่เปลี่ยนไปจากเดิม                 ความเร็ว             และความยาวคลื่นจะ
เปลี่ยนไป มีผลทําใหทิศการเคลื่อนที่เบนไปจากแนวเดิม ปรากฏการณนี้เรียกวา “การหักเห”


  รั ง สี                               เส น ปกติ                       รั ง สี หั ก เห                   เส น ปกติ
                              λ1                                                                 λ2

                                                ตั ว กลางที่ 1                                                      ตั ว กลางที่ 2
                                                    (โปร ง)                                                            (โปร ง)
                                   θ1                                                                 θ2
   หน า คลื่ น                                                            หน า คลื่ น

                                                       λ2                                                                  λ1
                                        θ2                                                                 θ1
            ตั ว กลางที่ 2                               หน า คลื่ น           ตั ว กลางที่ 1                               หน า คลื่ น
                 (ทึ บ )                                                             (ทึ บ )
                                                     รั ง สี หั ก เห                                                      รั ง สี

                                     (ก)                                                       (ข)
                             รูปที่ 8.7       (ก) คลื่นเดินทางจากตัวกลางที่โปรงไปยังตัวกลางที่ทึบกวา
                                              (ข) คลื่นเดินทางจากตัวกลางที่ทึบไปยังตัวกลางที่โปรงกวา
                จากรูปที่ 8.7 (ก) เมื่อคลื่นเดินทางจากตัวกลางที่โปรงเขาไปยังตัวกลางที่ทึบ คลื่นเบนเขาหาเสน
ปกติ ความเร็ว และความยาวคลื่นหักเหในตัวกลางที่ 2 มีคาลดลง ในกรณีกลับกัน จากรูปที่ 8.7 (ข) เมื่อคลื่น
เดินทางจากตัวกลางที่ทึบเขาไปยังตัวกลางที่โปรง คลื่นเบนออกจาก เสนปกติ ความเร็ว และความยาวคลื่น
หักเหในตัวกลางที่ 2 มีคาเพิ่มขึ้น
                นิยามให “ดัชนีหักเห (n)” หมายถึง อัตราสวนระหวางความเร็วของแสงในสุญญากาศ (c) ตอ
ความเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ (v) ดังนั้น
                                                                                c
                                           ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 1 คือ n 1 =
                                                                               v1
                                                                                c
                                           ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 2 คือ n 2 =
                                                                               v2
                                            n1 v 2
ดังนั้น                                         =                                                                                   (8.3)
                                            n 2 v1




                               สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                                    82

       ตัวกลางที่ 1             จากรูปที่ 8.8 ไดความสัมพันธดังนี้
          (โปรง)                                       λ
             เสนปกติ                          sin θ1 = 1
   รังสี                                                AB
                      หนาคลื่น
                       λ                                λ
           θ
             Aθ
                                      1
                                               sin θ 2 = 2
                                                        AB
               1

                         1
                                 θ2        B
                        λ2                      ดังนั้น
                   θ2
หนาคลื่น
                              รังสีหักเห                     sin θ1 λ 1
                                                                    =
         ตัวกลางที่ 2                                        sin θ 2 λ 2
            (ทึบ)

รูปที่ 8.8 ภาพขยายของรูปที่ 8.7 (ก)
                                                                                                               v
                    เนื่องจากรังสีหักเหและรังสีตกกระทบมีความถี่เทากัน ดังนั้น   f = f1 = f 2   และจาก    λ=
                                                                                                               f

ดังนั้น สมการดานบนเปน
                                           sin θ1 v 1 n 2
                                                  = =
                                           sin θ 2 v 2 n 1
สมการที่ไดเรียกวา “กฎของสเนลล” มีความสัมพันธ ดังนี้
                                                sin θ1 λ 1 v 1 n 2
                                                       = = =                                                       (8.4)
                                                sin θ 2 λ 2 v 2 n 1
              ที่นาสนใจอีกประการหนึ่งก็คือกรณีของรูปที่ 7.7 (ข) มีความเปนไปไดวา ถา
                                                                                               θ1   มีมุมที่เหมาะสมจน
ทําให   θ2   มีมุมเทากับ 90o คลื่นหักเหจะเกิดการสะทอนกลับหมด ในกรณีนี้เรียก          θ1   วา “มุมวิกฤติ” ใช
สัญลักษณเปน            θc  พิจารณาจากกฎของสเนลล ดังนี้
                        sin θ1 λ 1 v 1 n 2
                                =     = =
                        sin 90 o λ 2 v 2 n 1
หรือ
                            ⎛n ⎞
               θ1 = sin −1 ⎜ 2 ⎟
                            ⎜n ⎟
                            ⎝ 1⎠
ดังนั้น มุมวิกฤติ คือ
                            ⎛n ⎞
               θ c = sin −1 ⎜ 2 ⎟
                            ⎜n ⎟                                                                                   (8.5)
                            ⎝ 1⎠




                              สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                          83

ตัวอยางที่ 8.2 คลื่นผิวน้ํามีความถี่ 12 เฮิรตซ เคลื่อนที่จากบริเวณน้ําลึกเขาสูบริเวณน้ําตื้น ดวยความเร็ว
0.18 เมตรตอวินาที โดยหนาคลื่นตกกระทบทํามุม 45 องศา กับเสนรอยตอน้ําลึกกับน้ําตื้น
        ก) เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผานเสนรอยตอน้ําลึกกับน้ําตื้น มุมหักเหเปนเทาใด กําหนดความยาวคลื่นใน
                                   
              น้ําตื้นเทากับ 1.0 เซนติเมตร
        ข) ความถี่ของคลื่นในน้ําตื้นเทากับกี่เฮิรตซ
วิธีทํา ก) จากสิ่งที่โจทยกําหนดให สามารถหาความยาวคลื่นบริเวณน้ําลึกได
        จาก                    v        =         fλ
                                                  v
        ดังนั้น                λ        =
                                                   f
                                                  0.18
                                        =
                                                    12
                                        =         1.5 × 10 −2 m
                                        sin θ1               λ1
        หามุมหักเห θ2 จาก                         =
                                        sin θ2               λ2
                                      sin45               1.5 × 10−2
          แทนคา                              =
                                       sin θ2             1.0 × 10−2
                                      sin θ2 =            0.471
                                       θ2        ≈         28
          ∴ มุกหักเหมีคาประมาณ 28 องศา
          ข) ความถี่บริเวณน้ําตื้นเทากับ 12 เฮิรตซ เนื่องจากเปนแหลงกําเนิดคลื่นเดียวกัน



          8.3.3 การแทรกสอดของคลื่น
          เมื่อคลื่นตอเนื่องจากแหงกําเนิดคลื่นสองแหลงเดินทางมาพบกันจะเกิดการซอนทับของคลื่นเรียก
ปรากฏการณนี้วา การแทรกสอดของคลื่น เพื่อใหการพิจารณางายขึ้น สมมติวามีคลื่นเพียง 2 ขบวนเขามาอยู
ในบริเวณเดียวกัน โดยคลื่นทั้งสองมีความถี่เทากัน และมีเฟสตรงกันหรือเฟสตางกันคงที่ การทําใหคลื่นสอง
ขบวนมีความถี่และเฟสเทากันทําไดโดยใหคลื่นทั้งสองเกิดจากแหลงกําเนิดอาพันธ (coherent source) การ
แทรกสอดของคลื่นที่เสริมกันจนมีแอมปลิจูดมากสุด เรียกวา “ปฏิบัพ” (antinode) ถาคลื่นหักลางกันจนมีแอม
ปลิจูดต่ําสุดหรือเปน 0 เรียกวา “บัพ” (node) ลักษณะการแทรกสอดจะเปนไปตามรูปที่ 8.9




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                                         84


                                                    ปฎิบัพที่ยอดคลื่น
                                                    ปฎิบัพที่ทองคลื่น
                                                    บัพ
                           ทองคลื่น                                              ทองคลื่น




                                              S1                         S2
                          ยอดคลื่น                                                ยอดคลื่น
                                                   แหลงกําเนิดอาพันธ

          รูปที่ 8.9 การแทรกสอดของคลื่นน้ําที่เกิดจากแหลงกําเนิดอาพันธ 2 แหลง คือ                  S1   และ   S2


          8.3.4 การเลี้ยวเบนของคลื่น
          คลื่ น มี ลั ก ษณะพิ เ ศษประการหนึ่ ง คื อ ทุ ก จุ ด บนหน า คลื่ น ถื อ ให เ ป น ต น กํ า เนิ ด คลื่ น ใหม ไ ด
ปรากฏการณนี้เรียกวา “หลักของฮอยเกนส” ถาคลื่นเคลื่อนที่ผานสิ่งกีดขวาง คลื่นสวนที่กระทบสิ่งกีดขวางจะ
สะทอนกลับ สวนคลื่นที่ผานไปไดจะแผจากขอบของสิ่งกีดขวางไปจนถึงดานหลังสิ่งกีดขวาง ปรากฏการณนี้
เรียกวา “การเลี้ยวเบน” คลื่นเลี้ยวเบนยังคงมีความยาวคลื่น ความถี่ และอัตราเร็วเทาเดิม


                                คลื่นเลี้ยวเบน


                       สิงกีดขวาง
                         ่
                                                                         รูปที่ 8.10 คลื่นเลี้ยวเบนออกจากสลิตเดี่ยว




8.4 ธรรมชาติของเสียง
         ชีวิตประจําวันเราจะไดยินเสียงจากแหลงกําเนิดเสียงตาง ๆ อยูตลอดเวลา การไดยินเสียงของเรา
เกิดจากหูไดรบพลังงานจากการสั่นของแหลงกําเนิดเสียงผานโมเลกุลของอากาศ ลักษณะการเคลื่อนที่ของ
              ั
โมเลกุลของอากาศจะอยูในรูปของคลื่นตามยาว             มีผลทําใหความดันของอากาศบริเวณที่มีการถายทอด
พลังงานมีคาเปลี่ยนแปลงไปจากความดันปกติ บริเวณที่มีความดันมากกวาปกติเราเรียกวา สวนอัด สวน
บริเวณที่มีความดันนอยกวาปกติเราเรียกวา สวนขยาย




                       สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                   85

8.5 การเคลื่อนที่ของเสียงผานตัวกลาง
         เมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผานตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ความถี่ของคลื่นเสียงจะมีคาคงตัว
เทากับความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง สวนอัตราเร็วของเสียงในตัวกลางหนึ่ง ๆ จะคงตัว เมื่ออุณหภูมิของ
ตัวกลางนั้นคงตัว ดังแสดงในตารางตอไปนี้

ตารางที่ 8.1 แสดงอัตราเร็วของเสียงที่ตัวกลางตาง ๆ ที่อุณหภูมิตาง ๆ
                       ตัวกลาง                        อัตราเร็ว (เมตร / วินาที)
          แกส
                    อากาศ (0o C)                                 331
                    อากาศ (20o C)                                343
                    ไฮโดรเจน (0o C)                             1286
                    ออกซิเจน (0o C)                              317
                    ฮีเลียม (0o C)                               972
          ของเหลว (25o C)
                น้ํา                                            1493
                เมทิลแอลกอฮอล                                  1143
                น้ําทะเล                                        1533
          ของแข็ง
                    อะลูมิเนียม                                 5100
                    ทองแดง                                      3560
                    เหล็ก                                       5130
                    ตะกั่ว                                      1322

        จากอัตราเร็วของเสียงในอากาศพบวา อัตราเร็วของเสียงมีความสัมพันธกับอุณหภูมิของอากาศ โดย
เปนไปตามสมการ
                vt        =       331 + 0.6t                                               (8.6)
        เมื่อ   vt เปนอัตราเร็วของเสียงในอากาศที่อุณหภูมิ t ใด ๆ มีหนวยเปน เมตร/วินาที
                t เปนอุณหภูมิของอากาศมีหนวยเปนองศาเซลเซียส

ตัวอยางที่ 8.3 คนงานซอมทางรถไฟเคาะรางรถไฟ ปรากฏวาผูที่อยูหางออกไประยะหนึ่ง ไดยินเสียงเมื่อ
เวลาผานไป 2.0 วินาที ถาผูฟงแนบหูกับรางรถไฟ เขาจะไดยินเสียงกอนหรือหลังกวานี้เทาใด และเขาอยูหาง
จากคนงานรถไฟเปนระยะทางเทาใด
กําหนดให อุณหภูมิขณะนั้นเทากับ 15 oC และอัตราเร็วของเสียงในเหล็กเทากับ 5130 เมตร/วินาที
วิธีทํา หาอัตราเร็วของเสียงในอากาศขณะอุณหภูมิ 15 oC
        จากสูตร vt        =        331 + 0.6t
        ดังนั้น vt        =        331 + 0.6 (15)
                          =        340 m/s



                     สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                          86

          หาระยะหางจากผูสังเกตถึงคนงาน
                                                ระยะทาง
          จาก                อัตราเร็ว =
                                                  เวลา
                             ระยะทาง =         (340 m/s)(2 s)
                                       =       680 m
          ดังนั้นระยะหางจากผูสังเกตถึงคนงานเทากับ 680 เมตร
          หาเวลาที่เสียงใชในการเคลื่อนที่ในรางรถไฟ
                                       ระยะทาง
          จาก       อัตราเร็ว =
                                          เวลา
                                         680 m
                    เวลา =                              =      0.13 s
                                       5130 m / s
          ถาเราแนบหูกับรางรถไฟจะไดยินเสียงเร็วกวาเสียงผานอากาศ = 2 – 0.13 = 1.87 วินาที



8.6 สมบัติของเสียง
             ถาเราตะโกนภายในหองประชุมใหญ ๆ จะไดยินเสียงที่ตะโกนออกไปสะทอนกลับ เพราะเสียงที่
ตะโกนไปกระทบผนังหอง เพดาน และพื้นหอง แลวเกิดการสะทอนกลับมา ทําใหเราไดยนเสียงอีกครั้งหนึ่ง
                                                                                              ิ
แสดงวาเสียงมีสมบัติการสะทอน ซึ่งเปนสมบัติที่สําคัญของคลื่น
             ปกติเสียงที่ผานไปยังสมองจะติดประสาทหูประมาณ 1/10 วินาที ดังนั้นเสียงที่สะทอนกลับมาสูหูชา
กวาเสียงที่ตะโกนออกไปเกิน 1/10 วินาที หูสามารถแยกเสียงตะโกนและเสียงที่สะทอนกลับมาได เสียง
สะทอนเชนนี้เรียกวา เสียงสะทอนกลับ (echo)
             จากสมบัติของเสียงดังกลาว นักฟสิกสไดนํามาสรางเครื่องมือที่เรียกวาโซนาร ซึ่งใชหาตําแหนงของ
สิ่งที่อยูใตทะเล โดยสงคลื่นดลของเสียงที่มีความถี่สูงจากใตทองเรือ เมื่อกระทบสิ่งกีดขวาง เชน หินโสโครก
ฝูงปลา หรือเรือใตน้ํา ที่มีขนาดใหญกวาหรือเทากับความยาวคลื่นเสียง ก็เกิดการสะทอนของเสียงกลับมายัง
เครื่องรับบนเรือ จากชวงเวลาที่สงคลื่นเสียงออกไปและรับคลื่นสะทอนกลับมา ใชคํานวณหาระยะทางระหวาง
ตําแหนงของเรือกับสิ่งกีดขวางได

ตัวอยางที่ 8.4 เรือลําหนึ่งจอดอยูในหมูเกาะที่มีหนาผาสูง เมื่อเปดหวูดคนในเรือไดยินเสียงภายหลังเปดหวูด
1 นาที ถามวาเรืออยูหางจากหนาผากี่เมตร (ถาความเร็วเสียงเทากับ 335 เมตร/วินาที)
                                                                 1
วิธีทํา ระยะหางจากเรือถึงหนาผา = ความเร็วของเสียง × เวลาที่เสียงเดินทางไปกลับ
                                                                 2
                                                       1
                                       = 335 m/s × × 60 s
                                                       2
                                       = 10,050 m
คําตอบ เรื่ออยูหางจากหนาผา 10,050 เมตร




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                       87

          เมื่อคลื่นเสียงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งผานเขาไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง จะเกิดการหักเห ตัวอยางการ
หักเหของเสียงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งอาจสังเกตเห็นได เชน การเห็นฟาแลบแตไมไดยินเสียงฟารอง ทั้งนี้
เนื่องจากคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผานอากาศรอนไดเร็วกวาอากาศเย็น       ซึ่งเราทราบแลววาชั้นของอากาศเหนือ
พื้นดินมีอุณหภูมิไมเทากัน ยิ่งสูงขึ้นไปอุณหภูมิของอากาศยิ่งลดลง ดังนั้นในที่สูง ๆ จากพื้นผิวโลก อัตราเร็ว
ของเสียงจึงนอยกวาบริเวณใกลผวโลก ขณะที่เกิดฟาแลบและฟารองในตอนกลางวันคลื่นเสียงจะเคลื่อนที่จาก
                                   ิ
อากาศตอนบนซึ่งเย็นกวามาสูอากาศบริเวณใกลพื้นดินซึ่งรอนกวา ทําใหเกิดการหักเหของเสียงฟารองกลับ
ขึ้นไปในอากาศตอนบน ถาเสียงเกิดการหักเหกลับขึ้นไปทั้งหมด เราจะเห็นฟาแลบแตไมไดยินเสียงฟารอง
ปรากฏการณขางตนนี้แสดงวา เสียงมีสมบัติการหักเห
          นอกจากนี้แลวเสียงยังมีสมบัติการเลี้ยวเบน ในชีวิตประจําวันเราจะพบการเลี้ยวเบนของเสียง เชน
การไดยนเสียงที่มุมตึก เปนตน
        ิ
8.7 คลื่นนิ่ง
          คลื่นนิ่งเปนปรากฏการณการแทรกสอดที่เกิดจากการซอนทับระหวางคลื่นสองขบวนซึ่งเคลื่อนที่
สวนทางกันโดยที่คลื่นทั้งสองมีความถี่ ความยาวคลื่น และแอมพลิจูดเทากัน สําหรับกรณีคลื่นเสียงสามารถ
เกิดคลื่นนิ่งได โดยสามารถศึกษาไดจากกการนําเอาลําโพงมาวางไวเหนือพื้นโตะ และใชทอรับฟงเสียง ณ
ตําแหนงตาง ๆ ตามแนวดิ่งระหวางลําโพงกับพื้นโตะ ขณะที่เสียงจากลําโพงเคลื่อนที่ไปกระทบพื้นโตะจะเกิด
การสะทอน และเสียงที่สะทอนจากพื้นโตะจะไปซอนทับกับคลื่นเสียงที่มาจากลําโพง ทําใหเกิดการแทรดสอด
มีลักษณะเปนคลื่นนิ่ง เมื่อฟงเสียง ณ ตําแหนงตาง ๆ จะไดยนเสียงดังและคอยสลับกัน ตําแหนงที่ไดยินเสียง
                                                           ิ
ดังแสดงวามีการแทรกสอดแบบเสริมเรียกตําแหนงนี้วา ปฏิบัพ ซึ่งคือตําแหนง A ดังรูปที่ 8.11 และตําแหนงที่
ไดยินเสียงคอยแสดงวามีการแทรกสอดแบบหักลางเรียกตําแหนงนี้วา บัพ ซึ่งคือตําแหนง N ดังรูป 8.11




                                                  รูปที่ 8.11 คลื่นนิ่งของเสียง




                   สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                         88

8.8 การไดยิน
         เสียงที่เราไดยินจะดังหรือคอยขึ้นอยูกับพลังงานของเสียงที่มาถึงผูฟง อัตราการถายโอนพลังงาน
เสียงของแหลงกําเนิด คือปริมาณพลังงานเสียงที่สงออกมาแหลงกําเนิดในหนึ่งหนวยเวลา ซึ่ง
เรียกวา กําลังเสียง มีหนวยเปนจูลตอวินาที หรือ วัตต ในกรณีที่ระยะทางเทากันผูฟงจะไดยินเสียงจาก
แหลงกําเนิดเสียงที่มีกําลังมากดังกวาแหลงกําเนิดเสียงที่มีกําลังนอย
          8.8.1 ความเขมเสียง
         เราอาจพิจารณาไดวาหนาคลื่นของเสียงที่ออกจากแหลงกําเนิดเสียงมีการแผหนาคลื่นออกเปน
รูปทรงกลม โดยมีจุดกําเนิดเสียงอยูที่จุดศูนยกลางของทรงกลม กําลังของคลื่นเสียงที่แหลงกําเนิดเสียง
สงออกไปตอหนึ่งหนวยพื้นที่ของหนาคลื่นทรงกลม เรียกวา ความเขมเสียง ถากําหนดใหกําลังเสียงจาก
แหลงกําเนิดเสียงมีคาคงตัว ความเขมเสียง ณ ตําแหนงตาง ๆ หาไดจาก
                                         P
                    I        =                                                                  (8.7)
                                      4 πR 2
         เมื่อ      I เปนความเขมเสียง ณ ตําแหนงตาง ๆ มีหนวยเปนวัตตตอตารางเมตร
                   P เปนกําลังเสียงของแหลงกําเนิดเสียงมีหนวยเปนวัตต
                   R เปนระยะระหวางแหลงกําเนิดเสียงกับตําแหนงที่จะหาความเขมเสียงมีหนวย
                   เปนเมตร
         ถากําลังเสียงจากแหลงกําเนิดมีคาคงตัว สามารถสรุปไดวา
                                       1
                    I        ∝
                                      R2

ตัวอยางที่ 8.5 เครื่องยนตเครื่องหนึ่งมีกําลังเสียง 100 วัตต ความเขมเสียงที่ระยะหาง 10 เมตรมีคาเทาใด
                                            P
วิธทา จาก
   ี ํ               I        =
                                        4 πR 2
                                               100 W
                     I        =               22
                                        4 × ×10 2 m 2
                                               7
                             =         8 × 10-2 W/m2

คําตอบ ความเขมเสียงที่ระยะหาง 10 เมตรมีคาเทากับ 8 × 10-2 วัตตตอตารางเมตร

          หูมนุษยสามารถตอบสนองความเขมเสียงต่ําสุดที่ 10-12 วัตตตอตารางเมตร ซึ่งจะไดยินเสียงคอย
ที่สุด และความเขมเสียงมากที่สดที่หูมนุษยสามารถทนฟงไดมีคาความเขมเทากับ 1 วัตตตอตารางเมตร ซึ่ง
                              ุ
จะไดยนเสียงดังที่สดอาจเปนอันตรายตอหูได
        ิ          ุ




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                   89

          8.8.2 ระดับความเขมเสียง
          การบอกความดังของเสียงนิยมบอกในรูปของระดับความเขมเสียง ในหนวยเดซิเบล (dB) โดยเสียง
คอยสุดที่หูมนุษยไดยินคือ 0 dB และเสียงดังสุดที่หูมนุษยสามารถทนฟงไดและอาจเปนอันตรายตอหูมีคา
เทากับ 120 dB
          การวัดระดับความเขมเสียงจะใชเครื่องมือที่ช่อวา Sound meter ซึ่งเปนเครื่องมือที่สามารถอาน
                                                      ื
ระดับความเขมเสียงเปนเดซิเบลดังแสดงในรูปที่ 8.12




                            รูปที่ 8.12 ตัวอยางเครื่องวัดระดับความเขมเสียง (Sound meter)




          ความสัมพันธระหวางความเขมเสียงและระดับความเขมเสียง
          ความเขมเสียงและระดับความเขมเสียงมีความสัมพันธดังสมการ 8.8
                                            ⎛I⎞
                   L        =        10 log ⎜ ⎟
                                            ⎜I ⎟                                                  (8.8)
                                            ⎝ 0⎠
          เมื่อ   I เปนความเขมเสียงที่ตองการวัด มีหนวยเปนวัตตตอตารางเมตร
                  I0 เปนความเขมเสียงที่คอยที่สุดที่มนุษยไดยิน มีหนวยเปนวัตตตอตารางเมตร
                  L เปนระดับความเขมเสียง มีหนวยเปน เดซิเบล

ตัวอยางที่ 8.6 เสียงมีความเขม 10-5 วัตตตอตารางเมตร จะมีระดับความเขมเสียงเทาใด
                                         ⎛I⎞
วิธีทํา จาก        L         =    10 log ⎜ ⎟
                                         ⎜I ⎟
                                         ⎝ 0⎠
                                          ⎛ 10 −5 ⎞
                        =         10 log ⎜ −12 ⎟
                                          ⎜ 10 ⎟
                                          ⎝       ⎠
                                            7
                        =         10 log 10
                        =         70 dB
คําตอบ ระดับความเขมเสียงมีคา 70 เดซิเบล




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                         90

          8.8.3 ระดับเสียง
         การไดยินเสียงของมนุษยนอกจากขึ้นอยูกับความเขมเสียงแลวยังขึ้นกับความถี่ของคลื่นเสียงอีก
ดวย ความถี่เสียงต่ําสุดที่มนุษยสามารถไดยินคือ 20 เฮิรตซ และความถี่สูงสุดที่สามารถไดยินคือ 20,000
เฮิรตซ เสียงที่มีความถี่ต่ํากวา 20 เฮิรตซ เราเรียกวาคลื่นใตเสียงหรือ อินฟราซาวด ซึ่งเกิดจากแหลงกําเนิด
เสียงขนาดใหญ เชนการสั่นสะเทือนของสิ่งกอสราง สวนเสียงที่มีความถี่สูงกวา 20,000 เฮิรตซ เราเรียกวา
คลื่นเหนือเสียงหรือ อัลตราซาวด นอกจากนี้แหลงกําเนิดเสียงตาง ๆ ก็ใหเสียงที่มีชวงที่มีความถี่ตางกัน
ออกไป ดังแสดงตอไปนี้




        เสียงที่มีความถี่นอยคนทั่วไปเรียกวาเสียงทุม สวนเสียงที่มีความถี่สูงคนทั่วไปเรียกวาเสียงแหลม
การแบงระดับจะใชความถี่ในการแบง การแบงเสียงดนตรีทางวิทยาศาสตรแสดงดังตารางที่ 8.2

ตารางที่ 8.2 แสดงการแบงเสียงดนตรีทางวิทยาศาสตร
 ระดับเสียงดนตรี     C          D         E       F               G(ซอล)        A          B          C/
                    (โด)       (เร)      (มี)    (ฟา)                          (ลา)       (ที)       (โด)
   ความถี่(Hz)      256       288       320      341                384        427        480        512




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                    91

          8.8.4 คุณภาพเสียง
          ความถี่เสียงต่ําสุดที่ออกมาจากแหลงกําเนิดเสียงใด ๆ เรียกวา ความถี่มูลฐาน ของแหลงกําเนิด
เสียงนั้นหรือฮารมอนิกที่ 1 สําหรับความถี่อื่น ๆ ที่ออกมาพรอมกันแตมีความถี่เปนจํานวนเทาของความถี่มูล
ฐาน เชนเปน 2 เทาของความถี่มูลฐานเรียกวาฮารมอนิกที่ 2 บางทีเรียกวาโอเวอรโทนที่ 1 ในขณะที่
แหลงกําเนิดเสียงตาง ๆ สั่น จะใหเสียงซึ่งมีความถี่ความถี่มูลฐานและฮารมอนิกตาง ๆ ออกมาพรอมกัน
เสมอ แตจํานวนฮารมอนิกและความเขมเสียงของแตละฮารมอนิกสจะแตกตางกันออกไป จึงทําใหลักษณะ
คลื่นเสียงแตกตางกัน สําหรับแตละแหลงกําเนิดเสียงที่ตางกัน เรียกวามี คุณภาพเสียงตางกัน
          8.8.5 มลภาวะของเสียง
          บริเวณใดที่มีระดับความเขมเสียงที่ทําใหหูและสภาพจิตใจของผูฟงผิดปกติ ถือวาเสียงในบริเวณนั้น
เปน มลภาวะของเสียง กระทรวงมหาดไทยไดกําหนดมาตรฐานความเขมเสียงของสถานประกอบการเพื่อ
ไมใหเกิดอันตรายแกคนงานและผูที่อยูใกลเคียงดังตาราง
                 เวลาในการทํางาน                          ระดับความเขมเสียงที่ลูกจางไดรบติดตอกัน
                                                                                          ั
                   (ชั่วโมงตอวัน)                                     ไมเกิน (เดซิเบล)
                     นอยกวา 7                                                91
                         7-8                                                   90
                     มากกวา 8                                                 80

          8.8.6 หูกับการไดยิน
          หูแบงออกเปน 3 สวน คือ หูสวนนอก หูสวนกลาง หูสวนใน ดังรูป




                                                             รูปที่ 8.13 สวนประกอบของหู




         ภายในหูสวนกลางจะมีทอเล็ก ๆ ติดกับหลอดลม ซึ่งจะทําหนาที่ปรับความดันอากาศทั้งสองดาน
                               
ของเยื่อแกวหูใหเทากันตลอดเวลา ถาความดันทั้งสองขางของเยื่อแกวหูไมเทากันจะทําใหเกิดอาการหูอื้อ
หรือ ปวดหู
         หูสวนในมีสวนสําคัญตอการรับฟงเสียง สวนที่เปนทอกลวงขดเปนรูปคลายหอยโขงเรียกวา คลอ
เคลีย ภายในทอนี้มีเซลขนอยูเปนจํานวนมากทําหนาที่รับรูการสั่นของคลื่นเสียงที่ผานมาจากหูสวนกลาง
                                                                                 
พรอมทั้งสงสัญญาณการรับรูผานโสตประสาทไปยังสมอง สมองจะทําหนาที่แปลงสัญญาณที่ไดรับ ทําใหเรา
ทราบเกี่ยวกับเสียงที่ไดยิน




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                        92

8.9 ปรากฏการณของเสียง
          8.9.1 บีตส
          บีตสเกิดจากการแทรกสอดของคลื่นเสียงจากแหลงกําเนิดสองแหลงที่มีความถี่ตางกันไมมาก เราจะ
ไดยินเสียงเปนเสียงที่ดังคอยสลับกันไป โดยปกติหูมนุษสามารถจําแนกบีตสซึ่งมีความถี่ไมเกิน 7 เฮิรตซ
          ถาแหลงกําเนิดเสียงสองแหลงมีความถี่ตางกันไมเกิน 7 เฮิรตซเมื่อมาซอนทับกันจะทําใหเกิดบีตส
จํานวนครั้งของเสียงดังที่ไดยินในหนึ่งวินาที เรียกวา ความถี่บีตส ซึ่งหาไดจาก
                    ความถี่บีตส        =        Δf       =        |f1 – f2|
                    เมื่อ f1 และ f2 เปนความถี่ของแหลงกําเนิดเสียงทั้งสอง




            รูปที่ 8.14 การซอนทับระหวางคลื่นเสียงจากแหลงกําเนิดสองแหลงมีผลทําใหเกิดบีตส

          8.9.2 การกําทอน
           เมื่อเราใหวัตถุสั่นหรือแกวงอยางอิสระ วัตถุจะมีความถี่ในการสั่น เราเรียกวาความถี่นี้วาความถี่
ธรรมชาติ การสั่นอยางอิสระในกรณีนี้คือ การที่เราออกแรงเพียงครั้งเดียวแลวปลอยใหวัตถุเกิดการสั่น แตถา  
เราออกแรงหลาย ๆ ครั้ง ความถี่ของแรงที่เราใหแกวัตถุจะมีผลตอการสั่นของมัน ปรากฏการณที่เราใหแรงแก
วัตถุ โดยความถี่ของแรงที่เราใหเทากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ เราเรียกปรากฏการณนี้วา การสั่นพอง
หรือ การกําทอน (resonance) เมื่อเกิดการกําทอนขึ้นวัตถุจะมีการสั่นแบบรุนแรง กลาวคือ การสั่นของวัตถุ
จะมีแอมพลิจูดมากที่สุดเมื่อเทียบกับการสั่นดวยความถี่อื่น ๆ
           ปรากฏการการกําทอนของเสียง              คือปรากฏการณที่เสียงเคลื่อนที่ผานตัวกลางแลวอนุภาคของ
ตัวกลางมีการสั่นดวยความถี่เดียวกับความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง ถาเราใหคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผานอากาศที่
อยูในทอกําทอนซึ่งมีปริมาตรตางๆ กัน ณ ตําแหนงที่เกิดการกําทอนเราจะไดยินเสียงดังที่สุด ในขณะที่เกิด
การกําทอนของเสียงในทอกําทอนจะมีการแทรกสอดระหวางคลื่นเสียงจากแหลงกําเนิดกับเสียงที่สะทอนจาก
ทอกําทอน ทําใหเกิดคลื่นนิ่งขึ้น และระยะทางระหวางตําแหนงถัดกันที่ไดยินเสียงดังสองครั้งจะเทากับ
ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นเสียง ดังรูปที่ 8.15



                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                             93




                                                       (ก)




                                                  (ข)
 รูปที่ 8.15 ระยะที่อนุภาคสั่นออกจากตําแหนงเดิมกับตําแหนงบนทอกําทอน ขณะเกิดการกําทอนของเสียง

          8.9.3 ปรากฏการณดอปเพลอรของเสียง
            ปรากฏการณดอปเพลอรเปนปรากฏการณที่เกิดขึ้นไดกับคลื่นทุกชนิด เชน คลื่นกล คลื่น
แมเหล็กไฟฟา เปนตน ปรากฏดอปเพลอรเปนปรากฏการณที่ความถี่ของคลื่นปรากฏตอผูสังเกตเปลี่ยนไป
จากความถี่เดิม ซึ่งเปนผลมาจากแหลงกําเนิดคลื่นเคลื่อนที่หรือผูสังเกตเคลื่อนที่ หรือทั้งแหลงกําเนิดคลื่น
และผูสังเกตเคลื่อนที่
            สําหรับคลื่นเสียง ขณะแหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่ ความยาวคลื่นที่อยูดานหนาแหลงกําเนิดเสียงจะ
สั้นลงและความยาวคลื่นดานหลังแหลงกําเนิดเสียงจะยาวขึ้น                เมื่อเทียบกับความยาวคลื่นเสียงขณะที่
แหลงกําเนิดเสียงอยูกับที่ ดังนั้นถาผูสังเกตอยูดานหนาแหลงกําเนิดเสียง จะไดยินเสียงที่มีความถี่สูงกวา
ความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง ดังรูปที่ 8.16 (ก) ละถาผูสังเกตอยูดานหลังแหลงกําเนิดเสียง จะไดยนเสียงที่มี
                                                                                                  ิ
ความถี่ตํากวาความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง ดังรูปที่ 8.16 (ข)
          ่




(ก) แหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่เขาหาผูสงเกต
                                         ั                      (ข) แหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกจากผูสังเกต

                                 รูปที่ 8.16 ปรากฏการณดอปเพลอรของเสียง

           ในทางกลับกัน ถาแหลงกําเนิดเสียงอยูนิ่ง แตผูสังเกตเคลื่อนที่เขาหาหรือออกหางจากแหลงกําเนิด
เสียง ผูสังเกตจะไดยินเสียงที่มีความถี่เปลี่ยนไปความถี่ของแหลงกําเนิดเสียงเชนกัน โดยผูสังเกตจะไดยิน
เสียงที่มีความถี่สูงขึ้นเมื่อเคลื่อนที่เขาหาแหลงกําเนิดเสียง และผูสังเกตจะไดยินเสียงมีความถี่ต่ําลงเมื่อผูฟง
เคลื่อนที่ออกหางจากแหลงกําเนิดเสียง



                     สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                       94

          8.9.4 คลื่นกระแทก
          คลื่นกระแทกเกิดขึ้นเมื่อแหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่ดวยอัตราเร็วมากกวาอัตราเร็วของคลื่นเสียง
หนาคลื่นจะอัดตัวกันในลักษณะที่เปนหนาคลื่นวงกลมเรียงซอนกันไป โดยแนวหนาคลื่นที่อัดตัวกันมีลักษณะ
เปนรูปตัว V ดังรูปที่ 8.17



                                         รูปที่ 8.7 ลักษณะหนาคลื่นกระแทก




          ในกรณีที่เครื่องบินเคลื่อนที่ดวยอัตราเร็วมากกวาอัตราเร็วของเสียง เปนผลทําใหเกิดเสียงดังคลาย
เสียงระเบิด ในบริเวณที่คลื่นกระแทกนี้เคลื่อนที่ผานอาจทําใหกระจกหนาตางแตกราวได เสียงที่เกิดขึ้น
เรียกวา ซอนิกบูม




          ภาพเครื่องบินไอพน F-18 บินผานทะลุกําแพงเสียง หรือบินเร็วเหนือเสียง จะเห็นคลื่นกระแทก
เกิดขึ้นเปนแนวกรวยอยูทางดานหลัง




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                         95

                                          แบบฝกหัดบทที่ 8
1. คลื่นกลเกิดขึ้นไดอยางไร

2. คลื่นตามยาวและคลื่นตามขวางแตกตางกันอยางไร

3. คลื่นตามรูปขางลาง กราฟเสนเต็มและเสนประเปนรูปรางของคลื่นที่เวลา t = 0 และ t = 0.2 วินาที
ตามลําดับ ถามวาคลื่นนี้
         ก. มีความยาวคลื่นเทาใด
         ข. มีความเร็วเทาใด
         ค. มีความถี่เทาใด
         ง. มีคาบเทาใด



4. คลื่นน้ําเคลื่อนที่เขากระทบฝงนับได 15 ลูกคลื่นทุก ๆ 10 วินาที ถาระยะระหวางสันคลื่นที่ติดกันเทากับ 3
เมตร คลื่นน้ํานี้จะมีความเร็วเทาใด

5. คลื่นในตัวกลางหนึ่ง ถาเพิ่มความถี่เปน 2 เทา ความยาวคลื่นจะเปนเทาใด

6. คลื่นขบวนหนึ่งมีระยะจากสันที่ 1 ถึงสันที่ 5 ยาว 10 เซนติเมตร และมีความถี่ 50 เฮิรตซ จงหาอัตราเร็ว
ของคลื่น

7. คลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง โดยมีมุมตกกระทบ 30 องศา จะเกิดมุมหักเห 45
องศา ถาคลื่นนี้มีมุมตกกระทบ 45 องศา จะเกิดมุมหักเหเทาใด

8. บอลลูนเคลื่อนที่ขึ้นดวยความเร็วสม่ําเสมอ 20 เมตรตอวินาที ขณะที่อยูสูงจากพื้นดินระยะหนึ่งไดสงคลื่น
เสียงความถี่ 1000 เฮิรตซ ลงมา และไดรับสัญญาณเสียงที่สะทอนกลับเมื่อเวลา 4 วินาที จงหาวา ขณะที่สง
คลื่นเสียง บอลลูนอยูสูงจากพื้นเดิมเปนระยะเทาไร ถาความเร็วเสียงเทากับ 350 วินาที

9.     โรงงานผลิตผลไมกระปองแหงหนึ่งตองการคัดขนาดของผลไมในขณะกําลังไหลผานมาตามรางน้ําโดย
อาศัยการสะทอนของเสียงจากเครื่องโซนาร โดยตองการแยกผลไมที่มีขนาดใหญกวาและเล็กกวา 7.5
เซนติเมตร ออกจากกัน จงหาความถี่ที่เหมาะสมของคลื่นจากโซนาร (ความเร็วของคลื่นเสียงในน้ํา = 1500
เมตรตอวินาที)

10. ผูขบรถยนตคันหนึ่งกําลังเปดรายการวิทยุฟงรายการจากสถานีหนึ่งอยู ในขณะที่รถกําลังวิ่งเขาหาตึก
          ั
ใหญขางหนาดวยความเร็ว 1 เมตรตอวินาที สัญญาณวิทยุเงียบหายไป 2 ครั้งใน 3 วินาที ถาสถานีวิทยุอยูใน
       
ทิศที่ตรงไปขางหลังรถ คลื่นวิทยุนั้นจะมีความยาวคลื่นเทาไร




                    สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
ฟสิกสเบื้องตน                                                                                   96

11. ในการปรับเทียบเสียเปยโนที่ระดับเสียง C โดยเทียบกับสอมเสียงความถี่ 256 เฮิรตซ ถาไดยินเสียงบีตส
ความถี่ 3 ครั้งตอวินาที ความถี่ที่เปนไปไดของเปยโนมีคาเทาใด

12. แมลงตัวหนึ่งบินหนีในแนวเสนตรงดวยความเร็ว 0.1 เมตรตอวินาที จากคนๆหนึ่งซึ่งยืนนิ่งในที่โลง อยาก
ทราบวา คนนั้นจะไดยินเสียงการบินของแมลงนั้นอยูไดนานกี่วินาที กําหนดให อัตราพลังงานเสียงที่แมลงนั้น
สงออกมาในขณะที่บินมีคาเทากับ 4π × 10 วัตต ทั้งนี้กําหนดใหดวยวา สียงเบาที่สุดที่มนุษยไดยินมี
                                         −12

                     −12
ความเขมเสียงเปน 10 วัตต

13. ใหนักศึกษาทําการทดลองเสมือจริงเรื่องการเกิดบีตสที่
     http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/explorescience/beats/tonebeats1.htm




การทดลองนี้ เริ่มตนใหกดลําโพง ที่ 400 Hz ใหอยูในสภาวะ on ฟงเสียงความถี่ ตอไปใหกดลําโพง
ที่ 401 Hz ใหอยูในสภาวะ on ทดลองนับความถี่ โดยใชนาฬิกาจับเวลาใน 20 วินาที วาเกิดเสียงดัง
เปนจังหวะกี่ครั้ง นําคาที่ไดหารดวย 20 บันทึกไวในชองความถี่บีตส

14. ใหนกศึกษาทําการทดลองเสมือนจริงเรื่อปรากฏการณดอปเปลอร ที่
         ั
  http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/virtual1/doppler/19537/java/Dopplerthai.html




ใหนกศึกษาตอบคําถามทายการทดลองสงอาจารย
    ั




                   สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส

ฟสิกส 1(ภาคกลศาสตร (                                         ฟสิกส 1 (ความรอน)

ฟสิกส 2                                                            กลศาสตรเวกเตอร
โลหะวิทยาฟสิกส                                               เอกสารคําสอนฟสิกส 1
ฟสิกส 2 (บรรยาย(                                       แกปญหาฟสิกสดวยภาษา c
ฟสิกสพิศวง                                           สอนฟสิกสผานทางอินเตอรเน็ต
ทดสอบออนไลน                                                   วีดีโอการเรียนการสอน
หนาแรกในอดีต                                                 แผนใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF                                   กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร
แบบฝกหัดออนไลน                                                     สุดยอดสิ่งประดิษฐ
                             การทดลองเสมือน

บทความพิเศษ                                            ตารางธาตุ ) ไทย1) 2 (Eng)
พจนานุกรมฟสิกส                                             ลับสมองกับปญหาฟสิกส

ธรรมชาติมหัศจรรย                                                    สูตรพื้นฐานฟสิกส

การทดลองมหัศจรรย                                                ดาราศาสตรราชมงคล
                             แบบฝกหัดกลาง

แบบฝกหัดโลหะวิทยา                                                        แบบทดสอบ

ความรูรอบตัวทั่วไป                                                        อะไรเอย ?

ทดสอบ)เกมเศรษฐี (                                                           คดีปริศนา

ขอสอบเอนทรานซ                                                เฉลยกลศาสตรเวกเตอร
คําศัพทประจําสัปดาห
                               ความรูรอบตัว

การประดิษฐแของโลก                                           ผูไดรับโนเบลสาขาฟสิกส
นักวิทยาศาสตรเทศ                                                   นักวิทยาศาสตรไทย
ดาราศาสตรพิศวง                                       การทํางานของอุปกรณทางฟสิกส
การทํางานของอุปกรณตางๆ
การเรียนการสอนฟสิกส 1 ผานทางอินเตอรเน็ต

1. การวัด                                                                                2. เวกเตอร
3. การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ                                               4. การเคลื่อนที่บนระนาบ
5. กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน                                   6. การประยุกตกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7. งานและพลังงาน                                                             8. การดลและโมเมนตัม
9. การหมุน                                                               10. สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ                                                            12. ความยืดหยุน
13. กลศาสตรของไหล                                 14. ปริมาณความรอน และ กลไกการถายโอนความรอน
15. กฎขอที่หนึ่งและสองของเทอรโมไดนามิก                            16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17. คลื่น                                                                   18.การสั่น และคลื่นเสียง
                             การเรียนการสอนฟสิกส 2 ผานทางอินเตอรเน็ต

1. ไฟฟาสถิต                                                                           2. สนามไฟฟา
3. ความกวางของสายฟา                                             4. ตัวเก็บประจุและการตอตัวตานทาน
5. ศักยไฟฟา                                                                         6. กระแสไฟฟา
7. สนามแมเหล็ก                                                                        8.การเหนี่ยวนํา
9. ไฟฟากระแสสลับ                                                                   10. ทรานซิสเตอร
11. สนามแมเหล็กไฟฟาและเสาอากาศ                                              12. แสงและการมองเห็น
13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ                                                            14. กลศาสตรควอนตัม
15. โครงสรางของอะตอม                                                                  16. นิวเคลียร
                            การเรียนการสอนฟสิกสทั่วไป ผานทางอินเตอรเน็ต

1. จลศาสตร )kinematic)                                               2. จลพลศาสตร (kinetics)
3. งานและโมเมนตัม                                                     4. ซิมเปลฮารโมนิก คลื่น และเสียง
5. ของไหลกับความรอน                                                        6.ไฟฟาสถิตกับกระแสไฟฟา
7. แมเหล็กไฟฟา                                                         8. คลื่นแมเหล็กไฟฟากับแสง
9. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร




                                           ฟสิกสราชมงคล

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสาร
ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสารความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสาร
ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสารdalarat
 
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชนบทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชนThepsatri Rajabhat University
 
1ความหนาแน่น และความดันในของไหล
1ความหนาแน่น และความดันในของไหล1ความหนาแน่น และความดันในของไหล
1ความหนาแน่น และความดันในของไหลWijitta DevilTeacher
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชนเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชนWijitta DevilTeacher
 
เคาะสัญญาณ
เคาะสัญญาณเคาะสัญญาณ
เคาะสัญญาณAui Ounjai
 
การถ่ายโอนความร้อน
การถ่ายโอนความร้อนการถ่ายโอนความร้อน
การถ่ายโอนความร้อนWuttipong Tubkrathok
 
ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551
ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551
ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551Weerachat Martluplao
 
การถ่ายโอนความร้อน ม.1
การถ่ายโอนความร้อน ม.1การถ่ายโอนความร้อน ม.1
การถ่ายโอนความร้อน ม.1Wuttipong Tubkrathok
 
แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1
แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1
แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1dnavaroj
 
โมเมนต์ของแรง
โมเมนต์ของแรงโมเมนต์ของแรง
โมเมนต์ของแรงrutchaneechoomking
 
แรงลอยตัว1
แรงลอยตัว1แรงลอยตัว1
แรงลอยตัว1tewin2553
 
03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกล
03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกล03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกล
03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกลPhanuwat Somvongs
 
แรงดึงดูดระหว่างมวล2560
แรงดึงดูดระหว่างมวล2560แรงดึงดูดระหว่างมวล2560
แรงดึงดูดระหว่างมวล2560krulef1805
 

La actualidad más candente (20)

Momentum
MomentumMomentum
Momentum
 
ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสาร
ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสารความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสาร
ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสาร
 
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชนบทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
 
1ความหนาแน่น และความดันในของไหล
1ความหนาแน่น และความดันในของไหล1ความหนาแน่น และความดันในของไหล
1ความหนาแน่น และความดันในของไหล
 
07สมดุลกล
07สมดุลกล07สมดุลกล
07สมดุลกล
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชนเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
 
โมเมนตัมและการชน
โมเมนตัมและการชนโมเมนตัมและการชน
โมเมนตัมและการชน
 
เคาะสัญญาณ
เคาะสัญญาณเคาะสัญญาณ
เคาะสัญญาณ
 
การถ่ายโอนความร้อน
การถ่ายโอนความร้อนการถ่ายโอนความร้อน
การถ่ายโอนความร้อน
 
ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551
ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551
ชุดข้อสอบแยกตามตัวชี้วัด หลักสูตรแกนกลาง 2551
 
การถ่ายโอนความร้อน ม.1
การถ่ายโอนความร้อน ม.1การถ่ายโอนความร้อน ม.1
การถ่ายโอนความร้อน ม.1
 
Ex2
Ex2Ex2
Ex2
 
แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1
แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1
แบบทดสอบ วิทยาศาสตร์ 2 ชั้น ม.1 ชุดที่ 1
 
พลังงาน (Energy)
พลังงาน (Energy)พลังงาน (Energy)
พลังงาน (Energy)
 
Physics atom
Physics atomPhysics atom
Physics atom
 
โมเมนต์ของแรง
โมเมนต์ของแรงโมเมนต์ของแรง
โมเมนต์ของแรง
 
แรงลอยตัว1
แรงลอยตัว1แรงลอยตัว1
แรงลอยตัว1
 
21 ใบความรู้ เรื่องแรงเสียดทาน
21 ใบความรู้  เรื่องแรงเสียดทาน21 ใบความรู้  เรื่องแรงเสียดทาน
21 ใบความรู้ เรื่องแรงเสียดทาน
 
03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกล
03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกล03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกล
03แบบฝึกกฎการอนุรักษ์พลังงานกล
 
แรงดึงดูดระหว่างมวล2560
แรงดึงดูดระหว่างมวล2560แรงดึงดูดระหว่างมวล2560
แรงดึงดูดระหว่างมวล2560
 

Destacado

791(1)
791(1)791(1)
791(1)jitima
 
สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์
สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์
สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์Nnear .
 
ประภา
ประภาประภา
ประภาprapa2537
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีKhwan Jomkhwan
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีnatthaporn1111
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีJariya Jaiyot
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีjirat266
 
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3Wijitta DevilTeacher
 
รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)
รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)
รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)Coco Tan
 
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2Wijitta DevilTeacher
 
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1Wijitta DevilTeacher
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีNanmoer Tunteng
 
3.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี573.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี57Pipat Chooto
 

Destacado (20)

Equilibrium mahidol
Equilibrium mahidolEquilibrium mahidol
Equilibrium mahidol
 
791(1)
791(1)791(1)
791(1)
 
สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์
สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์
สมดุลเคมี โชติช่วง ดีดวงพันธ์
 
Em wave
Em waveEm wave
Em wave
 
ประภา
ประภาประภา
ประภา
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
Ch9 wave exercises
Ch9 wave exercisesCh9 wave exercises
Ch9 wave exercises
 
Bk
BkBk
Bk
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
chemical equilibrium
chemical equilibriumchemical equilibrium
chemical equilibrium
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 3
 
รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)
รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)
รู้จักตัวเองให้มากขึ้น/ค้นหาตัวเอง (พื้นฐาน)
 
Know6
Know6Know6
Know6
 
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 2
 
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
ฟิสิกส์ 5 ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
3.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี573.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี57
 

Similar a คลื่น

ปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่นปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่นSom Kechacupt
 
03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุ
03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุ03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุ
03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุkruannchem
 
สมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอ
สมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอสมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอ
สมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอwattumplavittayacom
 
wave part1
wave part1wave part1
wave part1sutham
 
wave part1
wave part1wave part1
wave part1sutham
 
การเคลื่อนที่1
การเคลื่อนที่1การเคลื่อนที่1
การเคลื่อนที่1kroosarisa
 
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติการเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติPrint25
 
Big ฟิสิกส์ F1
Big ฟิสิกส์ F1Big ฟิสิกส์ F1
Big ฟิสิกส์ F1weerawat pisurat
 
ฟิสิกส์ Ent 48
ฟิสิกส์ Ent 48ฟิสิกส์ Ent 48
ฟิสิกส์ Ent 48Unity' Aing
 
1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptx
1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptx1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptx
1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptxssuser4e6b5a1
 
บทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
บทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงบทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
บทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงkroosarisa
 
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงkroosarisa
 

Similar a คลื่น (20)

ปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่นปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่น
 
คลื่นกล
คลื่นกลคลื่นกล
คลื่นกล
 
03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุ
03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุ03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุ
03 คลื่นและสมบัติของคลื่นสเปกตรัมของธาตุ
 
สมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอ
สมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอสมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอ
สมบัติของคลื่น(แจน14.12.54)นำเสนอ
 
WAVEs
WAVEsWAVEs
WAVEs
 
wave part1
wave part1wave part1
wave part1
 
wave part1
wave part1wave part1
wave part1
 
Wave
WaveWave
Wave
 
คลื่นกล
คลื่นกลคลื่นกล
คลื่นกล
 
Phy1
Phy1Phy1
Phy1
 
คลื่นกล
คลื่นกลคลื่นกล
คลื่นกล
 
คลื่นกล
คลื่นกลคลื่นกล
คลื่นกล
 
การเคลื่อนที่1
การเคลื่อนที่1การเคลื่อนที่1
การเคลื่อนที่1
 
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติการเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
 
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติการเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
 
Big ฟิสิกส์ F1
Big ฟิสิกส์ F1Big ฟิสิกส์ F1
Big ฟิสิกส์ F1
 
ฟิสิกส์ Ent 48
ฟิสิกส์ Ent 48ฟิสิกส์ Ent 48
ฟิสิกส์ Ent 48
 
1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptx
1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptx1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptx
1.ความหมายและชนิดของคลื่น.pptx
 
บทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
บทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงบทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
บทที่ 1 การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
 
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
 

คลื่น

  • 1. บทที่ 8 คลื่นและคลื่นเสียง คลื่นที่นักศึกษาจะไดเรียนในบทนี้คือคลื่นกล ซึ่งเปนคลื่นที่ตองอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ สิ่งที่ คลื่นนําไปดวยพรอมกับการเคลื่อนที่คือพลังงาน พลังงานเคลื่อนที่ผานตัวกลางตาง ๆ จะมีปริมาณตาง ๆ กัน ไปในแตละกรณี เชน พลังงานของคลื่นในทะเลขณะที่พายุจะมีคามากกวาพลังงานที่เกิดจากคลื่นเสียงที่เรา ตะโกนออกไป 8.1 ชนิดของคลื่น เราสามารถแบงคลื่นออกเปน 2 ชนิดเมื่อพิจารณาจากลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคตัวกลางขณะ คลื่นเคลื่อนที่ผาน คือ คลื่นตามยาว และ คลื่นตามขวาง คลื่นตามยาว เปนคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางสั่นในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่น ตัวอยางคลื่น ตามยาว เชน คลื่นในสปริง คลื่นเสียง เปนตน รูปที่ 8.1 คลื่นตามยาวในสปริง คลื่นตามขวาง เปนคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางสั่นในแนวตั้งฉากกับแนวการเคลื่อนที่ของคลื่น ตัวอยางคลื่นตามขวาง เชน คลื่นในเสนเชือก เปนตน รูปที่ 8.2 คลื่นตามขวางในสปริง เมื่อพิจารณาลักษณะของการทําใหเกิดคลื่น เราอาจแบงคลื่นออกเปนคลื่นดลและคลื่น ตอเนื่อง โดยคลื่นที่เกิดจากการสั่นของแหลงกําเนิดคลื่นในชวงเวลาสั้น ๆ หรือการไปรบกวนแหลงกําเนิด คลื่นเพียงครั้งเดียว เรียกคลื่นนี้วา คลื่นดล และถาแหลงกําเนิดคลื่นสั่นตอเนื่องหรือการรบกวนแหลงกําเนิด คลื่นอยางตอเนื่อง เรียกคลื่นที่เกิดขึ้นวา คลื่นตอเนื่อง
  • 2. ฟสิกสเบื้องตน 78 8.2 สวนประกอบของคลื่น เมื่อพิจารณาสวนประกอบของคลื่น จะเห็นลักษณะทางกายภาพที่สําคัญของคลื่น 3 ประการ คือ ความยาวคลื่น ความถี่และอัตราเร็วของคลื่น นอกจากนี้คลื่นยังมีองคประกอบอื่น ๆ อีก ดังตอไปนี้ รูปที่ 8.3 สวนประกอบของคลื่น ความยาวคลื่น หมายถึงระยะที่นอยที่สุดระหวางจุด 2 จุดบนคลื่นที่มีลักษณะการเคลื่อนที่ เหมือนกันทุกประการ เราใชสัญลักษณ λ แทนความยาวคลื่น มีหนวยเปน เมตร ความถี่ของคลื่น หมายถึงจํานวนคลื่นที่ผานจุด ๆ หนึ่ง ในหนึ่งหนวยเวลาหรือจํานวนรอบที่ แหลงกําเนิดคลื่นหรือตัวกลางสั่นไดในหนึ่งหนวยเวลา ใชสัญลักษณ f มีหนวยเปนรอบตอวินาที หรือ เฮิรตซ (Hz) คาบของคลื่น หมายถึงชวงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ได 1 ความยาวคลื่น หรือเวลาที่แหลงกําเนิดคลื่น หรือตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผานครบ 1 รอบ ใชสัญลักษณ T มีหนวยเปนวินาที แอมพลิจูด หมายถึงขนาดของการกระจัดสูงสุดของอนุภาคของตัวกลางที่คลื่นผานจากตําแหนง สมดุลเดิม ใชสัญลักษณ A มีหนวยเปน เมตร อัตราเร็วคลื่น หมายถึงระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ไดใน 1 หนวยเวลา ใชสัญลักษณ v มีหนวยเปน เมตร/วินาที 8.2.1 ความสัมพันธระหวางความถี่และคาบของคลืน ่ เมื่อพิจารณาจากความหมายของคาบและความถี่ของคลื่น จะไดความสัมพันธดังนี้ 1 T= (8.1) f เนื่องจากในเวลา T วินาที คลื่นเคลื่อนที่ไดระยะทาง λ เมตร ระยะทาง ดังนั้นจาก อัตราเร็ว = เวลา ดังนั้น v = fλ (8.2) สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 3. ฟสิกสเบื้องตน 79 ตัวอยางที่ 8.1 คลื่นตอเนื่องขบวนหนึ่งมีความถี่ 90 เฮิรตซ ขณะเวลาหนึ่งมีลักษณะดังรูป ถาแกน x และ แกน y แทนระยะทางในหนวยเซนติเมตร จงหาแอมพลิจูด ความยาวคลื่น คาบ อัตราเร็วของคลื่น ตามลําดับ วิธทํา ี จากรูปวัดคาแอมพลิจูดของคลื่นไดเทากับ 1 เซนติเมตร คาความยาวคลื่นได 2 เซนติเมตร หาคาบของคลื่น 1 T = f 1 แทนคา T = 90 = 0.011 s ดังนั้นคาบของคลื่นเทากับ 0.011 วินาที หาอัตราเร็วของคลื่น v = fλ แทนคา v = (90)(2 × 10-2) = 1.8 m/s คําตอบ อัตราเร็วของคลื่นมีคาเทากับ 1.8 เมตรตอวินาที 8.2.2 เฟสของคลื่น เฟสของคลื่นเปนการบอกตําแหนงตาง ๆ บนคลื่น โดยบอกเปนมุมในหนวยองศาหรือเรเดียน ลักษณะของคลื่นสามารถนํามาเขียนในรูปของคลื่นรูปไซนได ดังนั้นตําแหนงตาง ๆ บนคลื่นรูปไซนจึงระบุ ตําแหนงเปนมุมในหนวยองศาหรือเรเดียนได ซึ่งมุม 1 เรเดียนเทียบไดเทากับ 57.3 องศา มุม 360 องศา เทียบไดเทากับ 2π เรเดียน รูปที่ 8.4 ความสัมพันธระหวางมุมเรเดียนกับองศา เราสามารถเปรียบเทียบลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคตัวกลาง ณ 2 ตําแหนงขณะคลื่นขบวนหนึ่ง เคลื่อนที่ผานไดวา 2 ตําแหนงนั้น มีเฟสตรงกันหรือเฟสตรงขามกันได สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 4. ฟสิกสเบื้องตน 80 รูปที่ 8.5 ตําแหนงตาง ๆ บนคลื่นรูปไซน พิจารณารูปที่ 8.5 จะเห็นวาจุด A กับจุด B อยูหางกัน 1 ความยาวคลื่น มีเฟสตางกัน 360 องศา หรือ 2π เรเดียน เรากลาวไดวาจุด A และ จุด B มีเฟสตรงกัน สําหรับจุด A กับจุด C อยูหางกัน 2 เทาของ ความยาวคลื่น มีเฟสตางกัน 720 องศาหรือ 4π เรเดียน จุด A กับจุด C ก็มีเฟสตรงกัน เมื่อพิจารณาจุด A กับจุด X อยูหางกัน λ/2 มีเฟสตางกัน 180 องศาหรือ π เรเดียน สําหรับจุด A กับจุด Y อยูหางกัน 3λ/2 มีเฟสตางกัน 540 องศาหรือ 3π เรเดียน เราเรียกวาจุด A มีเฟสตรงขามกับจุด X และจุด A ก็มีเฟสตรงขามกับจุด Y ดังนั้นสรุปไดวา จุดสองจุดที่อยูหางกัน λ, 2λ , 3λ , ........... จะมีเฟสตรงกัน สําหรับจุดสองจุดที่ อยูหางกัน λ/2 , 3λ/2 , 5λ/2 , ........... จะมีเฟสตางกัน  8.3 สมบัติของคลื่น คลื่นมีสมบัติ 4 ประการไดแก การสะทอน การหักเห การเลี้ยวเบน และการแทรกสอด 8.3.1 การสะทอนของคลื่น คุณสมบัติประการหนึ่งของคลื่น คือ การสะทอน ลักษณะการสะทอนเปนไปตามสภาพของคลื่น การสะทอนเกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางแลวเคลื่อนที่กลับมาในตัวกลางเดิมในการสะทอนของ คลื่น รังสีตกกระทบ เสนปกติ และรังสีสะทอน อยูในระนาบเดียวกัน โดย มุมตกกระทบ ( θ i ) = มุมสะทอน ( θ r ) เสนปกติ รังสีตกกระทบ รังสีสะทอน θi θ r หนาคลื่นตกกระทบ หนาคลื่นสะทอน รูปที่ 8.6 การเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบและคลื่นสะทอน สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 5. ฟสิกสเบื้องตน 81 8.3.2 การหักเหของคลื่น เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผานเขาไปในตัวกลางที่เปลี่ยนไปจากเดิม ความเร็ว และความยาวคลื่นจะ เปลี่ยนไป มีผลทําใหทิศการเคลื่อนที่เบนไปจากแนวเดิม ปรากฏการณนี้เรียกวา “การหักเห” รั ง สี เส น ปกติ รั ง สี หั ก เห เส น ปกติ λ1 λ2 ตั ว กลางที่ 1 ตั ว กลางที่ 2 (โปร ง) (โปร ง) θ1 θ2 หน า คลื่ น หน า คลื่ น λ2 λ1 θ2 θ1 ตั ว กลางที่ 2 หน า คลื่ น ตั ว กลางที่ 1 หน า คลื่ น (ทึ บ ) (ทึ บ ) รั ง สี หั ก เห รั ง สี (ก) (ข) รูปที่ 8.7 (ก) คลื่นเดินทางจากตัวกลางที่โปรงไปยังตัวกลางที่ทึบกวา (ข) คลื่นเดินทางจากตัวกลางที่ทึบไปยังตัวกลางที่โปรงกวา จากรูปที่ 8.7 (ก) เมื่อคลื่นเดินทางจากตัวกลางที่โปรงเขาไปยังตัวกลางที่ทึบ คลื่นเบนเขาหาเสน ปกติ ความเร็ว และความยาวคลื่นหักเหในตัวกลางที่ 2 มีคาลดลง ในกรณีกลับกัน จากรูปที่ 8.7 (ข) เมื่อคลื่น เดินทางจากตัวกลางที่ทึบเขาไปยังตัวกลางที่โปรง คลื่นเบนออกจาก เสนปกติ ความเร็ว และความยาวคลื่น หักเหในตัวกลางที่ 2 มีคาเพิ่มขึ้น นิยามให “ดัชนีหักเห (n)” หมายถึง อัตราสวนระหวางความเร็วของแสงในสุญญากาศ (c) ตอ ความเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ (v) ดังนั้น c ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 1 คือ n 1 = v1 c ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 2 คือ n 2 = v2 n1 v 2 ดังนั้น = (8.3) n 2 v1 สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 6. ฟสิกสเบื้องตน 82 ตัวกลางที่ 1 จากรูปที่ 8.8 ไดความสัมพันธดังนี้ (โปรง) λ เสนปกติ sin θ1 = 1 รังสี AB หนาคลื่น λ λ θ Aθ 1 sin θ 2 = 2 AB 1 1 θ2 B λ2 ดังนั้น θ2 หนาคลื่น รังสีหักเห sin θ1 λ 1 = ตัวกลางที่ 2 sin θ 2 λ 2 (ทึบ) รูปที่ 8.8 ภาพขยายของรูปที่ 8.7 (ก) v เนื่องจากรังสีหักเหและรังสีตกกระทบมีความถี่เทากัน ดังนั้น f = f1 = f 2 และจาก λ= f ดังนั้น สมการดานบนเปน sin θ1 v 1 n 2 = = sin θ 2 v 2 n 1 สมการที่ไดเรียกวา “กฎของสเนลล” มีความสัมพันธ ดังนี้ sin θ1 λ 1 v 1 n 2 = = = (8.4) sin θ 2 λ 2 v 2 n 1 ที่นาสนใจอีกประการหนึ่งก็คือกรณีของรูปที่ 7.7 (ข) มีความเปนไปไดวา ถา  θ1 มีมุมที่เหมาะสมจน ทําให θ2 มีมุมเทากับ 90o คลื่นหักเหจะเกิดการสะทอนกลับหมด ในกรณีนี้เรียก θ1 วา “มุมวิกฤติ” ใช สัญลักษณเปน θc พิจารณาจากกฎของสเนลล ดังนี้ sin θ1 λ 1 v 1 n 2 = = = sin 90 o λ 2 v 2 n 1 หรือ ⎛n ⎞ θ1 = sin −1 ⎜ 2 ⎟ ⎜n ⎟ ⎝ 1⎠ ดังนั้น มุมวิกฤติ คือ ⎛n ⎞ θ c = sin −1 ⎜ 2 ⎟ ⎜n ⎟ (8.5) ⎝ 1⎠ สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 7. ฟสิกสเบื้องตน 83 ตัวอยางที่ 8.2 คลื่นผิวน้ํามีความถี่ 12 เฮิรตซ เคลื่อนที่จากบริเวณน้ําลึกเขาสูบริเวณน้ําตื้น ดวยความเร็ว 0.18 เมตรตอวินาที โดยหนาคลื่นตกกระทบทํามุม 45 องศา กับเสนรอยตอน้ําลึกกับน้ําตื้น ก) เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผานเสนรอยตอน้ําลึกกับน้ําตื้น มุมหักเหเปนเทาใด กําหนดความยาวคลื่นใน  น้ําตื้นเทากับ 1.0 เซนติเมตร ข) ความถี่ของคลื่นในน้ําตื้นเทากับกี่เฮิรตซ วิธีทํา ก) จากสิ่งที่โจทยกําหนดให สามารถหาความยาวคลื่นบริเวณน้ําลึกได จาก v = fλ v ดังนั้น λ = f 0.18 = 12 = 1.5 × 10 −2 m sin θ1 λ1 หามุมหักเห θ2 จาก = sin θ2 λ2 sin45 1.5 × 10−2 แทนคา = sin θ2 1.0 × 10−2 sin θ2 = 0.471 θ2 ≈ 28 ∴ มุกหักเหมีคาประมาณ 28 องศา ข) ความถี่บริเวณน้ําตื้นเทากับ 12 เฮิรตซ เนื่องจากเปนแหลงกําเนิดคลื่นเดียวกัน 8.3.3 การแทรกสอดของคลื่น เมื่อคลื่นตอเนื่องจากแหงกําเนิดคลื่นสองแหลงเดินทางมาพบกันจะเกิดการซอนทับของคลื่นเรียก ปรากฏการณนี้วา การแทรกสอดของคลื่น เพื่อใหการพิจารณางายขึ้น สมมติวามีคลื่นเพียง 2 ขบวนเขามาอยู ในบริเวณเดียวกัน โดยคลื่นทั้งสองมีความถี่เทากัน และมีเฟสตรงกันหรือเฟสตางกันคงที่ การทําใหคลื่นสอง ขบวนมีความถี่และเฟสเทากันทําไดโดยใหคลื่นทั้งสองเกิดจากแหลงกําเนิดอาพันธ (coherent source) การ แทรกสอดของคลื่นที่เสริมกันจนมีแอมปลิจูดมากสุด เรียกวา “ปฏิบัพ” (antinode) ถาคลื่นหักลางกันจนมีแอม ปลิจูดต่ําสุดหรือเปน 0 เรียกวา “บัพ” (node) ลักษณะการแทรกสอดจะเปนไปตามรูปที่ 8.9 สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 8. ฟสิกสเบื้องตน 84 ปฎิบัพที่ยอดคลื่น ปฎิบัพที่ทองคลื่น บัพ ทองคลื่น ทองคลื่น S1 S2 ยอดคลื่น ยอดคลื่น แหลงกําเนิดอาพันธ รูปที่ 8.9 การแทรกสอดของคลื่นน้ําที่เกิดจากแหลงกําเนิดอาพันธ 2 แหลง คือ S1 และ S2 8.3.4 การเลี้ยวเบนของคลื่น คลื่ น มี ลั ก ษณะพิ เ ศษประการหนึ่ ง คื อ ทุ ก จุ ด บนหน า คลื่ น ถื อ ให เ ป น ต น กํ า เนิ ด คลื่ น ใหม ไ ด ปรากฏการณนี้เรียกวา “หลักของฮอยเกนส” ถาคลื่นเคลื่อนที่ผานสิ่งกีดขวาง คลื่นสวนที่กระทบสิ่งกีดขวางจะ สะทอนกลับ สวนคลื่นที่ผานไปไดจะแผจากขอบของสิ่งกีดขวางไปจนถึงดานหลังสิ่งกีดขวาง ปรากฏการณนี้ เรียกวา “การเลี้ยวเบน” คลื่นเลี้ยวเบนยังคงมีความยาวคลื่น ความถี่ และอัตราเร็วเทาเดิม คลื่นเลี้ยวเบน สิงกีดขวาง ่ รูปที่ 8.10 คลื่นเลี้ยวเบนออกจากสลิตเดี่ยว 8.4 ธรรมชาติของเสียง ชีวิตประจําวันเราจะไดยินเสียงจากแหลงกําเนิดเสียงตาง ๆ อยูตลอดเวลา การไดยินเสียงของเรา เกิดจากหูไดรบพลังงานจากการสั่นของแหลงกําเนิดเสียงผานโมเลกุลของอากาศ ลักษณะการเคลื่อนที่ของ ั โมเลกุลของอากาศจะอยูในรูปของคลื่นตามยาว มีผลทําใหความดันของอากาศบริเวณที่มีการถายทอด พลังงานมีคาเปลี่ยนแปลงไปจากความดันปกติ บริเวณที่มีความดันมากกวาปกติเราเรียกวา สวนอัด สวน บริเวณที่มีความดันนอยกวาปกติเราเรียกวา สวนขยาย สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 9. ฟสิกสเบื้องตน 85 8.5 การเคลื่อนที่ของเสียงผานตัวกลาง เมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผานตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ความถี่ของคลื่นเสียงจะมีคาคงตัว เทากับความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง สวนอัตราเร็วของเสียงในตัวกลางหนึ่ง ๆ จะคงตัว เมื่ออุณหภูมิของ ตัวกลางนั้นคงตัว ดังแสดงในตารางตอไปนี้ ตารางที่ 8.1 แสดงอัตราเร็วของเสียงที่ตัวกลางตาง ๆ ที่อุณหภูมิตาง ๆ ตัวกลาง อัตราเร็ว (เมตร / วินาที) แกส อากาศ (0o C) 331 อากาศ (20o C) 343 ไฮโดรเจน (0o C) 1286 ออกซิเจน (0o C) 317 ฮีเลียม (0o C) 972 ของเหลว (25o C) น้ํา 1493 เมทิลแอลกอฮอล 1143 น้ําทะเล 1533 ของแข็ง อะลูมิเนียม 5100 ทองแดง 3560 เหล็ก 5130 ตะกั่ว 1322 จากอัตราเร็วของเสียงในอากาศพบวา อัตราเร็วของเสียงมีความสัมพันธกับอุณหภูมิของอากาศ โดย เปนไปตามสมการ vt = 331 + 0.6t (8.6) เมื่อ vt เปนอัตราเร็วของเสียงในอากาศที่อุณหภูมิ t ใด ๆ มีหนวยเปน เมตร/วินาที t เปนอุณหภูมิของอากาศมีหนวยเปนองศาเซลเซียส ตัวอยางที่ 8.3 คนงานซอมทางรถไฟเคาะรางรถไฟ ปรากฏวาผูที่อยูหางออกไประยะหนึ่ง ไดยินเสียงเมื่อ เวลาผานไป 2.0 วินาที ถาผูฟงแนบหูกับรางรถไฟ เขาจะไดยินเสียงกอนหรือหลังกวานี้เทาใด และเขาอยูหาง จากคนงานรถไฟเปนระยะทางเทาใด กําหนดให อุณหภูมิขณะนั้นเทากับ 15 oC และอัตราเร็วของเสียงในเหล็กเทากับ 5130 เมตร/วินาที วิธีทํา หาอัตราเร็วของเสียงในอากาศขณะอุณหภูมิ 15 oC จากสูตร vt = 331 + 0.6t ดังนั้น vt = 331 + 0.6 (15) = 340 m/s สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 10. ฟสิกสเบื้องตน 86 หาระยะหางจากผูสังเกตถึงคนงาน ระยะทาง จาก อัตราเร็ว = เวลา ระยะทาง = (340 m/s)(2 s) = 680 m ดังนั้นระยะหางจากผูสังเกตถึงคนงานเทากับ 680 เมตร หาเวลาที่เสียงใชในการเคลื่อนที่ในรางรถไฟ ระยะทาง จาก อัตราเร็ว = เวลา 680 m เวลา = = 0.13 s 5130 m / s ถาเราแนบหูกับรางรถไฟจะไดยินเสียงเร็วกวาเสียงผานอากาศ = 2 – 0.13 = 1.87 วินาที 8.6 สมบัติของเสียง ถาเราตะโกนภายในหองประชุมใหญ ๆ จะไดยินเสียงที่ตะโกนออกไปสะทอนกลับ เพราะเสียงที่ ตะโกนไปกระทบผนังหอง เพดาน และพื้นหอง แลวเกิดการสะทอนกลับมา ทําใหเราไดยนเสียงอีกครั้งหนึ่ง ิ แสดงวาเสียงมีสมบัติการสะทอน ซึ่งเปนสมบัติที่สําคัญของคลื่น ปกติเสียงที่ผานไปยังสมองจะติดประสาทหูประมาณ 1/10 วินาที ดังนั้นเสียงที่สะทอนกลับมาสูหูชา กวาเสียงที่ตะโกนออกไปเกิน 1/10 วินาที หูสามารถแยกเสียงตะโกนและเสียงที่สะทอนกลับมาได เสียง สะทอนเชนนี้เรียกวา เสียงสะทอนกลับ (echo) จากสมบัติของเสียงดังกลาว นักฟสิกสไดนํามาสรางเครื่องมือที่เรียกวาโซนาร ซึ่งใชหาตําแหนงของ สิ่งที่อยูใตทะเล โดยสงคลื่นดลของเสียงที่มีความถี่สูงจากใตทองเรือ เมื่อกระทบสิ่งกีดขวาง เชน หินโสโครก ฝูงปลา หรือเรือใตน้ํา ที่มีขนาดใหญกวาหรือเทากับความยาวคลื่นเสียง ก็เกิดการสะทอนของเสียงกลับมายัง เครื่องรับบนเรือ จากชวงเวลาที่สงคลื่นเสียงออกไปและรับคลื่นสะทอนกลับมา ใชคํานวณหาระยะทางระหวาง ตําแหนงของเรือกับสิ่งกีดขวางได ตัวอยางที่ 8.4 เรือลําหนึ่งจอดอยูในหมูเกาะที่มีหนาผาสูง เมื่อเปดหวูดคนในเรือไดยินเสียงภายหลังเปดหวูด 1 นาที ถามวาเรืออยูหางจากหนาผากี่เมตร (ถาความเร็วเสียงเทากับ 335 เมตร/วินาที) 1 วิธีทํา ระยะหางจากเรือถึงหนาผา = ความเร็วของเสียง × เวลาที่เสียงเดินทางไปกลับ 2 1 = 335 m/s × × 60 s 2 = 10,050 m คําตอบ เรื่ออยูหางจากหนาผา 10,050 เมตร สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 11. ฟสิกสเบื้องตน 87 เมื่อคลื่นเสียงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งผานเขาไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง จะเกิดการหักเห ตัวอยางการ หักเหของเสียงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งอาจสังเกตเห็นได เชน การเห็นฟาแลบแตไมไดยินเสียงฟารอง ทั้งนี้ เนื่องจากคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผานอากาศรอนไดเร็วกวาอากาศเย็น ซึ่งเราทราบแลววาชั้นของอากาศเหนือ พื้นดินมีอุณหภูมิไมเทากัน ยิ่งสูงขึ้นไปอุณหภูมิของอากาศยิ่งลดลง ดังนั้นในที่สูง ๆ จากพื้นผิวโลก อัตราเร็ว ของเสียงจึงนอยกวาบริเวณใกลผวโลก ขณะที่เกิดฟาแลบและฟารองในตอนกลางวันคลื่นเสียงจะเคลื่อนที่จาก ิ อากาศตอนบนซึ่งเย็นกวามาสูอากาศบริเวณใกลพื้นดินซึ่งรอนกวา ทําใหเกิดการหักเหของเสียงฟารองกลับ ขึ้นไปในอากาศตอนบน ถาเสียงเกิดการหักเหกลับขึ้นไปทั้งหมด เราจะเห็นฟาแลบแตไมไดยินเสียงฟารอง ปรากฏการณขางตนนี้แสดงวา เสียงมีสมบัติการหักเห นอกจากนี้แลวเสียงยังมีสมบัติการเลี้ยวเบน ในชีวิตประจําวันเราจะพบการเลี้ยวเบนของเสียง เชน การไดยนเสียงที่มุมตึก เปนตน ิ 8.7 คลื่นนิ่ง คลื่นนิ่งเปนปรากฏการณการแทรกสอดที่เกิดจากการซอนทับระหวางคลื่นสองขบวนซึ่งเคลื่อนที่ สวนทางกันโดยที่คลื่นทั้งสองมีความถี่ ความยาวคลื่น และแอมพลิจูดเทากัน สําหรับกรณีคลื่นเสียงสามารถ เกิดคลื่นนิ่งได โดยสามารถศึกษาไดจากกการนําเอาลําโพงมาวางไวเหนือพื้นโตะ และใชทอรับฟงเสียง ณ ตําแหนงตาง ๆ ตามแนวดิ่งระหวางลําโพงกับพื้นโตะ ขณะที่เสียงจากลําโพงเคลื่อนที่ไปกระทบพื้นโตะจะเกิด การสะทอน และเสียงที่สะทอนจากพื้นโตะจะไปซอนทับกับคลื่นเสียงที่มาจากลําโพง ทําใหเกิดการแทรดสอด มีลักษณะเปนคลื่นนิ่ง เมื่อฟงเสียง ณ ตําแหนงตาง ๆ จะไดยนเสียงดังและคอยสลับกัน ตําแหนงที่ไดยินเสียง ิ ดังแสดงวามีการแทรกสอดแบบเสริมเรียกตําแหนงนี้วา ปฏิบัพ ซึ่งคือตําแหนง A ดังรูปที่ 8.11 และตําแหนงที่ ไดยินเสียงคอยแสดงวามีการแทรกสอดแบบหักลางเรียกตําแหนงนี้วา บัพ ซึ่งคือตําแหนง N ดังรูป 8.11 รูปที่ 8.11 คลื่นนิ่งของเสียง สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 12. ฟสิกสเบื้องตน 88 8.8 การไดยิน เสียงที่เราไดยินจะดังหรือคอยขึ้นอยูกับพลังงานของเสียงที่มาถึงผูฟง อัตราการถายโอนพลังงาน เสียงของแหลงกําเนิด คือปริมาณพลังงานเสียงที่สงออกมาแหลงกําเนิดในหนึ่งหนวยเวลา ซึ่ง เรียกวา กําลังเสียง มีหนวยเปนจูลตอวินาที หรือ วัตต ในกรณีที่ระยะทางเทากันผูฟงจะไดยินเสียงจาก แหลงกําเนิดเสียงที่มีกําลังมากดังกวาแหลงกําเนิดเสียงที่มีกําลังนอย 8.8.1 ความเขมเสียง เราอาจพิจารณาไดวาหนาคลื่นของเสียงที่ออกจากแหลงกําเนิดเสียงมีการแผหนาคลื่นออกเปน รูปทรงกลม โดยมีจุดกําเนิดเสียงอยูที่จุดศูนยกลางของทรงกลม กําลังของคลื่นเสียงที่แหลงกําเนิดเสียง สงออกไปตอหนึ่งหนวยพื้นที่ของหนาคลื่นทรงกลม เรียกวา ความเขมเสียง ถากําหนดใหกําลังเสียงจาก แหลงกําเนิดเสียงมีคาคงตัว ความเขมเสียง ณ ตําแหนงตาง ๆ หาไดจาก P I = (8.7) 4 πR 2 เมื่อ I เปนความเขมเสียง ณ ตําแหนงตาง ๆ มีหนวยเปนวัตตตอตารางเมตร P เปนกําลังเสียงของแหลงกําเนิดเสียงมีหนวยเปนวัตต R เปนระยะระหวางแหลงกําเนิดเสียงกับตําแหนงที่จะหาความเขมเสียงมีหนวย เปนเมตร ถากําลังเสียงจากแหลงกําเนิดมีคาคงตัว สามารถสรุปไดวา 1 I ∝ R2 ตัวอยางที่ 8.5 เครื่องยนตเครื่องหนึ่งมีกําลังเสียง 100 วัตต ความเขมเสียงที่ระยะหาง 10 เมตรมีคาเทาใด P วิธทา จาก ี ํ I = 4 πR 2 100 W I = 22 4 × ×10 2 m 2 7 = 8 × 10-2 W/m2 คําตอบ ความเขมเสียงที่ระยะหาง 10 เมตรมีคาเทากับ 8 × 10-2 วัตตตอตารางเมตร หูมนุษยสามารถตอบสนองความเขมเสียงต่ําสุดที่ 10-12 วัตตตอตารางเมตร ซึ่งจะไดยินเสียงคอย ที่สุด และความเขมเสียงมากที่สดที่หูมนุษยสามารถทนฟงไดมีคาความเขมเทากับ 1 วัตตตอตารางเมตร ซึ่ง ุ จะไดยนเสียงดังที่สดอาจเปนอันตรายตอหูได ิ ุ สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 13. ฟสิกสเบื้องตน 89 8.8.2 ระดับความเขมเสียง การบอกความดังของเสียงนิยมบอกในรูปของระดับความเขมเสียง ในหนวยเดซิเบล (dB) โดยเสียง คอยสุดที่หูมนุษยไดยินคือ 0 dB และเสียงดังสุดที่หูมนุษยสามารถทนฟงไดและอาจเปนอันตรายตอหูมีคา เทากับ 120 dB การวัดระดับความเขมเสียงจะใชเครื่องมือที่ช่อวา Sound meter ซึ่งเปนเครื่องมือที่สามารถอาน ื ระดับความเขมเสียงเปนเดซิเบลดังแสดงในรูปที่ 8.12 รูปที่ 8.12 ตัวอยางเครื่องวัดระดับความเขมเสียง (Sound meter) ความสัมพันธระหวางความเขมเสียงและระดับความเขมเสียง ความเขมเสียงและระดับความเขมเสียงมีความสัมพันธดังสมการ 8.8 ⎛I⎞ L = 10 log ⎜ ⎟ ⎜I ⎟ (8.8) ⎝ 0⎠ เมื่อ I เปนความเขมเสียงที่ตองการวัด มีหนวยเปนวัตตตอตารางเมตร I0 เปนความเขมเสียงที่คอยที่สุดที่มนุษยไดยิน มีหนวยเปนวัตตตอตารางเมตร L เปนระดับความเขมเสียง มีหนวยเปน เดซิเบล ตัวอยางที่ 8.6 เสียงมีความเขม 10-5 วัตตตอตารางเมตร จะมีระดับความเขมเสียงเทาใด ⎛I⎞ วิธีทํา จาก L = 10 log ⎜ ⎟ ⎜I ⎟ ⎝ 0⎠ ⎛ 10 −5 ⎞ = 10 log ⎜ −12 ⎟ ⎜ 10 ⎟ ⎝ ⎠ 7 = 10 log 10 = 70 dB คําตอบ ระดับความเขมเสียงมีคา 70 เดซิเบล สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 14. ฟสิกสเบื้องตน 90 8.8.3 ระดับเสียง การไดยินเสียงของมนุษยนอกจากขึ้นอยูกับความเขมเสียงแลวยังขึ้นกับความถี่ของคลื่นเสียงอีก ดวย ความถี่เสียงต่ําสุดที่มนุษยสามารถไดยินคือ 20 เฮิรตซ และความถี่สูงสุดที่สามารถไดยินคือ 20,000 เฮิรตซ เสียงที่มีความถี่ต่ํากวา 20 เฮิรตซ เราเรียกวาคลื่นใตเสียงหรือ อินฟราซาวด ซึ่งเกิดจากแหลงกําเนิด เสียงขนาดใหญ เชนการสั่นสะเทือนของสิ่งกอสราง สวนเสียงที่มีความถี่สูงกวา 20,000 เฮิรตซ เราเรียกวา คลื่นเหนือเสียงหรือ อัลตราซาวด นอกจากนี้แหลงกําเนิดเสียงตาง ๆ ก็ใหเสียงที่มีชวงที่มีความถี่ตางกัน ออกไป ดังแสดงตอไปนี้ เสียงที่มีความถี่นอยคนทั่วไปเรียกวาเสียงทุม สวนเสียงที่มีความถี่สูงคนทั่วไปเรียกวาเสียงแหลม การแบงระดับจะใชความถี่ในการแบง การแบงเสียงดนตรีทางวิทยาศาสตรแสดงดังตารางที่ 8.2 ตารางที่ 8.2 แสดงการแบงเสียงดนตรีทางวิทยาศาสตร ระดับเสียงดนตรี C D E F G(ซอล) A B C/ (โด) (เร) (มี) (ฟา) (ลา) (ที) (โด) ความถี่(Hz) 256 288 320 341 384 427 480 512 สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 15. ฟสิกสเบื้องตน 91 8.8.4 คุณภาพเสียง ความถี่เสียงต่ําสุดที่ออกมาจากแหลงกําเนิดเสียงใด ๆ เรียกวา ความถี่มูลฐาน ของแหลงกําเนิด เสียงนั้นหรือฮารมอนิกที่ 1 สําหรับความถี่อื่น ๆ ที่ออกมาพรอมกันแตมีความถี่เปนจํานวนเทาของความถี่มูล ฐาน เชนเปน 2 เทาของความถี่มูลฐานเรียกวาฮารมอนิกที่ 2 บางทีเรียกวาโอเวอรโทนที่ 1 ในขณะที่ แหลงกําเนิดเสียงตาง ๆ สั่น จะใหเสียงซึ่งมีความถี่ความถี่มูลฐานและฮารมอนิกตาง ๆ ออกมาพรอมกัน เสมอ แตจํานวนฮารมอนิกและความเขมเสียงของแตละฮารมอนิกสจะแตกตางกันออกไป จึงทําใหลักษณะ คลื่นเสียงแตกตางกัน สําหรับแตละแหลงกําเนิดเสียงที่ตางกัน เรียกวามี คุณภาพเสียงตางกัน 8.8.5 มลภาวะของเสียง บริเวณใดที่มีระดับความเขมเสียงที่ทําใหหูและสภาพจิตใจของผูฟงผิดปกติ ถือวาเสียงในบริเวณนั้น เปน มลภาวะของเสียง กระทรวงมหาดไทยไดกําหนดมาตรฐานความเขมเสียงของสถานประกอบการเพื่อ ไมใหเกิดอันตรายแกคนงานและผูที่อยูใกลเคียงดังตาราง เวลาในการทํางาน ระดับความเขมเสียงที่ลูกจางไดรบติดตอกัน ั (ชั่วโมงตอวัน) ไมเกิน (เดซิเบล) นอยกวา 7 91 7-8 90 มากกวา 8 80 8.8.6 หูกับการไดยิน หูแบงออกเปน 3 สวน คือ หูสวนนอก หูสวนกลาง หูสวนใน ดังรูป รูปที่ 8.13 สวนประกอบของหู ภายในหูสวนกลางจะมีทอเล็ก ๆ ติดกับหลอดลม ซึ่งจะทําหนาที่ปรับความดันอากาศทั้งสองดาน   ของเยื่อแกวหูใหเทากันตลอดเวลา ถาความดันทั้งสองขางของเยื่อแกวหูไมเทากันจะทําใหเกิดอาการหูอื้อ หรือ ปวดหู หูสวนในมีสวนสําคัญตอการรับฟงเสียง สวนที่เปนทอกลวงขดเปนรูปคลายหอยโขงเรียกวา คลอ เคลีย ภายในทอนี้มีเซลขนอยูเปนจํานวนมากทําหนาที่รับรูการสั่นของคลื่นเสียงที่ผานมาจากหูสวนกลาง  พรอมทั้งสงสัญญาณการรับรูผานโสตประสาทไปยังสมอง สมองจะทําหนาที่แปลงสัญญาณที่ไดรับ ทําใหเรา ทราบเกี่ยวกับเสียงที่ไดยิน สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 16. ฟสิกสเบื้องตน 92 8.9 ปรากฏการณของเสียง 8.9.1 บีตส บีตสเกิดจากการแทรกสอดของคลื่นเสียงจากแหลงกําเนิดสองแหลงที่มีความถี่ตางกันไมมาก เราจะ ไดยินเสียงเปนเสียงที่ดังคอยสลับกันไป โดยปกติหูมนุษสามารถจําแนกบีตสซึ่งมีความถี่ไมเกิน 7 เฮิรตซ ถาแหลงกําเนิดเสียงสองแหลงมีความถี่ตางกันไมเกิน 7 เฮิรตซเมื่อมาซอนทับกันจะทําใหเกิดบีตส จํานวนครั้งของเสียงดังที่ไดยินในหนึ่งวินาที เรียกวา ความถี่บีตส ซึ่งหาไดจาก ความถี่บีตส = Δf = |f1 – f2| เมื่อ f1 และ f2 เปนความถี่ของแหลงกําเนิดเสียงทั้งสอง รูปที่ 8.14 การซอนทับระหวางคลื่นเสียงจากแหลงกําเนิดสองแหลงมีผลทําใหเกิดบีตส 8.9.2 การกําทอน เมื่อเราใหวัตถุสั่นหรือแกวงอยางอิสระ วัตถุจะมีความถี่ในการสั่น เราเรียกวาความถี่นี้วาความถี่ ธรรมชาติ การสั่นอยางอิสระในกรณีนี้คือ การที่เราออกแรงเพียงครั้งเดียวแลวปลอยใหวัตถุเกิดการสั่น แตถา  เราออกแรงหลาย ๆ ครั้ง ความถี่ของแรงที่เราใหแกวัตถุจะมีผลตอการสั่นของมัน ปรากฏการณที่เราใหแรงแก วัตถุ โดยความถี่ของแรงที่เราใหเทากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ เราเรียกปรากฏการณนี้วา การสั่นพอง หรือ การกําทอน (resonance) เมื่อเกิดการกําทอนขึ้นวัตถุจะมีการสั่นแบบรุนแรง กลาวคือ การสั่นของวัตถุ จะมีแอมพลิจูดมากที่สุดเมื่อเทียบกับการสั่นดวยความถี่อื่น ๆ ปรากฏการการกําทอนของเสียง คือปรากฏการณที่เสียงเคลื่อนที่ผานตัวกลางแลวอนุภาคของ ตัวกลางมีการสั่นดวยความถี่เดียวกับความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง ถาเราใหคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผานอากาศที่ อยูในทอกําทอนซึ่งมีปริมาตรตางๆ กัน ณ ตําแหนงที่เกิดการกําทอนเราจะไดยินเสียงดังที่สุด ในขณะที่เกิด การกําทอนของเสียงในทอกําทอนจะมีการแทรกสอดระหวางคลื่นเสียงจากแหลงกําเนิดกับเสียงที่สะทอนจาก ทอกําทอน ทําใหเกิดคลื่นนิ่งขึ้น และระยะทางระหวางตําแหนงถัดกันที่ไดยินเสียงดังสองครั้งจะเทากับ ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นเสียง ดังรูปที่ 8.15 สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 17. ฟสิกสเบื้องตน 93 (ก) (ข) รูปที่ 8.15 ระยะที่อนุภาคสั่นออกจากตําแหนงเดิมกับตําแหนงบนทอกําทอน ขณะเกิดการกําทอนของเสียง 8.9.3 ปรากฏการณดอปเพลอรของเสียง ปรากฏการณดอปเพลอรเปนปรากฏการณที่เกิดขึ้นไดกับคลื่นทุกชนิด เชน คลื่นกล คลื่น แมเหล็กไฟฟา เปนตน ปรากฏดอปเพลอรเปนปรากฏการณที่ความถี่ของคลื่นปรากฏตอผูสังเกตเปลี่ยนไป จากความถี่เดิม ซึ่งเปนผลมาจากแหลงกําเนิดคลื่นเคลื่อนที่หรือผูสังเกตเคลื่อนที่ หรือทั้งแหลงกําเนิดคลื่น และผูสังเกตเคลื่อนที่ สําหรับคลื่นเสียง ขณะแหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่ ความยาวคลื่นที่อยูดานหนาแหลงกําเนิดเสียงจะ สั้นลงและความยาวคลื่นดานหลังแหลงกําเนิดเสียงจะยาวขึ้น เมื่อเทียบกับความยาวคลื่นเสียงขณะที่ แหลงกําเนิดเสียงอยูกับที่ ดังนั้นถาผูสังเกตอยูดานหนาแหลงกําเนิดเสียง จะไดยินเสียงที่มีความถี่สูงกวา ความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง ดังรูปที่ 8.16 (ก) ละถาผูสังเกตอยูดานหลังแหลงกําเนิดเสียง จะไดยนเสียงที่มี ิ ความถี่ตํากวาความถี่ของแหลงกําเนิดเสียง ดังรูปที่ 8.16 (ข) ่ (ก) แหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่เขาหาผูสงเกต ั (ข) แหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกจากผูสังเกต รูปที่ 8.16 ปรากฏการณดอปเพลอรของเสียง ในทางกลับกัน ถาแหลงกําเนิดเสียงอยูนิ่ง แตผูสังเกตเคลื่อนที่เขาหาหรือออกหางจากแหลงกําเนิด เสียง ผูสังเกตจะไดยินเสียงที่มีความถี่เปลี่ยนไปความถี่ของแหลงกําเนิดเสียงเชนกัน โดยผูสังเกตจะไดยิน เสียงที่มีความถี่สูงขึ้นเมื่อเคลื่อนที่เขาหาแหลงกําเนิดเสียง และผูสังเกตจะไดยินเสียงมีความถี่ต่ําลงเมื่อผูฟง เคลื่อนที่ออกหางจากแหลงกําเนิดเสียง สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 18. ฟสิกสเบื้องตน 94 8.9.4 คลื่นกระแทก คลื่นกระแทกเกิดขึ้นเมื่อแหลงกําเนิดเสียงเคลื่อนที่ดวยอัตราเร็วมากกวาอัตราเร็วของคลื่นเสียง หนาคลื่นจะอัดตัวกันในลักษณะที่เปนหนาคลื่นวงกลมเรียงซอนกันไป โดยแนวหนาคลื่นที่อัดตัวกันมีลักษณะ เปนรูปตัว V ดังรูปที่ 8.17 รูปที่ 8.7 ลักษณะหนาคลื่นกระแทก ในกรณีที่เครื่องบินเคลื่อนที่ดวยอัตราเร็วมากกวาอัตราเร็วของเสียง เปนผลทําใหเกิดเสียงดังคลาย เสียงระเบิด ในบริเวณที่คลื่นกระแทกนี้เคลื่อนที่ผานอาจทําใหกระจกหนาตางแตกราวได เสียงที่เกิดขึ้น เรียกวา ซอนิกบูม ภาพเครื่องบินไอพน F-18 บินผานทะลุกําแพงเสียง หรือบินเร็วเหนือเสียง จะเห็นคลื่นกระแทก เกิดขึ้นเปนแนวกรวยอยูทางดานหลัง สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 19. ฟสิกสเบื้องตน 95 แบบฝกหัดบทที่ 8 1. คลื่นกลเกิดขึ้นไดอยางไร 2. คลื่นตามยาวและคลื่นตามขวางแตกตางกันอยางไร 3. คลื่นตามรูปขางลาง กราฟเสนเต็มและเสนประเปนรูปรางของคลื่นที่เวลา t = 0 และ t = 0.2 วินาที ตามลําดับ ถามวาคลื่นนี้ ก. มีความยาวคลื่นเทาใด ข. มีความเร็วเทาใด ค. มีความถี่เทาใด ง. มีคาบเทาใด 4. คลื่นน้ําเคลื่อนที่เขากระทบฝงนับได 15 ลูกคลื่นทุก ๆ 10 วินาที ถาระยะระหวางสันคลื่นที่ติดกันเทากับ 3 เมตร คลื่นน้ํานี้จะมีความเร็วเทาใด 5. คลื่นในตัวกลางหนึ่ง ถาเพิ่มความถี่เปน 2 เทา ความยาวคลื่นจะเปนเทาใด 6. คลื่นขบวนหนึ่งมีระยะจากสันที่ 1 ถึงสันที่ 5 ยาว 10 เซนติเมตร และมีความถี่ 50 เฮิรตซ จงหาอัตราเร็ว ของคลื่น 7. คลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง โดยมีมุมตกกระทบ 30 องศา จะเกิดมุมหักเห 45 องศา ถาคลื่นนี้มีมุมตกกระทบ 45 องศา จะเกิดมุมหักเหเทาใด 8. บอลลูนเคลื่อนที่ขึ้นดวยความเร็วสม่ําเสมอ 20 เมตรตอวินาที ขณะที่อยูสูงจากพื้นดินระยะหนึ่งไดสงคลื่น เสียงความถี่ 1000 เฮิรตซ ลงมา และไดรับสัญญาณเสียงที่สะทอนกลับเมื่อเวลา 4 วินาที จงหาวา ขณะที่สง คลื่นเสียง บอลลูนอยูสูงจากพื้นเดิมเปนระยะเทาไร ถาความเร็วเสียงเทากับ 350 วินาที 9. โรงงานผลิตผลไมกระปองแหงหนึ่งตองการคัดขนาดของผลไมในขณะกําลังไหลผานมาตามรางน้ําโดย อาศัยการสะทอนของเสียงจากเครื่องโซนาร โดยตองการแยกผลไมที่มีขนาดใหญกวาและเล็กกวา 7.5 เซนติเมตร ออกจากกัน จงหาความถี่ที่เหมาะสมของคลื่นจากโซนาร (ความเร็วของคลื่นเสียงในน้ํา = 1500 เมตรตอวินาที) 10. ผูขบรถยนตคันหนึ่งกําลังเปดรายการวิทยุฟงรายการจากสถานีหนึ่งอยู ในขณะที่รถกําลังวิ่งเขาหาตึก ั ใหญขางหนาดวยความเร็ว 1 เมตรตอวินาที สัญญาณวิทยุเงียบหายไป 2 ครั้งใน 3 วินาที ถาสถานีวิทยุอยูใน  ทิศที่ตรงไปขางหลังรถ คลื่นวิทยุนั้นจะมีความยาวคลื่นเทาไร สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 20. ฟสิกสเบื้องตน 96 11. ในการปรับเทียบเสียเปยโนที่ระดับเสียง C โดยเทียบกับสอมเสียงความถี่ 256 เฮิรตซ ถาไดยินเสียงบีตส ความถี่ 3 ครั้งตอวินาที ความถี่ที่เปนไปไดของเปยโนมีคาเทาใด 12. แมลงตัวหนึ่งบินหนีในแนวเสนตรงดวยความเร็ว 0.1 เมตรตอวินาที จากคนๆหนึ่งซึ่งยืนนิ่งในที่โลง อยาก ทราบวา คนนั้นจะไดยินเสียงการบินของแมลงนั้นอยูไดนานกี่วินาที กําหนดให อัตราพลังงานเสียงที่แมลงนั้น สงออกมาในขณะที่บินมีคาเทากับ 4π × 10 วัตต ทั้งนี้กําหนดใหดวยวา สียงเบาที่สุดที่มนุษยไดยินมี −12 −12 ความเขมเสียงเปน 10 วัตต 13. ใหนักศึกษาทําการทดลองเสมือจริงเรื่องการเกิดบีตสที่ http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/explorescience/beats/tonebeats1.htm การทดลองนี้ เริ่มตนใหกดลําโพง ที่ 400 Hz ใหอยูในสภาวะ on ฟงเสียงความถี่ ตอไปใหกดลําโพง ที่ 401 Hz ใหอยูในสภาวะ on ทดลองนับความถี่ โดยใชนาฬิกาจับเวลาใน 20 วินาที วาเกิดเสียงดัง เปนจังหวะกี่ครั้ง นําคาที่ไดหารดวย 20 บันทึกไวในชองความถี่บีตส 14. ใหนกศึกษาทําการทดลองเสมือนจริงเรื่อปรากฏการณดอปเปลอร ที่ ั http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/virtual1/doppler/19537/java/Dopplerthai.html ใหนกศึกษาตอบคําถามทายการทดลองสงอาจารย ั สําหรับนักศึกษาคณะสถาปตยกรรมศาสตร/เทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
  • 21. หนังสืออิเล็กทรอนิกส ฟสิกส 1(ภาคกลศาสตร ( ฟสิกส 1 (ความรอน) ฟสิกส 2 กลศาสตรเวกเตอร โลหะวิทยาฟสิกส เอกสารคําสอนฟสิกส 1 ฟสิกส 2 (บรรยาย( แกปญหาฟสิกสดวยภาษา c ฟสิกสพิศวง สอนฟสิกสผานทางอินเตอรเน็ต ทดสอบออนไลน วีดีโอการเรียนการสอน หนาแรกในอดีต แผนใสการเรียนการสอน เอกสารการสอน PDF กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร แบบฝกหัดออนไลน สุดยอดสิ่งประดิษฐ การทดลองเสมือน บทความพิเศษ ตารางธาตุ ) ไทย1) 2 (Eng) พจนานุกรมฟสิกส ลับสมองกับปญหาฟสิกส ธรรมชาติมหัศจรรย สูตรพื้นฐานฟสิกส การทดลองมหัศจรรย ดาราศาสตรราชมงคล แบบฝกหัดกลาง แบบฝกหัดโลหะวิทยา แบบทดสอบ ความรูรอบตัวทั่วไป อะไรเอย ? ทดสอบ)เกมเศรษฐี ( คดีปริศนา ขอสอบเอนทรานซ เฉลยกลศาสตรเวกเตอร คําศัพทประจําสัปดาห ความรูรอบตัว การประดิษฐแของโลก ผูไดรับโนเบลสาขาฟสิกส นักวิทยาศาสตรเทศ นักวิทยาศาสตรไทย ดาราศาสตรพิศวง การทํางานของอุปกรณทางฟสิกส การทํางานของอุปกรณตางๆ
  • 22. การเรียนการสอนฟสิกส 1 ผานทางอินเตอรเน็ต 1. การวัด 2. เวกเตอร 3. การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4. การเคลื่อนที่บนระนาบ 5. กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกตกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 7. งานและพลังงาน 8. การดลและโมเมนตัม 9. การหมุน 10. สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง 11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุน 13. กลศาสตรของไหล 14. ปริมาณความรอน และ กลไกการถายโอนความรอน 15. กฎขอที่หนึ่งและสองของเทอรโมไดนามิก 16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร 17. คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง การเรียนการสอนฟสิกส 2 ผานทางอินเตอรเน็ต 1. ไฟฟาสถิต 2. สนามไฟฟา 3. ความกวางของสายฟา 4. ตัวเก็บประจุและการตอตัวตานทาน 5. ศักยไฟฟา 6. กระแสไฟฟา 7. สนามแมเหล็ก 8.การเหนี่ยวนํา 9. ไฟฟากระแสสลับ 10. ทรานซิสเตอร 11. สนามแมเหล็กไฟฟาและเสาอากาศ 12. แสงและการมองเห็น 13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตรควอนตัม 15. โครงสรางของอะตอม 16. นิวเคลียร การเรียนการสอนฟสิกสทั่วไป ผานทางอินเตอรเน็ต 1. จลศาสตร )kinematic) 2. จลพลศาสตร (kinetics) 3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปลฮารโมนิก คลื่น และเสียง 5. ของไหลกับความรอน 6.ไฟฟาสถิตกับกระแสไฟฟา 7. แมเหล็กไฟฟา 8. คลื่นแมเหล็กไฟฟากับแสง 9. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร ฟสิกสราชมงคล