Transcript ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับฟิสิกส์

บทที่ 1 ความรู้ เบือ้ งต้ นเกีย่ วกับฟิ สิ กส์
วฟ.401 ฟิ สิ กส์1
การแบ่งวิชาวิทยาศาสตร์ออกเป็ นวิทยาศาสตร์
แขนงต่าง ๆ
วิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์ กายภาพ
ฟิ สิกส์
วิทยาศาสตร์ ชีวภาพ
เคมี
ธรณีวทิ ยา
ดาราศาสตร์
อุตุนิยมวิทยา
สมุทรศาสตร์
พฤกษาศาสตร์
สัตวศาสตร์
ความหมายของคาว่า “ ฟิ สิ กส์ ”
 ฟิ สิ กส์ (PHYSICS) มาจากภาษากรี ก
มีความหมายว่า “ธรรมชาติ”
ฟิ สิ กส์ เป็ นส่ วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์ (science)
เป็ นวิทยาศาสตร์กายภาพซึ่ งว่าด้วยสิ่ งไม่มีชีวติ
ในธรรมชาติโดยเน้นถึงกิจกรรม การค้นคว้า
หาความจริ งจากธรรมชาติ
ตัวอย่ างแขนงวิชาของฟิ สิ กส์
 พลังงาน
 อิเล็กทรอนิกส์
 ดาราศาสตร์
 นิวเคลียร์
ปริมาณทางฟิ สิ กส์
หมายถึง สิ่ งที่เราสามารถวัดค่าได้ บอกค่าได้แน่นอน
และใช้แสดงกฎเกณฑ์ต่าง ๆ ได้
ปริ มาณทางฟิ สิ กส์ได้กาหนดหน่วยสาหรับปริ มาณ
นั้นๆ โดยองค์กรระหว่างชาติเพื่อการมาตรฐาน
เพื่อใช้เป็ นมาตรฐานเดียวกันทัว่ โลก เรี ยกระบบนั้นว่า
ระบบเอสไอ ( SI Unit: International System of Unit )
ปริมาณทางฟิ สิ กส์ จาแนกตามหน่ วยได้ 2 พวก
ได้แก่
1.หน่วยฐาน เป็ นฐานของหน่วยทั้งหลาย
2.หน่วยอนุพนั ธ์ เป็ นหน่วยที่เกิดจากหน่วยฐาน
หลายๆ หน่วยประกอบกัน
หน่ วยฐาน ในระบบ SI 7 หน่ วย
ปริมาณ
1. ความยาว (length)
2. มวล (mass)
3. เวลา (time)
4. กระแสไฟฟ้า (electric current)
5. อุณหภูมิ (temperature)
6. ความเข้ มของการส่ องสว่ าง
(luminous intensity)
7. ปริมาณของสสาร
(amount of substance)
หน่ วย
เมตร (metre)
กิโลกรัม (kilogram)
วินาที (second)
แอมแปร์ (Ampere)
เคลวิน (Kelvin)
แคนเดลา (Candela)
สั ญลักษณ์
m
kg
s
A
K
cd
โมล (mole)
mol
หน่ วยอนุพนั ธ์ ในระบบ SI ที่ควรทราบ
ปริมาณ
พืน้ ที่ (Area)
ปริมาตร (Volume)
แรง (Force)
พลังงาน (Energy)
กาลัง (Power)
ความเร็ว (Velocity)
ความเร่ ง (Acceleration)
ความถี่ (Frequency)
ประจุไฟฟ้า (Electric charge)
ความต่ างศักย์ ไฟฟ้า
ความดัน (Pressure)
ความหนาแน่ น (Density)
โมเมนตัม (Momentum)
หน่ วย
สัญลักษณ์
ตารางเมตร
ลูกบาศก์เมตร
นิวตัน (newton)
จูล (Joule)
วัตต์ (watt)
เมตร/วินาที
เมตร/วินาที 2
เฮิรตซ์ (Hertz)
คูลอมป์ (Coulomb)
โวลต์ (Volt)
พาสคัล(Pascal),นิวตัน / ตร.เมตร
กิโลกรัม / ลบ.เมตร
กิโลกรัม.เมตร / วินาที
m2
m3
N
J (N. m)
W (J/s)
m/s
m/s2
Hz
C
V
Pa,N/m2
Kg/m3
Kg.m / s2
คาอุปสรรค ( ตัวนาหน้ าหน่ วย )
ตัวคูณ
1012
109
106
103
คาอุปสรรค(เติมหน้ าหน่ วย)
เทระ (tera)
จิกะ (giga)
เมกะ (mega)
กิโล (kilo)
สั ญลักษณ์
T
G
M
k
100
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
หน่ วยมาตรฐานกลาง
มิลลิ (mili)
ไมโคร (micro)
นาโน (nano)
พิโก (pico)
เฟมโต (femto)
m

n
P
f
การวัด
การวัดปริมาณต่ าง ๆ จะถูกต้ องและเทีย่ งตรงมากน้ อย
เพียงใด ขึน้ อยู่กบั หลาย ๆ ปัจจัย
ปัจจัยสาคัญ ได้ แก่
- เครื่องมือวัด
- วิธีการวัด
- ตัวผู้วดั
- สภาพแวดล้อมขณะทาการวัด
เลขนัยสาคัญ
คือ ปริมาณเลขทีไ่ ด้ จาการวัด หรือ การทดลอง
หลักการนับเลขนัยสาคัญ
1.ไม่ ใช่ ศูนย์ นับทั้งหมด
2. เลขศูนย์ ทอี่ ยู่ระหว่ างตัวเลขนัยสาคัญ ถือเป็ น
เลขนัยสาคัญ
3.เลขศูนย์ ทางซ้ ายไม่ นับ
4.เลขศูนย์ ทางขวา หลังจุดทศนิยมนับทั้งหมด
5.เลขศูนย์ ทางขวาจานวนเต็มอาจนับหรือไม่ นับก็ได้
การบันทึกเลขนัยสาคัญ
1.เลขตัวสุ ดท้ ายได้ จากการคาดคะเน
2.เลขทุกตัวก่อนตัวสุ ดท้ าย อ่านได้ จากสเกล
3.ต้ องบอกความไม่ แน่ นอนในการคาดคะเน เช่ น
บอกความละเอียด
การคานวณเลขนัยสาคัญ
1.การบวกลบ
ผลลัพธ์ ควรมีจานวนตัวเลขหลังจุดทศนิยมเท่ ากับ
จานวนตัวเลขหลังจุดทศนิยมทีน่ ้ อยทีส่ ุ ดในกลุ่มทีน่ ามา
บวกหรือลบกัน
2.การคูณหารกัน
ผลลัพธ์ ควรมีจานวนตัวเลขนัยสาคัญเท่ ากับจานวน
ตัวเลขนัยสาคัญทีน่ ้ อยทีส่ ุ ดในกลุ่มทีน่ ามาคูณหารกัน
ความคลาดเคลือ่ นของการวัด
คือ โอกาสที่ผลการวัดจะคลาดเคลื่อนจากความเป็ นจริ ง
เกิดขึ้นที่เลขตัวสุ ดท้ายของผลการบันทึก ซึ่งได้จากการ
คาดคะเน
ใช้สญ
ั ลักษณ์   A แทนค่าความคลาดเคลื่อนของ A
การบวกลบ,คูณหารความคลาดเคลื่อน
-การบวก  A 
B    A   B 
- การลบ
 A  B    A   B 
- การคูณ
B 
 A
AB  

 AB
B 
 A
- การหาร
B  A
 A
 


B
A
B

 B
A
การหาเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนแต่ละตัว(%A)
เปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนของปริ มาณ (A)
% A 
A
A
 100
ปริมาณทางฟิ สิ กส์
จาแนกตามคุณลักษณะเฉพาะได้ 2 ชนิด
ได้แก่
1.ปริ มาณสเกลาร์ คือ ปริ มาณที่บอกเฉพาะขนาด
ของปริ มาณนั้น ๆ
2.ปริ มาณเวกเตอร์ คือ ปริ มาณที่มีท้ งั ขนาดและทิศทาง
โดยใช้สัญลักษณ์หวั ลูกศรแสดงทิศทาง
ความยาวลูกศรแทนขนาดของปริ มาณเวกเตอร์
เวกเตอร์
 การหาผลลัพธ์ของปริ มาณเวกเตอร์ ต้องอาศัยวิธีการทาง
เวกเตอร์ โดยต้องหาผลลัพธ์ท้ งั ขนาดและทิศทาง
 เวกเตอร์ที่เท่ากัน : เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะเท่ากันได้
ต้องมีขนาดเท่ากัน และมีทิศทางไปในทางเดียวกันด้วย
 เวกเตอร์ตรงข้ามกัน : เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะตรงข้ามกัน
เมื่อเวกเตอร์ท้ งั สองมีขนาดเท่ากัน
การบวกลบเวกเตอร์
 การบวก-ลบเวกเตอร์ หรื อการหาเวกเตอร์ ลพั ธ์
สามารถทาได้ 2 วิธีคือ
1. วิธีการเขียนรู ป
2. วิธีการคานวณ
วิธีการเขียนรูปแบบหางต่ อหัว
มีข้นั ตอนดังนี้
1. เขียนลูกศร แทนเวกเตอร์แรกตามขนาดและทิศทาง
2. นาหางของเวกเตอร์ที่ 2 ต่อกับหัวลูกศรของ
เวกเตอร์แรก
3. ถ้ามีเวกเตอร์ยอ่ ยๆ อีกให้กระทาเหมือนข้อ2 จนครบ
4. เวกเตอร์ลพั ธ์ หาได้โดยการลากลูกศรจากหางของ
เวกเตอร์แรกไปยังหัวลูกศรของเวกเตอร์อนั สุ ดท้าย
การหาเวกเตอร์ ลพั ธ์ ด้วยวิธีการคานวณ
แบ่งเป็ น 2 ลักษณะ
 1.เมื่อมีเวกเตอร์ 2 เวกเตอร์ เท่านั้น
- เวกเตอร์ท้ งั สองไปทางเดียวกัน
R=A+B
- เวกเตอร์ท้ งั สองสวนทางกัน
R=A-B เมื่อ A>B
R=B-A เมื่อ B>A
- เวกเตอร์ท้ งั สองทามุม  ต่อกัน
R
A
2
B
2
 2 AB cos 
คานวณหาทิศทางได้จากสมการ
tan  

B sin 
A  B cos 
คือมุมระหว่าง R กับ A
 2.เมื่อมีเวกเตอร์ยอ่ ยมากกว่า 2 เวกเตอร์
- ตั้งแกนตั้งฉากกัน 2 แกน ที่จุดตัดของเวกเตอร์ เหล่านั้น
(x,y)
- แยกเวกเตอร์เหล่านั้นให้อยูบ่ นแกน x และ y
- เวกเตอร์ที่อยูบ่ นแกน x และ y แล้วไม่ตอ้ งแยก
- รวมเวกเตอร์
- หาขนาดของเวกเตอร์ลพั ธ์ได้จาก
R 
2
Rx  Ry
2
หาทิศทางของเวกเตอร์ลพั ธ์ ได้จาก
tan  
Ry
Rx
เมื่อ  คือมุมที่เวกเตอร์ลพั ธ์กระทากับแกน X
การแปลความหมายข้ อมูล
การบันทึกข้ อมูลทางฟิ สิ กส์ สามารถทาได้ หลายแบบ
ด้ วยกันคือ
1.การบันทึกข้ อมูลในตาราง
2.การนาเสนอข้ อมูล สามารถทาได้ หลายแบบ เช่ น
แผนภูมิแท่ ง แผนภูมิวงกลม เป็ นต้ น
3.การเขียนกราฟระบบพิกดั ฉาก เป็ นการแสดง
ความสั มพันธ์ ระหว่ างปริมาณเป็ นตัวแปรสองตัว แล้วนา
ค่ าทั้งสองมาพล๊อตลงในกราฟของแกน x และ y