Transcript บทเรียนคอมพิวเตอร์ ช่วยสอน เรื่อง คลืน่ กล คลืน่ และชนิดของคลืน่ คลืน่ (Wave) เป็ นปรากฏการที่เกิดจากการรบกวนแหล่งกาเนิ ด หรื อตัวกลาง เกิดการสั่นสะทือน ทาให้มีการแผ่หรื อถ่ายโอนพลังงานจาก การสั่นสะเทือนไปยังจุดต่าง ๆ โดยที่ตวั กลางนั้น ไม่มีการเคลื่อนที่ไปกับ คลื่น เช่น เด็กชายนัง่

บทเรียนคอมพิวเตอร์ ช่วยสอน
เรื่อง คลืน่ กล
คลืน่ และชนิดของคลืน่
คลืน่ (Wave) เป็ นปรากฏการที่เกิดจากการรบกวนแหล่งกาเนิ ด
หรื อตัวกลาง เกิดการสั่นสะทือน ทาให้มีการแผ่หรื อถ่ายโอนพลังงานจาก
การสั่นสะเทือนไปยังจุดต่าง ๆ โดยที่ตวั กลางนั้น ไม่มีการเคลื่อนที่ไปกับ
คลื่น เช่น เด็กชายนัง่ อยูบ่ นเรื อ แล้วโยนก้อนหิ นขนาดใหญ่ลงไปในน้ าให้
เกิดคลื่น จะสังเกตเห็นว่า คลื่นจะแผ่ขยายออกเป็ นวงกลมโดยรอบจุด
ที่กอ้ นหิ นตกกระทบผิวน้ า เรื อที่เด็กชายนัง่ จะกระเพื่อมขึ้นลงอยูก่ บั ที่
โดยได้รับพลังงานจลน์จากผิวน้ า แต่จะไม่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับคลื่น
ซึ่ งแสดงให้เห็นว่า การเกิดคลื่นเป็ นการถ่ายโอนพลังงานโดยผ่านโมเลกุล
ของน้ าซึ่ งโมเลกุลของน้ า (ตัวกลาง) จะไม่เคลื่อนที่ไปกับคลื่น
•
เมื่อจับเชือกเส้นหนึ่งให้อยูใ่ นแนวราบโดยปลายหนึ่งตรึ ง
ไว้กบั ผนัง แล้วจับอีกปลายหนึ่งสบัดขึ้นลงดังรู ปด้านซ้ายมือ
การที่เราออกแรงสบัดปลายเชือกเป็ นการให้พลังงานแก่เส้น
เชือก พลังงานจะถูกถ่ายโอนผ่านเส้นเชือกไปยังปลายเชือก
ด้านที่ติดกับผนัง การถ่ายโอนพลังงานผ่านเส้นเชือกจะทาให้
มีคลื่นเกิดขึ้น ซึ่ งมีทิศทางในแนวราบ แต่อนุภาคของเส้น
เชือกจะสัน่ ขึ้นลงในแนวดิ่งเท่านั้น ไม่ได้เคลื่อนที่ไปตาม
แนวราบกับคลื่น คลื่นที่ตอ้ งอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่
อย่างนี้ เรี ยกว่า คลื่นกล ตัวอย่างของคลื่นที่พบเสมอใน
ชีวิตประจาวัน เช่น คลื่นเสี ยง คลื่นน้ า คลื่นบนเส้นเชือก
การจาแนกคลืน่ ตามลักษณะการสั่ นของอนุภาคตัวกลางกับ
ทิศทางการเคลือ่ นทีข่ องคลืน่
• คลื่นที่เกิดขึ้นในตัวกลาง ถ้าพิจารณาตามลักษณะการสัน่ ของอนุภาคของ
ตัวกลางกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น จะแบ่งออกได้
เป็ น 2 ประเภท ได้แก่
• คลื่นตามขวาง
• คลื่นตามยาว
ก. คลืน่ ตามขวาง (Transverse wave)
เป็ นคลื่นที่เกิดขึ้นโดยอนุภาคของตัวกลางสัน่ ในแนวตั้งฉาก
กับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นน้ า คลื่นบนเส้นเชือก คลื่น
บนสปริ ง จากรู ปทางด้าซ้ายมือ เมื่อเราสะบัดเชือกที่ปลายด้านหนึ่งอา
จะจะตรึ งติดผนังหรื อไม่ตรึ งก็ได้ โดยสะบัดขึ้นและลงดังภาพด้านล่าง
ซ้าย จะเห็นท้องคลื่นและสันคลื่นเกิดขึ้น โดยทิศทางของอนุภาคตั้ง
ฉากกับทิศของการเคลื่อนที่ของคลื่น เรี ยกว่าคลื่นตามขวาง จะเห็น
การเคลื่อนที่โดยรวมเมื่อสะบัดอย่างต่อเนื่องในภาพด้านล่างนี้
ภาพแสดงการเคลื่อนที่ของคลื่นบนเส้นเชือก
ขณะสะบัดเชือกขึ้นลงอย่างต่อเนื่อง
• ข. คลืน่ ตามยาว (Longitudinal wave ) เป็ นคลื่นที่
เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของตัวกลางสัน่ ในแนวเดียวกับทิศทางการ
เคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสี ยง ซึ่งบางครั้งเราอาจจะเรี ยกว่า คลื่น
ลูกอัด ลูกขยาย
ลักษณะการสัน่ ของอนุภาคของตัวกลางของคลื่นเสี ยงเราไม่
สามารถสังเกตเห็นได้ แต่เราสามารถทดลองได้โดยใช้ลวดสปริ ง
โดยปลายหนึ่งตรึ งไว้กบั ที่ แล้วใช้มือจับอีกลายหนึ่งดึงสปริ งเข้า
ออก จะเห็นว่าระยะห่างระหว่างขดลวดสปริ งบางช่วงชิดกันบางช่วง
ห่างกัน และเปลี่ยนแปลงไปตามทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น ดัง
ภาพ ภาพแสดงส่ วนอัด/ขยายของคลื่นเสี ยง
ภาพแสดงส่ วนอัด/ขยายของคลืน่ เสี ยง
การจาแนกคลืน่ ตามลักษณะของตัวกลาง
แบ่งได้เป็ น 2 ประเภท
ก. คลื่นกล ( Mechanical ) คือ คลื่นที่ตอ้ งอาศัย
ตัวกลางในการเคลื่อนที่ ได้แก่ คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ า
คลื่นสปริ ง คลื่นเสี ยง เหล่านี้เป็ นต้น
• ข. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า (Electromagnetic)คือ คลื่น
ที่ไม่ตอ้ งอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ ได้แก่ คลื่นแสง
คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ รังสี เอ็กซ์ เป็ นต้น
•
การจาแนกส่ วนประกอบของคลืน่ ตามขวาง (คลืน่ ผิวนา้ )
ส่ วนประกอบต่ าง ๆ ของคลืน่ ตามขวาง
•
•
•
•
•
•
ก. สั นคลืน่ ( Crest ) คือ ตาแหน่งสูงสุ ดของคลื่น จากภาพ คือจุด B และ F
ข. ท้ องคลืน่ (Trough) คือ ตาแหน่งต่าสุ ดของคลื่น จากภาพ คือจุด D
ค. การกระจัด ( Displacement , d) คือ ระยะทางตั้งฉากที่วดั จากตาแหน่งสมดุลไปยังตาแหน่ง
บนคลื่นมีเครื่ องหมายเป็ น + และ - แทนทิศทางการกระจัด
ง. แอมพลิจูด ( Amplitude ,A) คือ ระยะการกระจัดที่วดั จากแนวสมดุลไปยังตาแหน่งสู งสุ ด
หรื อต่าสุ ดของคลื่น จากภาพ แอมพลิจูก คือ D
จ. ความยาวคลืน่ ( Wave length ) คือ ระยะห่างระหว่างตาแหน่ง (เฟส) หนึ่งถึงตาแหน่งหนึ่งที่
ตรงกันของคลื่นลูกถัดไป ซึ่งวัดได้จาก
=> จากจุดเริ่ มต้นของคลื่นถึงจุดสุ ดท้ายของคลื่นลูกหนึ่ง (สาหรับคลื่น 1 ลูก ประกอบด้วยส่ วนที่
เป็ นท้องคลื่นและสันคลื่น ) จากภาพคือ A
ฉ. คาบ ( Period , T) คือ เวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ไปได้ 1 ลูกคลื่น หรื อเวลาที่อนุภาคในตัวกลางสัน่
ขึ้น ลงได้ 1 รอบ มีหน่วยเป็ นวินาที (s)
ช. ความถี่ ( Frequency , f) คือ จานวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผา่ นจุด ๆ หนึ่ง ในเวลา 1 วินาที
มีหน่วย เป็ นรอบ/วินาที (Hz)
ซ. ความเร็วคลืน่ ( Speed wave, V) คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ 1 ลูก( Wave length )
ในเวลา 1 วินาที ใช้บอกการเคลื่อนที่ของคลื่นดลหรื อคลื่นต่อเนื่องก็ได้ มีหน่วยเป็ น
เมตร/วินาที
แบบทดสอบ
เรื่อง การถ่ ายโอนพลังงานและคลืน่ กล
1. ข้ อใดกล่ าวได้ ถูกต้ อง เมื่อเกิดคลื่น
ก. การสัน่ ของอนุภาคตัวกลางมีความเร็วคงที่
ข. ตาแหน่งสันคลื่นเท่านันที
้ ่อนุภาคมีการกระจัดมมากที่สดมุ
ค. อนุภาคตัวกลางไม่มีการเคลื่อนที่เลยเมื่อคลื่นเคลื่อนผ่าน
ง. พลังงานถูกส่งผ่านไปพร้ อมกับคลื่น
2. จงพิจารณาข้ อความต่ อไปนีว้ ่ าข้ อใด ถูกต้ อง ที่สุด
ก.พลังงานอาจเคลื่อนที่จากที่หนึง่ ไปอีกที่หนึง่ ไดม้ ในลักษณะ
ของคลื่น
ข.ขณะที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง อนุภาคของตัวกลางย่อม
เคลื่อนไหวไปในทิศเดมียวกับทิศของคลื่น
ค.ความถี่ของคลื่นหนึง่ เมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างนนิดมกัน
ย่อมมีคา่ ไม่เท่ากัน
ง.อนุภาคที่ตาแหน่งสองตาแหน่งบนคลื่นที่มีเฟสต่างกัน 180
องศา จะมีการเคลื่อนที่ในลักษณะเดมียวกัน
3. คลื่นในข้ อใดที่จัดว่ าเป็ นคลื่นกล
ก. คลื่นน ้า , คลื่นแสง
ข. คลื่นเสียง , คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ค. คลื่นเสียง , คลื่นเสียง
ง. คลื่นน ้า , คลื่นเสียง , คลื่นในเส้ นเนือก
4. คลื่นในข้ อใดที่ไม่ จัดว่ าเป็ นคลื่นตามขวาง
ก. คลื่นน ้า
ข. คลื่นวิทยุ
ค. คลื่นเสียง
ง. คลื่นแสง
5. “คลื่นดล” หมายถึงคลื่นใด
ก. คลื่นที่เกิดมจากการรบกวนของตัวกลางอย่างต่อเนื่อง
ข. คลื่นที่เกิดมจากการรบกวนของแหล่งกาเนิดมเพียงครัง้ เดมียว
ค. คลื่นที่เกิดมจาการสัน่ กลับมาของตัวกลาง
ง. คลื่นที่เกิดมจากการเลี ้ยวเบนของคลื่น
6. ข้ อใดเป็ นลักษณะของการเคลื่อนที่แบบซิมเปิ ลฮาร์ มอนิก
ก. การเคลื่อนที่ซ ้ารอยเดมิม โดมยมีคา่ ของแอมพลิจดมู เปลี่ยนไป
ข. การเคลื่อนที่ซ ้ารอยเดมิม โดมยมีคา่ ของความเร็วคงที่
ค. การเคลื่อนที่ซ ้ารอยเดมิม โดมยมีคา่ ของแอมพลิจดมู คงที่
ง. การเคลื่อนที่ซ ้ารอยเดมิม โดมยแอมพลิจดมู และความเร็ ว
เปลี่ยนไป
7. ก้ อนหินมวล 0.25 กิโลกรัม จะต้ องผูกไว้ กับ
เชือกเบายาวเท่ าใด จึงจะทาให้ มีคาบของ
การแกว่ งเท่ ากับ 1 วินาที
ก. 0.25 เมตร
ข. 0.75 เมตร
ค. 1.00 เมตร
ง. 1.25 เมตร
8. ก้ อนหินมวล 0.1 กิโลกรัม ผูกติดกับเชือกยาว
1 เมตร เมื่อปล่ อยให้ แกว่ งเป็ นมุมแคบๆ จะได้
ความถี่ค่าหนึ่ง ถ้ าเปลี่ยนความยาวเชือกเป็ นสองเท่ า
ความถี่ของการแกว่ งจะมีค่าเท่ าใด
ก. 0.5 เท่าของความยาว 1 เมตร
ข. 0.7 เท่าของความยาว 1 เมตร
ค. 0.9 เท่าของความยาว 1 เมตร
ง. 2.0 เท่าของความยาว 1 เมตร
9. เชือกยาว 2 เมตร ผูกปลายด้ วยมวล 2 กิโลกรัม
เมื่อทาให้ แกว่ งเป็ นมุมแคบ ๆ จะมีคาบการแกว่ ง
เท่ าใด
ก. 2.0 วินาที
ข. 2.5 วินาที
ค. 2.8 วินาที
ง. 2.9 วินาที
10. เครื่องชั่งสปริงสเกลอ่ านได้ ระหว่ าง 0 – 100 นิวตัน
ยาว 20 เซนติเมตร เมื่อนาวัตถุก้อนหนึ่งแขวนไว้ ท่ ี
ปลายแล้ วทาให้ ขดลวดสปริงสั่นด้ วยความถี่ 1 เฮิรตซ์
จงหาขนาดของมวลนี ้
ก. 1.59 กิโลกรัม
ข. 12.7 กิโลกรัม
ค. 12.5 กิโลกรัม
ง. 12.3 กิโลกรัม
เฉลยแบบทดสอบ
เรื่อง การถ่ ายโอนพลังงานและคลืน่ กล
1. ง
6. ค
2. ก
7. ก
3. ง
8. ข
4. ค
9. ค
5. ข
10. ข
จัดทาโดย นางสาววีณา พิพัฒน์ จาตุรนต์
ครู อันดับ คศ.3
โรงเรียนอุดมดรุ ณี
อาเภอเมืองสุโขทัย จังหวัดสุโขทัย
สานักงานเขตพืน้ ที่การศึกษาสุโขทัย เขต 1