1. Sound waves

2. คลื่นเสียง (Sound Waves)
• การเกิดและการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียง
– คลื่นเกิดจากการสั่นสะเทือนแหล่งกาเนิดเสียง
– ถ่ายทอดพลังงานของการสั่นให้แก่อนุภาคของตัวกลาง
– อนุภาคของตัวกลางสั่นแบบซิมเปิลฮาร์โมนิกในทิศเดียวกับทิศการเคลื่อนที่
ของเสียงจึงเป็น คลื่นตามยาว (Longitudinal Wave)

3. คลื่นเสียง (Sound Waves)
• แหล่งกาเนิดคลื่นเสียงแบ่งตามลักษณะของวัตถุต้นกาเนิดได้ 3
ประเภท คือ
– เกิดจากการสั่นของสายหรือแท่ง ได้แก่ เครื่องสายต่าง ๆ เช่น ไวโอลิน กีตาร์
ซอ จะเข้ ขิม ส้อมเสียง
– เกิดจากการสั่นของผิว เช่น ระฆัง ฉาบ ฉิ่ง กลอง
– เกิดจากการสั่นของลาอากาศ ได้แก่ เครื่องเป่าชนิดต่าง ๆ เช่น นกหวีด
ขลุ่ย ปี่ แคน แซกโซโฟน

4. คลื่นเสียง (Sound Waves)
พิจารณาท่อทรงกระบอกที่บรรจุก๊าซ
– คลื่นตามยาวถูกแผ่ไปตามท่อทรงกระบอกที่
บรรจุก๊าซ
– แหล่งกาเนิดของคลื่นคือการสั่นของลูกสูบ
– ระยะทางระหว่างส่วนอัดกับส่วนอัดหรือ
ส่วนขยายกับส่วนขยายคือ ความยาวคลื่น

5. คลื่นเสียง (Sound Waves)
• บริเวณที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านภายในท่อ อนุภาคของ
ตัวกลางจะสั่นแบบ ซิมเปิลฮาร์โมนิกในทิศเดียวกับทิศ
การเคลื่อนที่ของคลื่น
• ฟังก์ชันของตาแหน่ง (การกระจัด)ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่
แบบ ซิมเปิลฮาร์โมนิก คือ
s (x, t) = smax cos (kx – wt)
– smax คือ ตาแหน่งสูงสุดจากตาแหน่งสมดุล(การกระจัดสูงสุด)
– smax เรียกว่า แอมพลิจูด (amplitude) ของคลื่น

6. คลื่นเสียง (Sound Waves)
• การเปลี่ยนแปลงความดัน (pressure, DP )ของก๊าซเป็นแบบมี
คาบ (periodic)
DP = DPmax sin (kx – wt)
– DPmax คือแอมพลิจูดของความดัน
– โดยที่ DPmax = rvwsmax (มาจากการพิสูจน์:serwayหน้า 516 )
– k คือ เลขคลื่น (wave number)
– w คือ ความถี่เชิงมุม (angular frequency)

7. คลื่นเสียง (Sound Waves)
• คลื่นเสียงอาจพิจารณาได้
จากทั้ง การกระจัด และความ
ดัน
• ความดันของคลื่นจะมีเฟส
ต่างกับการกระจัดอยู่ 90o
– ความดันมีค่ามากที่สุดเมื่อ
การกระจัดมีค่าเป็นศูนย์

8. คลื่นเสียง (Sound Waves)
• ลักษณะของคลื่นเสียง
– คลื่นเสียงประกอบด้วยส่วนอัดและส่วนขยายของอนุภาคของตัวกลาง
– ส่วนอัด (Compression) คือ ส่วนที่อนุภาคเคลื่อนที่ไปที่ตาแหน่งเดียวกันและมีความ
ดันมากกว่าปกติ
– ส่วนขยาย (Rarefaction) คือ ส่วนที่อนุภาคเคลื่อนที่ตรงกันข้ามกับคลื่นและมีความ
ดันน้อยกว่าปกติ

9. อัตราเร็วของคลื่นเสียง
(Speed of Sound Waves)
• อัตราเร็วของคลื่นเสียง คือ ระยะทางที่คลื่นเสียงเคลื่อนที่ได้ในหนึงหน่วย
่
เวลา
• อัตราเร็วของคลื่นเสียง ขึ้นอยู่ กับสภาพของตัวกลางที่เสียงผ่าน เช่น ความ
หนาแน่นของตัวกลาง อุณหภูมิ และความยืดหยุ่นของตัวกลาง
• ถ้าความหนาแน่นและอุณหภูมิของตัวกลาง มาก อัตราเร็วของเสียงจะมีค่ามาก
เนื่องจากอาศัยตัวกลางถ่ายทอดพลังงานจลน์ได้ดี
• หรือถ้าตัวกลางมี ความยืดหยุ่นมาก อัตราเร็วของเสียงจะมีค่ามาก
• ในตัวกลางเดียวกันอัตราเร็วของเสียง ไม่ขึ้นอยู่กับความถี่และความยาวคลื่น
• เมื่ออุณหภูมิเท่ากันเสียงจะเดินทางได้ เร็วในตัวกลางที่เป็น ของแข็ง ของเหลว
และก๊าซ ตามลาดับ

10. อัตราเร็วของคลื่นเสียง
(Speed of Sound Waves)
• พิจารณา แก๊ส ที่ถูกอัด ดังรูปด้านขวา
• ก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนที่ แก๊ส จะมีความ
ดันคงที่ (ความดันปกติ)
• เมื่อลูกสูบเริ่มเคลื่อนที่ไปทางด้านขวา
ก๊าซที่อยู่ด้านหน้าจะถูกอัด
– บริเวณที่มีสีเข้มของภาพ

11. อัตราเร็วของคลื่นเสียง
(Speed of Sound Waves)
• เมื่อลูกสูบหยุดการเคลื่อนที่ บริเวณของ
แก๊ส ที่ถูกอัดจะยังคงเคลื่อนที่ต่อไป
– ซึ่งสอดคล้องกับพัลส์ของคลื่น
ตามยาวที่เคลื่อนที่ไปในกระบอกสูบ
ด้วยอัตราเร็ว v
– อัตราเร็วของลูกสูบจะไม่เท่ากับ
อัตราเร็วของคลื่น

12. อัตราเร็วของเสียงในของไหล
• อัตราเร็วของเสียงในของไหลขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นตัวของของไหล คือ ค่า Bulk
Modulus และความหนาแน่นของของไหล
B
v
r
– V = อัตราเร็วเสียง
– B = ค่าสัมประสิทธิ์ของความยืดหยุ่นของบัลค์
= ΔP/(ΔV/V)
– ρ = ความหนาแน่นของของไหล

13. อัตราเร็วของเสียงในของแข็ง
• อัตราเร็วของเสียงในของแข็งขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นตัวของของแข็ง คือ Young
‘s Modulus และความหนาแน่นของของแข็ง
Y
V
r
– Y = ค่าสัมประสิทธิ์ของความยืดหยุ่น (Young ‘ s Modulus)
= อัตราส่วนของความเค้นต่อความเครียด

14. อัตราเร็วของเสียงในแก๊ส
• การอัดตัวและขยายตัวของก๊าซที่คลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านเป็นไปตามกระบวนการ
อะเดียบาติก คือ B  P
– เมือ B = Bulk modulus
่
– P = ความดันแก๊ส
cP
–  
cV
ดังนั้น P
V
r

15. อัตราเร็วของเสียงในอากาศ
• อัตราเร็วของเสียงในอากาศ จากการทดลองพบว่า อัตราเร็วของเสียง
ในอากาศเป็นสัดส่วนโดยตรงกับรากที่สองของอุณหภูมิเคลวิน
• ดังนั้นได้ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วและอุณหภูมิคือ
TC
v  (331 m/s) 1 
273 C
– จากคณิตศาสตร์ เมื่อ x มีค่าน้อย :
ได้ V = 331 + 0.6 Tc
• ค่า 331 m/s คืออัตราเร็วที่ 0o C
• TC คืออุณหภูมิของอากาศในสเกล Celsius

16. ตัวอย่าง

17. ตัวอย่าง

18. ข้อพิเศษ
1. จงหาอัตราเร็วของส่วนอัด และอัตราเร็วของส่วนขยาย เมื่อคลื่นเสียง
มีความถี่ 1,000 Hz และมีความยาวคลื่น 0.6 m
2. จงหาความถี่ของเสียงกระดิ่งในอากาศที่อุณหภูมิ 25 0C เมื่อเสียงมี
ความยาวคลื่น 2 m

19. การบ้าน อัตราเร็วของคลื่นเสียง
ให้นักเรียนหาที่มาของสมการต่อไปนี้
p
1. v 
q
2. v  331 0.6t
B
3. v 
r
Y
4. v
r

20. สมบัติของคลื่นเสียง
• การสะท้อนของเสียง
– กฎของการสะท้อน
• ทิศทางคลื่นตกกระทบ เส้นแนวฉาก
และทิศทางคลื่นสะท้อนต้องอยู่ใน
ระนาบเดียวกัน
• มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน

21. ข้อพิเศษ
ในอุณหภูมิ 300 C เราต้องยืนห่างจากกาแพงใหญ่อย่างน้อยเท่าไร จึงจะ
ได้ยินเสียงสะท้อนกลับ

22. สมบัติของคลื่นเสียง 4,1,5,3
• การหักเหของเสียง
– เมื่อเสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน จะทาให้อัตราเร็วเสียง
เปลี่ยนแปลง และอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปก็ทาให้อัตราเร็วของเสียงเปลี่ยนแปลง
ไปด้วย
– เป็นไปตามสมการ sin   V T
1
 1
 1
 1
sin  2 2 V2 T2

23. ข้อพิเศษ (2
1. เสียงเคลื่อนที่จากอากาศที่อุณหภูมิ 20 C0 ไปสู่อากาศที่อุณหภูมิ 50
C0 ด้วยมุมตกกระทบ 30 0 จงหามุมหักเห
2. เสียงเคลื่อนที่จากอากาศด้วยความเร็ว 753 m/s ไปสู่น้า ถ้าเสียง
เคลื่อนที่ในน้าได้เร็ว 1,506 m/s จงหามุมวิกฤติ

24. สมบัติของคลื่นเสียง
• การแทรกสอดของคลื่นเสียง
– ถ้าคลื่นรวมกันระหว่างสันคลื่น(ส่วนอัด)
ด้วยกัน หรือคลื่นรวมระหว่างท้องคลื่น
(ส่วนขยาย) ด้วยกัน ณ ตาแหน่งนั้นเป็น
ตาแหน่งที่เสียงดังกว่าเดิม
– ถ้า ณ ตาแหน่งใดคลื่นรวมระหว่างสัน
คลื่นกับท้องคลื่น ตาแหน่งนั้นจะเป็น
ภาพ การ Set ระบบเพื่อ
ตาแหน่งเสียงค่อย อธิบายการแทรกสอดของ
คลื่นเสียง

25. สมบัติของคลื่นเสียง 6,
• พิจารณาลาโพง 2 ตัวที่เหมือนกันตัวปล่อยคลื่นเสียงไปที่จุด P
– จุด P เป็นจุดที่มีการแทรกสอดแบบเสริม

26. สรุปสูตรการแทรกสอดของคลื่นเสียง
• เมื่อเฟสตรงกัน
– เสริมกัน(ปฎิบัพ : ดัง)
– หักล้างกัน(บัพ : ค่อย)

27. สรุปสูตรการแทรกสอดของคลื่นเสียง
• เมื่อเฟสตรงกันข้าม
– เสริมกัน(ปฎิบัพ : ดัง )
– หักล้างกัน(บัพ : ค่อย)

28. การเลี้ยวเบนของเสียง
• การคานวณเรื่องการการเลี้ยวเบนของคลื่นเสียง เหมือนกับการแทรก
สอดของคลื่นน้าทุกประการ
– เกิดการแทรกสอดแบบหักล้าง(บัพ)
Path diff = n‫ג‬
; n= 1,2,3,…
dsin Ө = n‫ג‬
– เกิดการแทรกสอดแบบเสริม(ปฏิบัพ)
Path diff = [n+(1/2)]
; n= 1,2,3,…
dsin Ө = [n+(1/2)]‫ג‬

29. ปรากฏการการแทรกสอดในชีวิตประจาวัน(2,3,1,5,6)
• การเกิดบีตส์ (Beat)
– เป็นปรากฎการณ์จากการแทรกสอดของคลื่นเสียง 2 ขบวนทีมีความถี่ต่างกัน
่
เล็กน้อยและเคลื่อนที่อยู่ในแนวเดียวกันเกิดการรวมคลื่นเป็นคลื่นเดียวกัน ทา
ให้แอมพลิจูดเปลี่ยนไป เป็นผลทาให้เกิดเสียงดังค่อยสลับกันไปด้วยความถี่ค่า
หนึ่ง
– ความถี่ของบีตส์ หมายถึงเสียงดังเสียงค่อยที่เกิดขึ้นสลับกันในหนึ่งหน่วยเวลา
เช่น ความถี่ของบีตส์เท่ากับ 10 รอบต่อวินาที หมายความว่าใน 1 วินาทีเสียงดัง
10 ครั้งและเสียงค่อย 10 ครั้ง

30. ปรากฏการการแทรกสอดในชีวิตประจาวัน
• การเกิดบีตส์ (Beat)
• ที่

31. ปรากฏการณ์การแทรกสอดในชีวิตประจาวัน
• การเกิดบีตส์
– ได้คลื่นลัพธ์
– จากวิชาคณิตศาสตร์
– ดังนั้นคลื่นลัพธ์เป็น

32. ปรากฏการการแทรกสอดในชีวิตประจาวัน(1
• การเกิดบีตส์
– จากสมการของคลื่นลัพธ์
– ความถี่เสียงที่ผู้ฟังได้ยินคือความถี่เฉลี่ย
– แอมพลิจูดของคลื่นลัพธ์คือ
– แอมพลิจูดมากที่สุดเมื่อ
– ดังนั้นได้ความถี่บีตส์

33. ข้อพิเศษ
1. เสียงความถี่ 1,000 Hz และ 1,004 Hz เข้ามารวมกัน ถามว่าเราจะได้
ยินเสียงที่มีความถี่เท่าไร และได้ยินเสียงดัง- ค่อย สลับกันกี่ครั้งใน
เวลา 1 วินาที(1,002
2. ส้อมเสียงเปล่งเสียงมาตรฐาน 440 Hz ส้อมเสียงอีกอันหนึ่งเกิดบีสต์กับ
ซ้อมเสียงมาตรฐาน 3 Hz จะมีความถี่เท่าใด

34. การสั่นพ้อง
• การสั่นพ้อง (resonance) หรือการกาทอน คือ การที่ระบบสั่น
อย่างรุนแรงเมื่อมีความถีภายนอกที่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของระบบ
่
มาใส่ให้ระบบนั้น เช่น
• การสั่นของมวลที่ผูกติดกับปลายสปริง
• การแกว่างของลูกตุ้มนาฬิกา

35. คานิยาม ในกรณีที่มีความถี่ธรรมชาติหลายค่า
• 1. ความถี่มูลฐาน (fundamental) คือ ความถี่ของเสียงต่าสุดของ
ความถี่ธรรมชาติ
• 2. ฮาร์โมนิก (harmonics) คือ การสั่นที่มีความถี่เป็นจานวนเต็ม
เท่าของความถี่มูลฐาน เช่น ถ้าให้ความถี่มูลฐานเป็น 50 รอบ/วินาที
ฮาร์โมนิกที่ 2 หมายความว่า มีความถี่เป็นสองเท่าของความถี่มลฐาน
ู
คือ 100 รอบ/วินาที
• 3. โอเวอร์โทน (overtone) คือ การสั่นที่มีความถี่สูงขึ้นจากความถี่
มูลฐาน โดยเป็นจานวนเต็มเท่าความถี่มูลฐาน

36. harmonics
http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/sound/u1

37. harmonics
http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/sound/u1

38. harmonics
http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/sound/u1

39. http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/sound/u1

40. คลื่นนิ่งในท่อ(Resonance tube) 5
• คลื่นนิ่งเกิดจากการซ้อนทับกันของคลื่นเสียงซึ่งเป็นคลื่นตามยาวที่วิ่ง
สวนทางกันภายในท่อ
• เฟสของคลื่นสะท้อนจะเปลี่ยนไป180 องศาถ้าเป็นท่อปลายปิด
• เฟสของคลื่นสะท้อนจะไม่เปลี่ยนถ้าท่อเป็นท่อปลายเปิด

41. คลื่นนิ่งในท่อปลายเปิด
• ที่ปลายทั้งสองจะเป็นจุด ปฏิบัพ (antinodes)
• มีความถี่มูลฐานเป็น v/2L
• ฮาร์มอนิกที่ n มีความถี่เป็น ƒn = nƒ1 = n (v/2L)
เมื่อ n = 1, 2, 3, …

42. คลื่นนิ่งในท่อปลายปิด
• ที่ปลายปิดจะเป็นตาแหน่งบัพ (node)
• ที่ปลายเปิดจะเป็นตาแหน่งปฏิบัพ(antinode)
• มีความถี่มูลฐานเป็น ¼
• ฮาร์มอนิกที่ n มีความถี่เป็น ƒn = nƒ = n (v/4L) เมือ
่
n = 1, 3, 5, …

43. ข้อพิเศษ( 5
จงหาความถี่ของส้อมเสียงที่จอปากหลอดกาทอน ที่มีความยาว
่
0.5 mแล้วเกิดกาทอนโอเวอร์โทนที่ 3 ถ้าขณะนั้นเสียงมี
อัตราเร็ว 340 m/s

44. The Doppler Effect(ห้อง1,5
• บางครั้งเราได้ยินเสียงแตรของรถยนต์เปลี่ยนไปเมื่อรถยนต์
เคลื่อนที่ผ่านเราไป
• เมื่อรถยนต์เคลื่อนที่เข้าหาเราความถี่ของเสียงทีเ่ ราได้ยินจะ
มากกว่าความถี่ในกรณีที่รถยนต์เคลื่อนที่ออกจากเรา
• เหตุการณ์นี้เป็นตัวอย่างของ ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์

45. The Doppler Effect
• Doppler Effect เกิดขึ้นเมื่อ ความถี่หรือความยาวคลื่น
มีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากแหล่งกาเนิดเคลื่อนที่หรือ
ผู้สังเกตเคลื่อนที่
• พิจารณา ในกรณีที่ผู้สังเกตอยู่บนเรือที่ลอยอยู่ในทะเล
ที่คลื่นสงบ(คลื่นผิวน้ามีอัตราเร็วคงที่)เคลื่อนที่ไป
ทางด้านซ้ายดังภาพ
• ในภาพ a ผู้สังเกตเริ่มจับเวลาเมื่อสันคลื่นมากระทบ
เรือ เมื่อสันคลื่นลูกถัดมากระทบเรือจับเวลาได้ 3
วินาที แสดงว่าคลื่นมีความถี่ 0.33 Hz
• ในภาพ b และ c ความถี่ที่วัดได้จะเป็นอย่างไรเมื่อ
เทียบกับภาพ a

46. The Doppler Effect
• นั่นคือ Doppler Effect เกิดขึ้นจากอัตราเร็วสัมพัทธ์ระหว่าง
(ผู้สังเกต)กับคลื่น
– เมื่อเรือเคลื่อนที่ไปทางขวา อัตราเร็วสัมพัทธ์ของคลื่นเทียบกับเรือจะ
มากกว่าอัตราเร็วของคลื่น ทาให้คนที่อยู่บนเรือ(ผู้สังเกต)เห็นความถี่
ของคลื่นมากขึ้น
– เมื่อกลับหัวเรือให้เรือเคลื่อนที่ไปทางซ้าย อัตราเร็วสัมพัทธ์ของคลื่น
เทียบกับเรือจะน้อยกว่าอัตราเร็วของคลื่น ทาให้ผู้สังเกตเห็นความถี่
ของคลื่นน้อยลง

47. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (1)
• พิจารณาคลื่นเสียงกับเทียบกับคลื่นน้าที่มากระทบเรือ
– พิจารณาคลื่นเสียงแทนคลื่นน้า
– ตัวกลางเป็นอากาศแทนที่จะเป็นน้า
– ผู้สังเกตคือผู้ฟังแทนที่จะเป็นคนที่อยู่บนเรือ

48. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (2)
• พิจารณา ผู้สังเกต(ผู้ฟัง)เคลื่อนที่แหล่งกาเนิดเสียงหยุดนิ่งอยู่กับที่
– ผู้สังเกตเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว Vo
– สมมติว่าแหล่งกาเนิดเสียงอยู่นิ่งเทียบกับตัวกลางที่อยู่นิ่ง(อากาศ) : Vs=0
– สมมติว่าคลื่นเสียงเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่ดังนั้น นั่นคือคลื่นเสียงจะแผ่จาก
แหล่งกาเนิดไปในทุกทิศทุกทางด้วยอัตราเร็วที่เท่ากัน
• ดังพื้นผิวที่มีเฟสตรงกัน เรียกว่า หน้าคลื่น wave front

49. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (3)
• ระยะระหว่างหน้าคลื่นที่อยู่ติดกันเท่ากับความยาวคลื่น ( )
• อัตราเร็วของคลื่นเสียงเป็น v ความถี่เป็น ƒ และความยาวคลื่นเป็น
• ดังนั้นถ้าผู้สังเกต(ผู้ฟัง)ที่อยู่นิ่งจะได้ยินเสียงด้วยความถี่ƒ
– (V0=0 ,Vf=0)
• เมื่อผู้สังเกตเคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกาเนิด อัตราเร็วสัมพัทธ์(อัตราเร็วของคลื่นเทียบกับ
ผู้สังเกต)คือ
v ’ = v + vo
– โดยที่ความยาวคลื่นจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง

50. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (4)
• จาก V = f เมื่อความยาวคลื่นไม่มีการ
เปลี่ยนแปลง
• ผู้ฟังจะได้ยินเสียงมีความถี่เป็น ƒ ’
และ
จาก
• นั่นคือผู้ฟังจะได้ยินเสียงที่มีความถี่มากขึ้น

51. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (5)
• ถ้าผู้ฟังเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกาเนิดที่อยูนิ่ง
่
• อัตราเร็วสัมพัทธ์คือ
v ’ = v - vo
• นั่นคือผู้ฟังจะได้ยินเสียงที่มีความถี่น้อยลง เป็น

52. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (6)
• พิจารณา แหล่งกาเนิดคลื่น
เสียงเคลื่อนที่ ในขณะที่ ผู้ฟัง
อยู่นิ่ง
• เมื่อแหล่งกาเนิดคลื่นเสียง
เคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟังความยาว
คลื่นที่ได้รับจะสั้นลง
• เมื่อแหล่งกาเนิดคลื่นเสียง
ในช่วงเวลา T แหล่งกาเนิดเคลื่อนที่
เคลื่อนที่ออกจากผู้ฟังความยาว
ได้ระยะทาง VsT
คลื่นที่ได้รับจะมากขึ้น

53. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (7)
• เมื่อแหล่งกาเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟัง
– ในช่วงเวลาTแหล่งกาเนิดเสียงเคลื่อนที่ได้ระยะทางเป็น VsT=Vs/f
• ดังนั้นผู้ฟังจะได้รับความยาวคลื่น เป็น
เนื่องจา
• ดังนั้น ก
• นั่นคือผู้ฟังจะได้ยินด้วยความถี่ที่มากขึ้น

54. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (8)
• เมื่อแหล่งกาเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกจากผู้ฟัง
– นั่นคือผู้ฟังจะได้ยินด้วยความถี่ที่น้อยลง
• จะได้ความสัมพันธ์ของความถี่ที่ผู้ฟังได้รับ(จากการรวมสมการ)เมื่อ
แหล่งกาเนิดและผู้ฟังต่างก็เคลื่อนที่เข้าหากัน

55. ปรากฏการณ์ ดอปเพลอร์ ของเสียง (9)
• สูตรรวมสาหรับการเคลื่อนที่ของแหล่งกาเนิดและผู้
สังเกต(ผู้ฟัง)แบบต่าง ๆ
 v  vo 
f
vv  f
 s 

56. Doppler Effect ของคลื่นผิวน้า
• แหล่งกาเนิดคลื่นเคลื่อนที่ไปทางขวา
• หน้าคลื่นทางด้านขวามือใกล้กันมาก
ขึ้น
• หน้าคลื่นทางด้านซ้ายมือไกลกันมาก
ขึ้น

57. ข้อพิเศษ( 1 คะแนน)
จากรูป คลื่นเสียงความถี่ 1 ,200 เฮิรตซ์ เคลื่อนที่ไปทางผู้สังเกต A
ด้วยความเร็ว 30 เมตรต่อวินาที ถ้าผู้สังเกต A และ B อยู่นิ่งจะได้ยิน
เสียงความถี่เท่าใด ถ้าเสียงมีความเร็วในอากาศขณะนั้น 350 เมตรต่อ
วินาที

58. คลื่นกระแทก(Shock Wave)(2
• อัตราเร็วของแหล่งกาเนิดมากกว่า
อัตราเร็วของคลื่น
• จาก กรวยของหน้าคลื่น ที่เกิดขึ้น
จะเห็นว่า
sin   v/vS
– มุมนี้เรียกว่า มุมมัค (Mach
angle)
การทดลองเสมือนจริง

59. เลขมัค(Mach Number)
• อัตราส่วน vs / v คือเลขมัค
• ความสัมพันธ์ระหว่าง เลขมัค กับ มุมมัค คือ
vt v
sin   
vs t vs

60. คลื่นกระแทก(Shock Wave)
• กรวยของหน้าคลื่นจะถูกผลิตขึ้นเมื่อ vs >
v ซึ่งก็คือ shock wave
– คลื่นแบบนี้เรียกว่า supersonic
• คลื่นกระแทก จะนาพลังงานไปด้วยซึ่ง
พลังงานจะอยู่บนพื้นผิวของโคน
• เช่นเมื่อเครื่องบินที่มี่ความเร็วเหนือเสียง
บินผ่านตึกสามารถทาให้ตึกเสียหายได้
จากคลื่นกระแทก ที่เรียกว่า
supersonic นั่นเอง

61. คลื่นกระแทก(Shock Wave)
• การเคลื่อนที่ของเรือเปรียบเทียบกับคลื่นกระแทก

62. ข้อพิเศษ
เครื่องบินมีอัตราเร็ว 5/4 มัค จะมีอัตราเร็วเท่าใด และมุมที่ผิวสัมผัสหน้าคลื่นทา
มุมกับทิศการเคลื่อนที่ของเครื่องบินเท่ากับกี่องศา ถ้าอัตราเร็วของเสียงในอากาศ
ที่อุณหภูมินั้น ๆ เท่ากับ 350 เมตรต่อวินาที

63. ความดังของเสียง
• ความดังของเสียงสัมพันธ์กับแอมพลิจูดของคลื่นเสียงมีหน่วย
เป็น(N/m2)เนื่องจากคลื่นเสียงเป็นคลื่นของความดันของ
อากาศซึ่งเป็นตัวกลาง
• ในการพิจารณาเรื่องความดัง จะพิจารณาถึงแหล่งกาเนิดเสียงซึ่ง
ตัวเลขที่บอกถึงความดังคือ กาลังของแหล่งกาเนิด ซึ่งหมายถึง
พลังงานเสียงที่แหล่งกาเนิดปล่อยออกมาใน 1s
• แต่จะได้ยินเสียงดังมากหรือน้อยก็ขึ้นอยูกับระยะระหว่างเรากับ
่
แหล่งกาเนิดด้วย จึงพิจารณาถึง ความเข้มเสียง(Sound
Intensity,I)

64. ความเข้มเสียง
(SOUND INTENSITY,I)
• ความเข้ม (Intensity) คือพลังงานเสียงที่ตกบน 1 ตารางพื้นที่
(ซึ่งตั้งฉากกับคลื่นเสียง) ในเวลา 1 วินาที
สมมติ พื้นที่ A ตารางเมตร, มีกาลังของเสียง P วัตต์
เพราะฉะนั้น A ตารางเมตร , มีกาลังของเสียง P/A วัตต์
เพราะฉะนั้น

65. ความเข้มเสียง
(SOUND INTENSITY,I)
• แต่คลื่นเสียงกระจายออกมาเป็นรูปทรงกลม รอบแหล่งกาเนิดเสียงพื้นที่
ผิวทรงกลม( )
– I = ความเข้มเสียง ณ จุดใด ๆ (วัตต์/ตารางเมตร)
– P = กาลังของเสียงจากแหล่งกาเนิดเสียง(วัตต์)
– r = ระยะห่างจากแหล่งกาเนิดเสียง(เมตร)

66. ความเข้มเสียง
(SOUND INTENSITY,I)
• ขีดความสามารถในการได้ยิน
– ความเข้มของเสียงน้อยที่สุดที่ทาให้หูคนเริ่มได้ยิน(นามาใช้อ้างอิง)
– ความเข้มสูงสุดที่ทาให้คนฟังได้ยินแล้วเริ่มปวดแก้วหู
• ความเข้มสัมพัทธ์(Relative Intensity)
– ความเข้มใดๆเมื่อเทียบกับความเข้มต่าสุดที่คนเริ่มได้ยิน
I
Ir 
I0

67. ความเข้มเสียง
(SOUND INTENSITY,I)
• ระดับความเข้มเสียง ใช้สัญลักษณ์ คือสเกลที่นักวิทยาศาสตร์สร้าง
ขึ้นเพื่อบอกความดังของเสียงให้ใกล้เคียงกับความรู้สึกของคนมากขึ้น
• เนื่องจากความเข้มเสียงที่มนุษย์ได้ยินอยู่ในช่วงกว้างมากตั้งแต่
10-12 -1 วัตต์/ตารางเมตร เพื่อความสะดวกจึงกาหนดความเข้มเสียงขึ้นใหม่
เป็น ระดับความเข้มเสียง
– ระดับความเข้มเสียง เป็นการเปรียบเทียบความเข้มเสียง กับความเข้ม
10-12 วัตต์/ตารางเมตร และพิจารณาเป็น log ฐานสิบ

68. ความเข้มเสียง
(SOUND INTENSITY,I)
I
• สูตรระดับความเข้มเสียง   log
I0
– ระดับความเข้ม หน่วยเป็น เบล(Bel) I
  10 log
– ระดับความเข้ม หน่วยเป็น เดซิเบล(dB) I0
– คนธรรมดารับฟังเสียงได้อย่างน้อยต้องมีความเข้ม 10-12 วัตต์/
ตารางเมตร , มากที่สุดมีความเข้มไม่เกิน 1 วัตต์/ตารางเมตร
– เทียบเป็นระดับความเข้ม, เมื่อเสียงค่อยที่สุด ได้ 0 เดซิเบล
– เทียบเป็นระดับความเข้ม, เมื่อเสียงดังที่สุด ได้ 120 เดซิเบล
– ดังนั้น คนธรรมดาฟังเสียงได้ในช่วงระดับเสียงจาก 0 – 120 เดซิเบล

69. ข้อพิเศษ
1. จงหาความเข้มของเสียง เมื่อเสียงมีระดับความเข้มเสียง 50 เดซิเบล
2. ที่จุดซึ่งมีความเข้มเสียง 1.75 x 1010 จะมีระดับความเข้มเสียง
เท่าใด
3. ตั้งเครื่องวัดระดับความเข้มเสียงห่างจากรถยนต์ 10 เมตร เมื่อเร่ง
เครื่องเต็มที่วัดระดับความเข้มเสียงได้ 100 เดซิเบล กาลังเสียงของ
จักรยานยนต์นี้เป็นเท่าใด( 1 คะแนน)

70. การบ้าน
1. การที่จะได้ยินเสียงแต่ละครั้งต้องมีองค์ประกอบอะไรบ้าง
2. ถ้าเกิดว่ามีองค์ประกอบครบตามข้อที่ 1. จะได้ยินเสียงหรือไม่
3. เสียงดัง – ค่อย และเสียงทุ้ม – แหลม ขึ้นอยู่กับค่าใดของคลื่นเสียง
4. หูแบ่งเป็นกี่ส่วน แต่ละส่วนมีองค์ประกอบอะไรบ้าง และหูทางาน
อย่างไร
5. เปียโน และ ไวโอลิน เล่นโน้ต Do พร้อมกัน (256 Hz) ผู้ฟังจะบอกได้ว่า
เป็นเสียงดนตรีชนิดใด เพราะเหตุใด

71. หูและการได้ยินของมนุษย์
• หูทาหน้าที่เกี่ยวกับการได้ยิน และ การทรง
ตัว แบ่งออกเป็น
– หูส่วนนอก
(1) ใบหู (2) ช่องรูหู
– หูส่วนกลาง
3)เยื่อแก้วหู (4) กระดูกค้อน (5) กระดูกทั่ง
(6)กระดูกโกลน (7) ท่อยูเทเชียน
– หูส่วนใน
(8) กระดูกครึ่งวงกลม 3 ชิ้น (9) ประสาทเกี่ยวกับ
การทรงตัว (10)ประสาทเกี่ยวกับการได้ยิน
(11)กระดูกรูปหอย (12)ส่วนคอ

72. คุณภาพของเสียง
• เปียนโน และ ไวโอลิน เล่นโน้ต Do พร้อมกัน (256 Hz) ผู้ฟังจะบอกได้
ว่า เป็นเสียงดนตรีชนิดใด เพราะ คุณภาพเสียงต่างกัน
– ถามว่าต่างกันอย่างไร
– (แนวคิด) คุณภาพเสียงต่างกัน
• เพราะเสียงที่มีความถี่มูลฐานเท่ากัน แต่ จานวน Higher harmonic (ฮาโมนิกอื่น ๆ ที่มี
ความถี่สูงกว่าความถี่มูลฐาน) แตกต่างกัน
• และ relative amplitude (แอมพลิจูดเปรียบเทียบ) ระหว่างเสียงความถี่มูลฐาน กับ
Higher harmonic ในแต่ละกรณีแตกต่างกัน

73. คุณภาพของเสียง
• ตัวอย่าง
– เสียง Do จากเปียโน กับ ไวโอลิน มีความถี่เท่ากัน คือ 256 Hz ทาไมเรา
จึงฟังเสียงไม่เหมือนกัน
– ตอบ
• เพราะว่า เสียง Do จะมี ฮาร์มอนิกอื่น ๆ ปนออกมาด้วย แอมพลิจูดที่ไม่เท่ากัน
แอมพลิจูด แอมพลิจูด
เสียงโด เสียงโด
เปียโน ไวโอลิน
ความถี่ ความถี่
C C ’ C’’ C’’’’ C C ’ C’’ C’’’ C’’’’

74. แบบฝึกหัด
ให้นักเรียนทาแบบฝึกหัดท้ายบทในหนังสือเรียน
- คาถามข้อ 7, 8 และ 11
- ปัญหาข้อที่ 7, 9, 11, 13 และ 15