บทที่ 7 คลื่นกลและเสียง 7.1 การเกิดคลื่น 7.2 คลื่นตามยาวและคลื่นตามขวาง 7.3 สมการคลื่น 7.4 คลื่นในตัวกลางต่าง ๆ 7.5 เสียง

1. บทที่ 7
คลื่นกล และ เสียง
อ.ณภัทรษกร สารพัฒน์
สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏเทพสตรี ลพบุรี

2. หัวข้อบรรยาย
• การเกิดคลื่นกล
• ประเภทคลื่น

3. 7.1 การเกิดคลื่นกล
1. แหล่งของการรบกวน
(source of
disturbance)การเกิดคลื่นกลได้นั้นประกอบด้วยสามสิ่ง
2. ตัวกลาง
(medium)
3. อันตรกิริยาระหว่างตัวกลางที่ตาแหน่งข้างเคียงกัน
เช่น ในกรณีนี้คือแรงระหว่างโมเลกุลของน้า

4. 7.1 การเกิดคลื่นกล
1. แหล่งของการรบกวน คือ
คนสั่นเชือก
3. อันตรกิริยาระหว่างตัวกลาง เช่น
ในกรณีนี้คือแรงระหว่างโมเลกุล
ของเชือก
2. ตัวกลาง คือ เชือก
การเกิดคลื่นกลได้นั้นประกอบด้วยสามสิ่ง
จะเห็นได้ว่า พลังงานจากการ
รบกวนจะเคลื่อนที่ตามคลื่นไป

5. 7.1 การเกิดคลื่นกล
• อนุภาคของเชือกจะสั่นเพียงขึ้นลง
เท่านั้นไม่ได้เคลื่อนที่ไปพร้อมกับ
คลื่น
ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น
ทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาค

6. 7.1 การเกิดคลื่นกล
A
B
สรุปได้ว่า : “คลื่นก็คือการถ่ายทอดพลังงานจากแห่ง
หนึ่งไปยังอีกแห่งหนึ่ง โดยที่ตัวกลางไม่ได้เคลื่อนที่
ไปพร้อมกับคลื่น”
การถ่ายทอดพลังงาน

7. คาถามชวนคิด
เป็ นไปได้หรือไม่ที่เราสามารถใช้เสียงทาให้แก้วแตกได้
และเป็ นไปได้หรือไม่ที่ นักร้องโอเปร่า ที่มีเสียงแหลม
มากๆ สามารถส่งเสียงร้องที่ทาให้แก้วแตกได้

8. 7.2 ชนิดของคลื่น (Wave Type)
เนื่องจากการเคลื่อนที่แบบคลื่นเกิดจากการรบกวนสภาวะสมดุลทางฟิสิกส์
ทาให้เกิดการส่งผ่านพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง โดยจาเป็นต้องมีตัวกลางหรือไม่ก็
ได้ ดังนั้นในการแบ่งชนิดของคลื่นจึงแบ่งออกได้เป็นชนิดต่าง ๆ ดังนี้
2. แบ่งชนิดของคลื่นโดยพิจารณา การ
อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่
1. แบ่งชนิดของคลื่นโดยพิจารณา การอาศัย
ตัวกลางในการเคลื่อนที่

9. 1. แบ่งชนิดของคลื่นโดยพิจารณา
การอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ สามารถแบ่งคลื่นได้เป็ น 2 ชนิด คือ
II. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า (Electromagnetic Wave) คือ คลื่นที่
ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นแสง, คลื่นวิทยุ เป็ น
ต้น
I. คลื่นกลหรือคลื่นยืดหยุ่น (Mechanical Wave หรือ
Elastic Wave) คือ คลื่นที่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่
โดยตัวกลางจะเกิดการสั่นทาให้เกิดการส่งผ่านพลังงานจากที่หนึ่ง
ไปยังอีกที่หนึ่ง เช่น คลื่นเสียง, คลื่นน้า, คลื่นในเส้นเชือก เป็ น
ต้น

10. 2. แบ่งชนิดของคลื่น โดยพิจารณาทิศทางของการเคลื่อนที่ของคลื่น
และของตัวกลางที่ ถูกรบกวน สามารถแบ่งได้เป็ น 2 ชนิด คือ
I. คลื่นตามขวาง (Transverse Wave) คือ คลื่นที่ทา
ให้อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านมีการเคลื่อนที่
ไปกลับในทิศทางที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนของคลื่น
เช่น คลื่นน้า, คลื่นในเส้นเชือก เป็ นต้น
II. คลื่นตามยาว (Longitudinal Wave) คือ คลื่นที่ทาให้
อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านมีการเคลื่อนที่ไปกลับใน
ทิศทางที่เดียวกันกับทิศทางการเคลื่อนของคลื่น เช่น คลื่นเสียง,
คลื่นในสปริง เป็ นต้น

11. 7.2 ชนิดของคลื่น (Wave Type)

12. 7.2 ประเภทคลื่น

13. 7.2 ประเภทคลื่น

14. 7.2 ประเภทคลื่น

15. 7.2 ประเภทคลื่น

16. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น

17. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น:ความถี่และคาบ

18. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น

19. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น

20. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น

21. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น : ความยาวคลื่น

22. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น : อัตราเร็วคลื่น

23. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น : อัตราเร็วคลื่น

24. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น : อัตราเร็วคลื่น

25. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น : อัตราเร็วคลื่น

26. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น : แอมพลิจูด

27. 7.3 การอธิบายลักษณะของคลื่น : แอมพลิจูด
ตัวอย่างที่ 7.1 ให้หาอัตราเร็วของคลื่นตามขวางคลื่นหนึ่งที่มีระยะห่างท้อง
คลื่นเป็น 10 m และจุดหนึ่งบนคลื่นใช้เวลา 4 วินาที ในการเคลื่อนที่ขึ้นลงครบ
หนึ่งรอบ
ตัวอย่างที่ 7.2 หาความยาวคลื่นของเสียงที่มีความถี่ 528 Hz (ตรงกับเสียงโด
สูง๗ กาหนดให้ความเร็วเสียงในอากาศเป็น 341 m/x

28. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น

29. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น

30. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การสะท้อน

31. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การสะท้อน

32. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การสะท้อน
ตัวอย่างที่ 7.3 กลาสีเรือเคาะท้องเรือด้วยค้อน เกิดเสียงสะท้อน
จากก้นมหาสมุทรกลับมาถึงตัวเขาในเวลา 0.50 s หลังจากเคาะ
อยากทราบว่าก้นมหาสมุทรลึกจากเรืองเท่าใด ให้ความเร็วเสียง
ในน้าทะเลเท่ากับ 1500 m/s

33. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห

34. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห

35. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห

36. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห

37. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห

38. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห

39. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห
ตัวอย่างที่ 7.4 คลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง
โดยมีมุมตก 30o และเกิดมุมหักเห 45o ถ้าคลื่นมีมุมตกกระทบ 45o จะ
เกิดมุมหักเหเท่าใด

40. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การหักเห

41. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การแทรกสอด

42. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การแทรกสอด

43. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การแทรกสอด

44. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การแทรกสอด

45. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การเลี้ยวเบน

46. 7.4 คุณสมบัติของคลื่น : การเลี้ยวเบน

47. 7.5 เสียง

48. 7.6 การเกิดเสียงและอัตราเร็วของคลื่นเสียง

49. 7.5 เสียง

50. 7.5 เสียง

51. 7.5 เสียง

52. 7.5 เสียง
ตัวอย่างที่ 7.5 นายฟังได้ยินเสียงตะโกนของนายดัง หลังจากนาย
ดัง ได้ตะโกนไปแล้ว 3 วินาที ถ้าขณะนั้นอุณหภูมิของอากาศมีค่า
เท่ากับ 20 oC นายดังและนายฟัง อยู่ห่างกันเป็นระยะทางเท่าไร

53. 7.5 เสียง

54. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

55. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

56. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

57. 7.7 ระดับความเข้มเสียง
ตาราง

58. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

59. 7.7 ระดับความเข้มเสียง
ตัวอย่างที่ 7.6 ถ้านักเรียนวัดระดับความเข้มเสียงของแตรรถยนต์คันหนึ่งได้ 70 dB ถ้า
รถยนต์ชนิดเดียวกันเพิ่มขึ้นเป็น 10 คัน บีบแตรพร้อมกัน ๆ กัน ระดับความเข้มเสียงที่
นักเรียนวัดได้จะมีค่าเท่าไร (ระยะทางจากนักเรียนถึงรถยนต์เท่าเดิม)
ตัวอย่างที่ 7.7 นกหวีดตัวหนึ่งถูกเป่าออกมาด้วยเสียง ด้วยกาลังคงที่ ถ้านักเรียน
เคลื่อนที่ออกจากนกหวีดเป็นระยะสองเท่าจากระยะเดิม ระดับความเข้มของเสียงจะ
ลดลงกี่ dB

60. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

61. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

62. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

63. 7.7 ระดับความเข้มเสียง

64. 7.7 ระดับความเข้มเสียง
ตัวอย่างที่ 7.8 อุลตราซาวน์มีอัตราเร็วในเนื้อเยื่อเท่ากับ 1500 m/s (ก.)
คานวณหา รายละเอียดที่เล็กที่สุดที่สามารถมองเห็นได้ในการอุลตรา
ซาวน์ที่มีความถี่ 2 MHz (ข.) ลึกขนาดไหนที่อุลตราซาวน์สามารถ
วิเคราะห์ได้ (ค.) ใช้เวลานานเท่าไรที่อุลตราซาวน์จะเดินทางไปกลับจาก
ที่ความลึก 0.1 m

65. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : บีตส์

66. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : บีตส์

67. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : บีตส์

68. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : บีตส์
ตัวอย่างที่ 7.9 คลื่นเสียง 2 ขบวนมาพบกันเกิดบีตส์ 4 บีตส์/วินาที
และได้ยินเสียงความถี่ 350 Hz จงหาความถี่จริงของคลื่นทั้งสองนี้

69. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

70. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

71. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

72. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

73. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

74. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

75. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

76. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

77. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

78. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

79. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

80. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

81. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์

82. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : เรโซแนนซ์
ตัวอย่างที่ 7.10 เราสามารถสร้างเสียงได้ โดยการเป่าลมผ่านปากขวด
น้าอัดลม เสียงที่เกิดขึ้นนั้นเป็นผลของการเกิดเรโซแนนซ์ของเสียงภายใน
ขวดนั่นเอง ถ้าเราสมมติให้ขวดน้าอัดลมเป็นท่อปลายปิ ดหนึ่งด้าน
ปลายเปิดหนึ่งด้าน ที่มีความยาว 25 cm จงหาความถี่ของสามอาร์มอนิค
แรกที่สามารถเกิดขึ้นได้(สมมติให้อัตราเร็วของเสียงในอากาศมีค่าเท่ากับ
340 m/s)

83. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

84. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

85. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

86. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

87. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

88. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

89. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

90. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

91. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

92. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์
ตัวอย่างที่ 7.11 รถไฟเปิดหวูดซึ่งมีความถี่ 3000 Hz แล่นด้วยความเร็ว 80
m/s ถ้าเสียงมีความเร็วในอากาศ 340 m/s จงหาความถี่ที่ปรากฏต่อผู้ฟัง ที่
ยืนอยู่หน้ารถไฟ และยืนอยู่หลังรถไฟ

93. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์
ตัวอย่างที่ 7.12 รถไฟสองขบวนแล่นสวนกันบนรางขนานด้วยความเร็วที่
เท่ากัน 100 m/s อัตราเร็วของเสียงในขณะนั้นมีความเร็ว 340 m/s ถ้ารถไฟ
ขบวนนี้เปิดหวูดที่มีความถี่ 4000 Hz ผู้โดยสารในรถไฟอีกขบวนหนึ่งจะได้
ยินความถี่เท่าใด พิจารณาเฉพาะขณะที่รถไฟกาลังวิ่งเข้าหากันแต่ยังไม่สวน
เลยกันไป

94. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

95. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : ปรากฏการดอปเพลอร์

96. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : คลื่นกระแทก

97. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : คลื่นกระแทก

98. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : คลื่นกระแทก

99. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : คลื่นกระแทก

100. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : คลื่นกระแทก
ตัวอย่างที่ 7.13 ประมาณอัตราเร็วของเครื่องบิน F-18 ถ้าอัตราเร็วของ
เสียงในอากาศมีค่าเท่ากับ 350 m/s

101. 7.8 ปรากฏการณ์ของเสียง : คลื่นกระแทก

102. 7.9 การรับรู้เสียงของมนุษย์

103. 7.9 การรับรู้เสียงของมนุษย์

104. 7.9 การรับรู้เสียงของมนุษย์