11. 7
2. ลักษณะแถบกระดาษที่ผ่านเครื่องเคาะสัญญาณมีลักษณะดังรูป
3. การหาปริมาณต่างๆ จากแถบกระดาษที่ได้จากเครื่องเคาะสัญญาณเวลาทา ได้ดังนี้
ถ้าให้แถบกระดาษที่ได้จากเครื่องเคาะสัญญาณเวลามีลักษณะดังรูป
A B C D E F
ความเร็วเฉลี่ย ( av v )
หาได้จากการวัดระยะทางแล้วนา ไปหารกับช่วงเวลาของการเคลื่อนที่ เช่น
ความเร็วเฉลี่ยช่วง A ถึง B = AB v AB
AB
s
t
ความเร็วเฉลี่ยช่วง A ถึง D = AD v AD
AD
s
t
ตัวอย่าง 1-22 จากการวัดความเร็วในการดึงกระดาษผ่านเครื่องเคาะสัญญาณเวลาความถี่ 50 Hz ได้ผลดังรูป
1.5 cm 1.9 cm 2.3 cm 2.6 cm 3.0 cm
A B C D E F
จงหา ความเร็วเฉลี่ยช่วง B ถึง D
ตัวอย่าง 1-23 จากรูปแสดงจุดห่างสม่า เสมอกันบนแถบกระดาษที่ผ่านเครื่องเคาะสัญญาณเวลา 50 ครั้ง/วินาที
ข้อความใดถูกต้องสา หรับการเคลื่อนที่นี้
1.ความเร็วเพิ่มขึ้นสม่า เสมอ 2.ความเร่งเพิ่มขึ้นสม่า เสมอ
3.ความเร่งคงตัวและไม่เป็นศูนย์ 4.ระยะทางเพิ่มขึ้นสม่า เสมอ
12. 8
5) กราฟของการเคลื่อนที่
การอธิบายความหมาย ความชัน และพื้นที่ใต้กราฟของกราฟ s t กราฟ v t และกราฟ a t มีหลักดังนี้
1. ความชันกราฟให้พิจารณาความหมายจาก หน่วยในแกน y หาร หน่วยในแกน x
2. พื้นที่ใต้กราฟให้พิจารณาความหมายจาก หน่วยในแกน y คูณ หน่วยในแกน x
สิ่งที่ต้องรู้
1. ความหมายของกราฟการเคลื่อนที่ เป็นดังนี้
ความชัน (m) = v ความชัน (m) = a ความชัน (m) =ไม่ความหมาย
พื้นที่ ไม่มีความหมาย พื้นที่ s พื้นที่ v
s-t v-t a-t
2. วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่จะมีกราฟเป็นดังนี้
s
t
v
t
a
t
3. วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งจะมีกราฟเป็นดังนี้
s
t
v
t
a
t
4. วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความหน่วงจะมีกราฟเป็นดังนี้
s
t
v
t
a
t
13. 9
ตัวอย่าง 1-24 จงเขียนกราฟของการเคลื่อนที่ขึ้นไปในแนวดิ่ง
1. 2.
v
t
v
t
3. 4.
v
t
v
t
ตัวอย่าง 1-25 ในการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง กราฟข้อใดแสดงว่าวัตถุกา ลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว
1) 2) 3) 4)
6) การคานวณการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง โดยใช้สูตร
ถ้าโจทย์บอกข้อมูล 3 ตัว จาก 5 ตัว (u, v, a, s, t) แล้วสามารถคา นวณการเคลื่อนที่แนวเส้นตรงได้จากสูตร
u v
1.v u at 2. s t
2
2 2 2
1
3.s ut at 4. v u 2as
2
เมื่อ u แทนความเร็วต้น (m/s) v แทนความเร็วปลาย (m/s) a แทนความเร่ง (m/s2)
s แทนการกระจัด (m) t แทนเวลา (s)
สิ่งที่ควรทราบ 1. u, v, a, s เป็นปริมาณเวกเตอร์ จึงมีค่าเป็น บวก ลบ หรือ ศูนย์ก็ได้
2. t เป็นปริมาณสเกลาร์ จึงมีค่าเป็นบวกหรือศูนย์เท่านั้น
15. 11
7) การเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วง
วัตถุที่เคลื่อนที่อิสระภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลกจะมีความเร่งคงที่ ซึ่งความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก
(g) มีค่า 2 9.8 m/ s (ประมาณ 2 10 m/ s ) และมีทิศพุ่งเข้าสู่ศูนย์กลางของโลกเสมอ ดังนั้นในการคา นวณเรื่อง
การเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงจึงสามารถหาได้จากสูตรต่อไปนี้
สิ่งที่ควรเน้นในการคานวณ
u v
1.v u gt 2. s t
2
1, ให้ u เป็นบวกเสมอ
2. ถ้า u 0 ให้ทิศการเคลื่อนที่เป็นบวก
3. ถ้าปริมาณใดมีทิศเดียวกับ u จะมีเครื่องหมายเป็นบวก
4. ถ้าปริมาณใดมีทิศตรงข้ามกับ u จะมีเครื่องหมายเป็นลบ
5. t เป็นบวกเสมอ
6. g มีทิศพุ่งเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก จึงเป็นได้ทั้งบวกและลบ
7. จุดที่วัตถุขึ้นได้สูงสุดจะมีความเร็วเป็นศูนย์
8. ที่ความสูงระดับเดียวกันพบว่า อัตราเร็วขาขึ้น เท่ากับ อัตราเร็วขาลง
เวลาที่ใช้ขาขึ้น เท่ากับ เวลาที่ใช้ขาลง
ตัวอย่าง 1-31 โยนวัตถุก้อนหนึ่งขึ้นไปในแนวดิ่งโดยวัตถุขึ้นถึงจุดสูงสุดที่ B ถ้า A และ C เป็นจุดที่อยู่ในระดับ
เดียวกัน ดังรูป เมื่อไม่คิดผลของแรงต้านอากาศ ข้อใดต่อไปนี้ถูก
1. ที่จุด B วัตถุมีความเร็วและความเร่งเป็นศูนย์
2. ที่จุด A และ C วัตถุมีความเร็วเท่ากัน
3. ที่จุด A และ C วัตถุมีความเร่งขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้าม
4. ที่จุด A B และ C วัตถุมีความเร่งเท่ากันทั้งขนาดและทิศทาง
B
A C
2 2 2
1
3.s ut gt 4. v u 2gs
2
16. 12
ตัวอย่าง 1-32 โยนลูกบอลขึ้นด้วยความเร็วต้น 20 เมตรต่อวินาที
จงหา 1. เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ถึงจุดสูงสุด 2. ระยะที่วัตถุเคลื่อนที่ได้สูงสุด
ตัวอย่าง 1-33 เด็กชายคนหนึ่งขว้างลูกบอลขึ้นไปในแนวดิ่ง เมื่อลูกบอลขึ้นไปสูง 5 m อัตราเร็วของลูกบอลเท่ากับ
10 m/s จงหา 1. อัตราเร็วต้น 2. ระยะสูงสุดที่ลูกบอลเคลื่อนที่ได้
ตัวอย่าง 1-34 ชายคนหนึ่งโยนเหรียญขึ้นในแนวดิ่งด้วยความเร็วต้น 10 m/s เป็นเวลานานเท่าใด เหรียญจึงจะกลับ
มาถึงตา แหน่งเดิม
1. 1 s 2. 2 s 3. 3 s 4. 4 s
ตัวอย่าง 1-35 ถ้าปล่อยให้ก้อนหินตกลงจากยอดตึกสู่พื้น การเคลื่อนที่ของก้อนหินก่อนจะกระทบพื้นจะเป็นตาม
ข้อใด ถ้าไม่คิดแรงต้านของอากาศ
1. ความเร็วคงที่ 2. ความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างสม่า เสมอ
3. ความเร็วลดลงอย่างสม่า เสมอ 4. ความเร็วเพิ่มขึ้นแล้วลดลง
ตัวอย่าง 1-36 โยนลูกบอลขึ้นไปในแนวดิ่งด้วยความเร็วต้น 4.9 เมตรต่อวินาที นานเท่าใดลูกบอลจึงจะเคลื่อนที่ไป
ถึงจุดสูงสุด
1. 0.5 s 2. 1.0 s 3. 1.5 s 4. 2.0 s
17. 13
1.2. การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์
ถ้าเราลองขว้างวัตถุออกจากจุด (0,0) ของระบบแกนมุมฉาก x, y ด้วยความเร็วต้น u ทา มุม กับแนวระดับ
ภายใต้สนามโน้มถ่วง g แล้ว แนวการเคลื่อนที่ของวัตถุจะเป็นเส้นโค้งพาราโบลา ดังรูป
x
y
u
x u
y u
สิ่งที่ควรรู้
1.เมื่อวัตถุเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ เราจะแยกการเคลื่อนที่เป็น 2 แนว คือ แนวราบ กับแนวดิ่ง จะพบว่าทั้ง
แนวราบและแนวดิ่ง วัตถุจะเคลื่อนที่ไปพร้อมๆ กัน ทา ให้เวลาในแนวราบและแนวดิ่งเท่ากัน
tราบ tด่งิ tโพรเจกไทล์
2.ความเร็วในแนวราบ x (u u cos) จะคงตัวเสมอ ส่วนความเร็วในแนวดิ่ง y (u usin ) จะลดลงและ
มีค่าเท่ากับศูนย์ที่จุดสูงสุดแล้วจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ดังรูป
x
y u x u
x u
x u
x u
x u
x u
x u
y u
y u
y u
y u
y u
3.ความเร่งในแนวราบจะเป็นศูนย์เพราะความเร็วคงตัว ส่วนความเร่งในแนวดิ่งและแรงที่กระทา ต่อวัตถุจะ
มีค่าคงตัวเสมอ
x
y
mg
mg
mg
mg
mg
19. 15
1.3. การเคลื่อนที่แบบวงกลม
วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมได้นั้น แรงที่กระทา ต่อวัตถุต้องตั้งฉากกับทิศของความเร็วอยู่ตลอดเวลา โดยทิศ
ของแรงนั้นจะพุ่งเข้าสู่จุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่เสมอ จะเรียกแรงนี้ว่า แรงสู่ศูนย์กลาง C (F )
v
v v
v
v
สิ่งที่ควรรู้
1.เมื่อเชือกที่ผูกวัตถุขาด วัตถุจะเคลื่อนที่ไปในแนวเส้นตรงตามทิศของความเร็วขณะนั้น
2.วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมนั้น ทิศของความเร็วจะเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา แสดงว่าความเร็วของวัตถุ
จะมีการเปลี่ยนแปลง เป็นเหตุให้วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมจะมีความเร่งเสมอ
3.ความเร่ง และแรงลัพธ์จะมีทิศพุ่งเข้าสู่ศูนย์กลางเสมอ
v
v v
v
v
c c a ,F
c c a ,F
4. ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่และคาบเป็น
1
1
หรือ T
f
f
T
ตัวอย่าง 1-41 ในการทดลองการเคลื่อนที่แนววงกลมในระนาบระดับ ขณะที่กา ลังแกว่งให้จุกยางหมุนอยู่นั้นเชือก
ที่ผูกกับจุกยางขาดออกจากกัน นักเรียนคิดว่าขณะที่เชือกขาดภาพการเคลื่อนที่ที่สังเกตจากด้านบนจะ
เป็นตามรูปใด
1. 2. 3. 4.
21. 17
1.4. การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิการอย่างง่าย
การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาอย่างง่าย (Simple Pendulum) จะเป็นการแกว่งของลูกตุ้มเมื่อมุมของการแกว่งเป็น
มุมเล็กๆ เท่านั้น แสดงได้ดังรูป
สิ่งที่ควรรู้
1.ความถี่และคาบการแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาสรุปได้ดังนี้
1 g
f
2 L
L
T 2
g
2.จาก L
เมื่อเขียนกราฟ T กับ L จะได้กราฟเส้นตรง
T 2
g
เมื่อเขียนกราฟ T กับ L จะได้กราฟครึ่งพาราโบลา
เมื่อเขียนกราฟ 2 T กับ L จะได้กราฟเส้นตรง
3. ที่ตา แหน่งต่า สุด วัตถุมีความเร็วสูงสุด แต่มีความเร่งเป็นศูนย์
ตัวอย่าง 1-47 ในการทดลองเรื่องลูกตุ้มนาฬิกาแบบง่าย ให้ T เป็นคาบของการแกว่ง L เป็นความยาวของเชือก g
เป็นความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วง กราฟระหว่างปริมาณในข้อใดจะเป็นเส้นตรง
1.T กับ L 2.T กับ L
3. T กับ 2 L 4. 2 T กับ L
ตัวอย่าง 1-48 ลูกตุ้มนาฬิกากา ลังแกว่งกลับไปกลับมาแบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ที่ตา แหน่งต่า สุดของการแกว่งลูกตุ้ม
นาฬิกามีสภาพการเคลื่อนที่อย่างไร
1. ความเร็วสูงสุด ความเร่งสูงสุด 2. ความเร็วต่า สุด ความเร่งสูงสุด
3. ความเร็วสูงสุด ความเร่งต่า สุด 4. ความเร็วต่า สุด ความเร่งต่า สุด
22. บทที่ 2
แรงในธรรมชาติ
2.1. แรงจากสนามโน้มถ่วง
แรง (Force, F ) คือ สาเหตุที่ทา ให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ หรือทา ให้วัตถุมีความเร็วเปลี่ยนไป เป็น
ปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น N
1) การหาแรงลัพธ์ กรณีมีแรงย่อย 2 แรง
การหาแรงลัพธ์ กรณีมีแรงย่อย 2 แรง แบ่งได้เป็น 4 แบบ ดังนี้
1. 1 2 F ,F มีทิศเดียวกัน
1 F 2 F
1 2 F F F
2. 1 2 F ,F มีทิศตรงข้ามกัน
1 F 2 F
1 2 F F F
3. 1 2 F ,F มีทิศตั้งฉากกัน
1 F
2 F
2 2
1 2 F F F
4. 1 2 F ,F ทา มุม ต่อกัน
1 F
2 F
2 2
1 2 1 2 F F F 2FF cos
ตัวอย่าง 2-1 จงหาแรงลัพธ์ต่อไปนี้
1. 2.
1 F 20 N 2 F 5 N
1 F 20 N 2 F 5 N
3. 4.
1 F 8 N
2 F 6 N
1 F 5 N
2 F 3 N
0 60
23. 19
2) น้าหนัก (Weight)
น้าหนัก (Weight, W) คือ แรงดึงดูดของโลกที่กระทา ต่อวัตถุ มีทิศพุ่งเข้าสู่ศูนย์กลางโลกเสมอ
W mg (N)
สิ่งที่ควรทราบ
1. น้า หนักมีค่าเท่ากับ mg และมีทิศเดียวกับ g
2. น้า หนักของวัตถุมีค่าขึ้นกับขนาดของ g แต่ละบริเวณต่างๆ มีขนาดของ g แตกต่างกันตามตา แหน่งทาง
ภูมิศาสตร์ เพื่อความง่ายในการคา นวณ จะใช้ขนาดของ g เป็น 10 2 m/ s
ตัวอย่าง 2-2 วัตถุมวล 65 กิโลกรัม จะมีน้า หนักเท่าใด ถ้าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากับ 10 2 m/ s
ตัวอย่าง 2-3 ก้อนหินก้อนหนึ่งเมื่อชั่งบนโลกหนัก 1200 นิวตัน จงหา
1.มวลของก้อนหิน กา หนดให้ g 10 m/ s
2 E 2.ถ้านา หินก้อนนี้ไปชั่งบนผิวดวงจันทร์จะอ่านค่าได้กี่นิวตัน กา หนดให้ 1
g g
M E
6
ตัวอย่าง 2-4 เมื่ออยู่บนดวงจันทร์ชั่งน้า หนักของวัตถุที่มีมวล 10 กิโลกรัม ได้ 16 นิวตัน ถ้าปล่อยให้วัตถุตกที่บนผิว
ดวงจันทร์วัตถุมีความเร่งเท่าใด
1. 1.6 m/s2 2. 3.2 m/s2 3. 6.4 m/s2 4. 9.6 m/s2
ตัวอย่าง 2-5 วัตถุอันหนึ่งเมื่ออยู่บนโลกที่มีสนามโน้มถ่วง g พบว่ามีน้า หนักเท่ากับ W1 ถ้านา วัตถุนี้ไปไว้บนดาว
เคราะห์อีกดวงพบว่ามีน้า หนัก W2 จงหามวลของวัตถุนี้
1. 1 W
g
2. 2 W
g
3. 1 2 W W
4. 1 2 W W
g
g
24. 20
3) กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน
นิวตันได้เสนอกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลซึ่งมีใจความ ดังนี้ “วัตถุทั้งหลายในเอกภพจะออกแรงดึงดูดซึ่งกันและ
กัน โดยที่
1. ขนาดของแรงดึงดูดระหว่างวัตถุคู่หนึ่งๆ จะแปรผันตรงกับผลคูณระหว่างมวลวัตถุทั้งสอง
2. ขนาดของแรงดึงดูดระหว่างวัตถุคู่หนึ่งๆ จะแปรผกผันกับกาลังสองของระยะระหว่างวัตถุทั้งสอง” ถ้า
1 m และ 2 m เป็นมวลของวัตถุทั้งสอง แรงดึงดูดระหว่างมวล หาได้จาก
Gm m
1 2
F
G 2
R
R
2 m
1 m
G F G F
เมื่อ G F แทน แรงดึงดูดระหว่างมวล
G แทน ค่าคงตัวความโน้มถ่วงสากล มีค่า 11 2 2 6.673 10 Nm /kg
1 m แทน มวลของวัตถุก้อนที่ 1 2 m แทน มวลของวัตถุก้อนที่ 2
R แทน ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางมวลของ 1 m และ 2 m
สิ่งที่ควรทราบ
1.แรงดึงดูดระหว่างมวลจะเป็น แรงกระทาร่วม โดยที่มวลของวัตถุก้อนที่ 1 ดึงดูดมวลของวัตถุก้อนที่ 2
และมวลของวัตถุก้อนที่ 2 ก็จะดึงดูดมวลของวัตถุก้อนที่ 1 ด้วยขนาดของแรงเท่ากันในแนวเดียวกัน แต่ทิศตรงกัน
ข้าม นั่นคือ แรงคู่กิริยา – ปฏิกิริยา
2.แรงดึงดูดระหว่างมลของโลกกับวัตถุ คือน้า หนักวัตถุนั่นเอง
ตัวอย่าง 2-6 ทรงกลม A เป็นทรงกลมกลวง ทรงกลม B เป็นทรงกลมตัน ทรงกลมทั้งสองมีมวลและรัศมีเท่ากัน คือ
100 kg และ 0.5 m ตามลา ดับ ผิวของทรงกลมทั้งสองอยู่ห่างกัน 1 m แรงดึงดูดที่กระทา ต่อทรงกลม A
เนื่องจากทรงกลม B เป็นเท่าใด
25. 21
2.2. แรงจากสนามไฟฟ้า
1) ประจุไฟฟ้า
ประไฟฟ้า มี 2 ชนิด คือ ประจุไฟฟ้าบวก และประจุไฟฟ้าลบ แรงที่เกิดขึ้นระหว่างประจุไฟฟ้า ก็มี 2 ชนิด
คือ แรงดูด และแรงผลัก ซึ่งมีกฎว่า
o ประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกัน จะผลักกัน
o ประจุไฟฟ้าชนิดต่างกัน จะดูดกัน
o แรงผลักหรือแรงดูดนี้จะเป็นแรงคู่กิริยาปฏิกิริยากัน
o วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าจะดูดวัตถุที่เป็นกลางเสมอ
+ + - - - +
ตัวอย่าง 2-7 A, B และ C เป็นแผ่นวัตถุ 3 ชนิดที่ทา ให้เกิดประจุไฟฟ้าโดยการถู ซึ่งได้ผลดังนี้ A และ B ผลักกัน
ส่วน A และ C ดูดกัน ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง
1. A และ C มีประจุบวก แต่ B มีประจุลบ 2. B และ C มีประจุลบ แต่ A มีประจุบวก
3. A และ B มีประจุบวก แต่ C มีประจุลบ 4. A และ C มีประจุลบ แต่ B มีประจุบวก
2) สนามไฟฟ้า
สนามไฟฟ้า คือ บริเวณที่เมื่อนา ประจุไฟฟ้าเข้าไปวางแล้วจะเกิดแรงกระทา บนประจุไฟฟ้านั้น การแสดง
สนามไฟฟ้ารอบๆ ประจุจะแทนด้วยเส้นแรงไฟฟ้าโดยมีข้อตกลงว่า เส้นแรงจะมีทิศพุ่งออกจากประจุบวก และมี
ทิศพุ่งเข้าประจุลบ สา หรับตัวอย่างสนามไฟฟ้าของประจุต่างๆ แสดงได้ดังนี้
สนามไฟฟ้าของประจุบวก สนามไฟฟ้าของประจุลบ
26. 22
สนามไฟฟ้าจากประจุบวก 2 ประจุ สนามไฟฟ้าระหว่างประจุบวกและลบ
หมายเหตุ - ระหว่างประจุไฟฟ้าทั้งสองจะมีบริเวณที่สนามไฟฟ้าหักล้างกันหมด เรียกว่า “จุดสะเทิน”
- เส้นแรงที่เห็นจะบอกทิศทางของสนามไฟฟ้า
+ -
สนามไฟฟ้าคงตัว
สิ่งที่ควรรู้ - สนามไฟฟ้าคงตัว เกิดจากแผ่นโลหะคู่ขนานที่มีประจุต่างชนิดกัน
- เส้นแรงไฟฟ้าจะมีลักษณะขนานกัน
3) แรงที่กระทาต่อประจุไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า
แรงที่กระทาต่อประจุไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า มีทิศเดียวกันกับสนามไฟฟ้าสาหรับ ประจุบวก และมีทิศตรง
ข้ามกับสนามไฟฟ้าสาหรับ ประจุลบ ดังรูป
E
F
E
F
ตัวอย่าง 2-8 จุด A และ B อยู่ภายในเส้นสนามไฟฟ้าที่มีทิศตามลูกศรดังรูป ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง
1. วางประจุลบลงที่จุด A ประจุลบจะเคลื่อนไปที่จุด B
2. วางประจุบวกลงที่จุด B ประจุบวกจะเคลื่อนไปที่จุด A
3. สนามไฟฟ้าที่จุด A สูงกว่าสนามไฟฟ้าที่จุด B
4. สนามไฟฟ้าที่จุด A มีค่าเท่ากับสนามไฟฟ้าที่จุด B
28. 24
2.3. แม่เหล็กไฟฟ้า
1) แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็ก (B ) คือ บริเวณที่แม่เหล็กส่งอา นาจไปถึง สามารถแทนด้วยเส้นแรงแม่เหล็ก ซึ่งมีทิศจากขั้ว
เหนือไปขั้วใต้ของแม่เหล็ก ดังรูป
สิ่งทคี่วรทราบ 1.บริเวณขั้วแม่เหล็กจะมีอา นาจแม่เหล็กมากที่สุด เมื่อเทียบกับบริเวณอื่นๆ ของแม่เหล็ก
2.เมื่อนา เข็มทิศไปวางไว้รอบๆ จะวางตัวในแนวเส้นแรงแม่เหล็ก โดยขั้ว N ของเข็มทิศจะชี้ไป
ทางขั้ว S ของแม่เหล็ก ส่วนขั้ว S ของเข็มทิศจะชี้ไปทางขั้ว N ของแม่เหล็ก
3.แรงที่กระทา ระหว่างขั้วแม่เหล็กมี 2 ชนิด แรงดูด และแรงผลัก
4. ในบางครั้งอาจจา เป็นต้องให้สนามแม่เหล็กมีทิศพุ่งเข้าหากระดาษ หรือพุ่งออกจากกระดาษ
โดยนักวิทยาศาสตร์มีข้อตกลงเกี่ยวกับการเขียนทิศของสนามแม่เหล็กที่พุ่งเข้าและพุ่งออก ดังนี้
แทน สนามแม่เหล็กพุ่งออกจากกระดาษ
x แทน สนามแม่เหล็กพุ่งเข้าหากระดาษ
ตัวอย่าง 2-12 จากแผนภาพแสดงลักษณะของเส้นสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแท่งแม่เหล็กสองแท่งข้อใดบอกถึง
ขั้วแม่เหล็กที่ตา แหน่ง A, B, C และ D ได้ถูกต้อง
1. A และ C เป็นขั้วเหนือ B และ D เป็นขั้วใต้
2. A และ D เป็นขั้วเหนือ B และ C เป็นขั้วใต้
3. B และ C เป็นขั้วเหนือ A และ D เป็นขั้วใต้
4. B และ D เป็นขั้วเหนือ A และ C เป็นขั้วใต
30. 26
ตัวอย่าง 2-14 สนามแม่เหล็กโลกมีลักษณะตามข้อใด (ข้างบนเป็นขั้วเหนือภูมิศาสตร์)
3) แรงที่กระทาต่ออนุภาคที่มีประจุ ซึ่งเคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก
อนุภาคมวล m มีประจุไฟฟ้า q เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ในสนามแม่เหล็ก จะมีแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็ก
(แรงแม่เหล็ก) กระทา ต่ออนุภาคที่มีประจุ ดังสมการ
F qvB
ขนาดของแรงที่กระทา ต่ออนุภาคที่มีประจุ
F = qvB sin θ
ทิศทางของแรงที่กระทา ต่ออนุภาคที่มีประจุ ใช้ “กฎมือขวา (Right hand rule)”
สิ่งที่ควรรู้ 1.ทิศทางของแรงจะตั้งฉากกับ ทิศของความเร็วและทิศสนามแม่เหล็กเสมอ
2.ประจุบวกจะให้มือขวา ประจุลบจะใช้มือซ้าย
31. 27
ตัวอย่าง 2-15 จงเขียนทิศของแรงที่กระทา ต่อประจุบวก
1. 2.
A
B C
D
A
B C
D
ตัวอย่าง 2-16 จงเขียนทิศของแรงที่กระทา ต่อประจุลบ
1. 2.
A
B C
D
A
B C
D
ตัวอย่าง 2-17 บริเวณพื้นที่สี่เหลี่ยม ABCD เป็นบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กสม่า เสมอซึ่งมีทิศพุ่งออกตั้งฉากกับ
กระดาษ ดังรูป
ข้อใดต่อไปนี้ที่จะทา ให้อนุภาคโปรตอนเคลื่อนที่เบนเข้าหาด้าน AB ได้
1. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน AD ในทิศตั้งฉากกับเส้น AD
2. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน BC ในทิศตั้งฉากกับเส้น BC
3. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน AD ในแนวขนานกับเส้น AC
4. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน DC ในแนวขนานกับเส้น DB
34. 30
ตัวอย่าง 3-2 คลื่นใดต่อไปนี้เป็นคลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่
ก. คลื่นแสง ข. คลื่นเสียง ค. คลื่นผิวน้า
ข้อใดถูกต้อง
1. ทั้ง ก. ข. และ ค. 2. ข. และ ค.
3. ก. เท่านั้น 4. ผิดทุกข้อ
ตัวอย่าง 3-3 ถ้ากระทุ่มน้า เป็นจังหวะสม่า เสมอ ลูกปิงปองที่ลอยอยู่ห่างออกไปจะเคลื่อนที่อย่างไร
1. ลูกปิงปองเคลื่อนที่ออกห่างไปมากขึ้น
2. ลูกปิงปองเคลื่อนที่เข้ามาหา
3. ลูกปิงปองเคลื่อนที่ขึ้น-ลงอยู่ที่ตา แหน่งเดิม
4. ลูกปิงปองเคลื่อนที่ไปด้านข้าง
3.2. ส่วนประกอบของคลื่น
คลื่นประกอบด้วยส่วนประกอบหลายส่วน ดังนี้
B
A
P
D
Q
C
E F
1.สันคลนื่ (crest) เป็นตา แหน่งสูงสุดของคลื่น เช่น ตา แหน่ง A, C
2.ท้องคลนื่ (trought) เป็นตา แหน่งต่า สุดของคลื่น เช่น ตา แหน่ง B, D
3.การกระจัด (displacement) คือ ระยะที่วัดจากแนวสมดุลไปยังตา แหน่งใดๆ บนคลื่น
-ตา แหน่งที่สูงกว่าแนวสมดุล การกระจัดจะเป็นบวก
-ตา แหน่งที่ต่า กว่าแนวสมดุล การกระจัดจะเป็นลบ
4.แอมพลิจูด (Amplitude, A) คือ การกระจัดของอนุภาคที่มีค่ามากที่สุด
35. 31
5.ความยาวคลื่น (wavelength, ) คือ ระยะห่างระหว่างสันคลื่นกับสันคลื่นที่อยู่ติดกัน หรือท้องคลื่นกับ
ท้องคลื่นที่อยู่ติดกัน หรือระยะความยาวของลูกคลื่น 1 ลูก
6.คาบ (Period, T ) คือ เวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตา แหน่งใดๆ ครบหนึ่งลูกคลื่น มีหน่วยเป็น วินาที
หมายเหตุ การหาความยาวคลื่น และคาบ สามารถหาได้จากกราฟต่อไปนี้
T
T
T
7.ความถี่ (frequency, f ) คือ จา นวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านตา แหน่งใดๆ ในเวลา 1 วินาที มีหน่วย เป็น รอบ
ต่อวินาที หรือ เฮิรตซ์ (Hz) ความสัมพันธ์ ระหว่างคาบและความถี่เป็นดังสมการ
1
1
หรือ T
f
f
T
8.ความเร็วคลื่น (v) คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ในเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที บางครั้ง
ความเร็วคลื่น ถูกเรียกว่า ความเร็วเฟส
s
v f
t T
ตัวอย่าง 3-4 คลื่นผิวน้า มีความถี่ 10รอบต่อวินาที ถ้าระยะห่างจากท้องคลื่นถึงท้องคลื่นติดกันเท่ากับ 2 เมตร จงหา
อัตราเร็วคลื่น
ตัวอย่าง 3-5 คลื่นขบวนหนึ่งวิ่งไปตามผิวน้า และมีระยะห่างจากสันคลื่นถึงท้องคลื่นติดกันเท่ากับ 20 เซนติเมตร
พบว่าจะมีลูกคลื่นผ่านเสาไม้ 10ลูก ในเวลา 1 วินาที จงหาอัตราเร็วคลื่น
ตัวอย่าง 3-6 คลื่นขบวนหนึ่งเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 8 เมตรต่อวินาที และมีระยะห่างจากสันคลื่นถึงสันคลื่นติดกัน
เท่ากับ 16 เมตร จงหาว่าในเวลา 2 นาทีจะเกิดคลื่นทั้งหมดกี่ลูก
36. 32
ตัวอย่าง 3-7 เมื่อเรากระทุ่มน้า เป็นจังหวะสม่า เสมอ 3 ครั้งต่อวินาที แล้วจับเวลาที่คลื่นลูกแรกเคลื่อนที่ไปกระทบ
ขอบสระอีกด้านหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไป 45 เมตร พบว่า ใช้เวลา 3 วินาที ความยาวของคลื่นผิวน้า นี้
เท่ากับกี่เมตร
9.เฟส (Phase) คือ มุมที่ใช้บอกตา แหน่งของการกระจัดของคลื่น โดยเทียบกับการเคลื่อนที่แบบวงกลม
A E
A
B
C
D
B
C
D
ตัวอย่าง 3-8 จากรูปจงเติมตัวเลขในช่องว่างให้ถูกต้อง
A
B
C
D
E
F
G
H
I
(s)
0 2 4 6 8
1.จุด A มีเฟส................องศา 2.จุด B มีเฟส................องศา
3.จุด C มีเฟส................องศา 4.จุด D มีเฟส................องศา
5.จุด E มีเฟส................องศา 6.จุด F มีเฟส................องศา
7.จุด G มีเฟส................องศา 8.จุด H มีเฟส................องศา
9.คาบของคลื่นเท่ากับ.............วินาที 10.ความถี่ของคลื่นเท่ากับ.............รอบต่อวินาที
11.มีคลื่นทั้งหมด..............ลูกคลื่น
12.ถ้าคลื่นดังกล่าวความยาวคลื่นเท่ากับ 10 เซนติเมตร จะมีอัตราเร็วของคลื่น...............เซนติเมตรต่อวินาที