หน่วยการเรียนรู้ที่ 9
คลื่นกล
By : Ben10
คลื่น (Wave)
การจาแนก
คลื่น
ลักษณะตัวกลาง ลักษณะการเคลื่อนที่ ลักษณะของแหล่งกาเนิด
คลื่นกล
(mechanical
wave)
คลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้ า
(electromagn
คลื่นตามขวาง
(transverse
wave)
คลื่นตามยาว
(longitudinal
wave)
คลื่นดล
(pulse wave)
คลื่นต่อเนื่อง
(continuous
wave)
การถ่ายโอนพลังงาน
ของคลื่นกล
คลื่นเกิดขึ้นจากการรบกวน
แหล่งกาเนิดคลื่นพลังงานจาก
การรบกวนจะทาให้อนุภาคของ
แหล่งกาเนิดไปกระทบตัวกลาง
ของคลื่น อนุภาคของตัวกลาง
ไ ด้ รั บ พ ลั ง ง า น ก็ จ ะ สั่ น
ต่อเนื่องกันไป ทาให้ คลื่น
เคลื่อนที่ไปในตัวกลางได้
ขณะคลื่นเคลื่อนที่ผ่าน
ตัวกลางอนุภาคตัวกลางจะ
เกิดการสั่น เมื่อคลื่น
เคลื่อนที่ผ่านไปแล้ว
อนุภาคตัวกลางจะกลับมา
อยู่ที่ ตาแหน่งเดิม
การถ่ายโอนพลังงาน
ของคลื่นกล
การเคลื่อนที่ของอนุภาค
บนคลื่นตามขวาง
การถ่ายโอนพลังงาน
ของคลื่นกล
การเคลื่อนที่ของอนุภาค
บนคลื่นตามยาว
ส่วนประกอบของ
คลื่น
ส่วนประกอบของ
คลื่น
สันคลื่น (crest ) คือ ตาแหน่งที่มีการกระจัดบวกมากที่สุดเหนือระดับปกติ
ท้องคลื่น( trough ) คือ ตาแหน่งที่มีการกระจัดลบมากที่สุดต่ากว่าระดับ
ปกติ
แอมพลิจูด ( Amplitude , A) คือ การกระจัดสูงสุดหรือต่าสุดของ
อนุภาคจากระดับปกติ
ความยาวคลื่น( wavelength,  ) คือ ระยะระหว่างสันคลื่นถึงสัน
คลื่นหรือท้องคลื่นถึงท้องคลื่น
คาบ ( period ,T) คือ เวลาที่จุดใดๆ บนตัวกลางสั่นครบ 1 รอบ หรือ
เป็นเวลาที่เกิดคลื่น 1 ลูก มีหน่วยเป็นวินาที
คาบ ( T ) =
เวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ ( t )
จานวนลูกคลื่น ( n )
ความถี่ (frequency,f) คือ จานวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดคงที่จุด
หนึ่งต่อหนึ่งหน่วยเวลา หน่วยเป็น รอบ/วินาที หรือ hertz
ความถี่ ( f ) =
จานวนลูกคลื่น ( n )
เวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ ( t )
ส่วนประกอบของ
คลื่น
เฟสของคลื่น ( phase ,  )
เป็นค่ามุมที่ใช้บอกตาแหน่งต่างๆ บนคลื่น ซึ่งอนุภาคตัวกลางแต่ละ
อนุภาคมีการเคลื่อนที่เป็นรอบๆ เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่เป็นวงกลม
การบอกค่าเฟส
บอกเป็นองศา
หรือเรเดียน
เฟสตรงกัน และเฟสตรงข้าม
- ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งต้องห่ำงกัน , 2, 3,…
- ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งต้องต่ำงเฟสกัน 0,2,4,…
- ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งต้องมีเวลำต่ำงกัน T,2T,3T,...
- ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งต้องห่ำงกัน
λ
2
,
3λ
2
,
5λ
2
…..
- ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งต้องต่ำงเฟสกัน ,3,5,…
- ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งต้องมีเวลำต่ำงกัน
T
2
,
3T
2
,
5T
2
…..
กำรบอกมุมเฟสไม่นิยม
บอกค่ำเกิน 360 องศำ
และไม่นิยมบอกเกิน 2
เรเดียน โดยบอกจำนวน
รอบเข้ำร่วมด้วยนั่นเอง
เช่น มุมเฟสเป็นรอบที่ 3
มุม 90 องศำ เป็นต้น
เฟสตรงกัน และเฟสตรงข้าม
รูปที่ 2 แสดงมุมเฟสของคลื่น
รูปที่ 1 แสดงตำแหน่งของคลื่น
>>> ตำแหน่งที่ซ้อนทับกันของวงกลม เรียกว่ำ เฟสตรงกัน
>>> ตำแหน่งที่อยู่ตรงข้ำมกับกำรซ้อนทับของวงกลม เรียกว่ำ เฟสตรงข้ำม
การคานวณเกี่ยวกับความต่างเฟส
ควำมต่ำงเฟส หมำยถึง ผลต่ำงของค่ำเฟสของตำแหน่งบนคลื่น 2 ตำแหน่ง
ให้ a , b เป็นจุดใด ๆ บนคลื่นขบวน
เดียวกัน
a= เฟสของคลื่นตรงจุด a
b= เฟสของคลื่นตรงจุด b
x = ระยะห่างระหว่างจุด a,b
ความต่างเฟสของจุด a และ b = b - a
b - a =
2π
λ
Δx หรือ Δϕ =
2π
λ
Δx
รูปคลื่น (waveform)
ณ เวลำ t ใดๆ ถ้ำเรำถ่ำยรูปคลื่น รูปที่ได้
จะเห็นเป็นรูปแบบของคลื่น (waveform) นั้นคือ
ถ้ำกำหนดค่ำให้ t แน่นอน เราเรียกฟังก์ชันคลื่น
(wave function) ว่า รูปคลื่น (waveform)
รูปคลื่น (waveform) แสดงถึงรูปทรงทำง
เรขำคณิตของคลื่น ณ เวลำหนึ่ง
รูปคลื่นที่เห็นบ่อยได้แก่ คลื่นรูปไซน์
(sinusoidal wave) ซึ่งจะเหมือนกับกรำฟของไซน์
รูปคลื่น (waveform)
คลื่นรูปไซน์ ( Sinusoidal Waves )
รูปคลื่นที่เหมือนกับกรำฟของฟังก์ชัน
sine คือกรำฟระหว่ำงค่ำ sinθ กับมุม θ
เรียกว่ำ คลื่นรูปไซน์ (Sinusoidal Waves)
กำรบอกเฟสคลื่นรูปไซน์ หำกพิจำรณำ
เทียบกับกรำฟไซน์จะมีบำงจุดที่มีเฟสแน่นอน
ได้แก่ สันคลื่นซึ่งจะมีเฟส
π
2
เรเดียน (90°) และ
ท้องคลื่นซึ่งจะมีเฟส
3π
2
เรเดียน (270°) ส่วน
จุดอื่นๆ นั้นสำมำรถหำค่ำเฟสได้จำกสมกำร
y = A sin ϕ หรือ y = A sin (kx - ωt)
อัตรำเร็วของคลื่น
 อัตราเร็วของคลื่น (wave speed : v ) คือ ระยะที่คลื่นสำมำรถเคลื่อนที่
ได้ในเวลำ 1 วินำที มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินำที (m/s) ซึ่งสำมำรถหำได้จำกสมกำร
v = f𝜆
หรือ v =
𝜆
𝑇
เมื่อ v คือ อัตรำเร็วคลื่น มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินำที (m/s)
f คือ ควำมถี่คลื่น มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hz)
T คือ คำบ มีหน่วยเป็น วินำที (s)
𝝀 คือ ควำมยำวคลื่น มีหน่วยเป็น เมตร (m)
ได้เวลาทาแบบฝึก
ทักษะ เพื่อทบทวน
ความรู้แล้วค่ะ
คลื่นผิวน้า
คลื่นผิวน้า
เมื่อรบกวนผิวน้ำจะเกิดคลื่นแผ่
ออกไปรอบแหล่งกำเนิดคลื่น แนวของสัน
คลื่นหรือท้องคลื่นที่ออกจากแหล่งกาเนิด
คลื่นในเวลาเดียวกัน เรียกว่ำ หน้าคลื่น
>>> แหล่งกำเนิดคลื่นที่มีขนำดเล็กหรือ
เป็นทรงกลม จะให้หน้ำคลื่นวงกลม
>>> กรณีที่แหล่งกำเนิดคลื่นมีควำมยาว
มากกว่าความยาวคลื่นมำกๆ จะได้หน้ำคลื่น
เป็นเส้นตรง  แถบมืด คือ ท้องคลื่น
 แถบสว่าง คือ สันคลื่น
ลักษณะของหน้าคลื่น
– คลื่นหน้าตรงทิศทางคลื่นขนานกัน
– คลื่นหน้าโค้งวงกลมทิศทางคลื่นเป็นแนวรัศมีของวงกลม
– ทิศทางคลื่นจะตั้งฉากกับหน้าคลื่นเสมอ
– หน้าคลื่นที่ติดกันจะห่างกันเท่ากับความยาวคลื่น
หน้าคลื่น
การซ้อนทับของคลื่น
การซ้อนทับหรือการรวมกันของคลื่น
การรวมกันแบบเสริม (Constructive Superposition)
การกระจัดของคลื่นอยู่ในทิศเดียวกัน
การซ้อนทับหรือการรวมกันของคลื่น
การรวมกันแบบหักล้าง (Destructive Superposition)
การกระจัดของคลื่นอยู่ในทิศตรงข้ามกัน
ต่อไปเก็บคะแนน K1 และ P1 ค่ะ
ให้นักเรียนทา Powwerpoint เพื่อรายงานเรื่อง สมบัติของคลื่น
1. การสะท้อนของคลื่น (reflection of waves)
1.1 การสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือก
1.2 การสะท้อนของคลื่นบนผิวน้า
2. การหักเหของคลื่น (refraction of waves)
2.1 มุมวิกฤติ
2.2 การหักเหของคลื่นในเส้นเชือก
3. การแทรกสอดของคลื่น (interference)
4. การเลี้ยวเบนของคลื่น (diffraction of waves)
งานเก็บคะแนน P2

คลื่นกล