1. 1บทที่ 3คลื่นกล

2. 2คลื่นคืออะไรคลื่นคือการรบกวนซ้ำๆหรือการเคลื่อนที่แล้วก่อให้เกิดการถ่ายเทพลังงานผ่านตัวกลางหรือไม่ผ่านตัวกลาง (through matter or space)คลื่นที่ถ่ายเทพลังงานผ่านตัวกลางเรียกว่าคลื่นกลคลื่นที่ถ่ายเทพลังงานโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

3. 3คลื่นเป็นการเคลื่อนย้ายถ่ายเทพลังงานเท่านั้น ไม่ได้ถ่ายเทสสาร ตัวกลางได้แก่ น้ำ ลวดสปริง เชือก และอากาศ มีการเคลื่อนที่อยู่เฉพาะที่ ไม่ได้เคลื่อนที่ตามคลื่นไปด้วย

4. ชนิดของคลื่น4จำแนกคลื่นตามความจำเป็นของการใช้ตัวกลางในการแผ่ โดยแบ่งได้ 2 ชนิดคือคลื่นกล

5. เป็นคลื่นที่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลางในการแผ่ คลื่นประเภทนี้ได้แก่ คลื่นน้ำ คลื่นในเส้นเชือก คลื่นเสียง

6. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves)

7. เป็นคลื่นที่เกิดจากการเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในทิศทางตั้งฉากซึ่งกันและกัน เช่น คลื่นวิทยุ เรดาร์ ไมโครเวฟ แสง รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์5ชนิดของคลื่นจำแนกคลื่นตามลักษณะของการสั่นของแหล่งกำเนิดหรือตามลักษณะการแผ่ การจำแนกประเภทนี้ แบ่งคลื่นออกได้ 2 ชนิด

8. 6คลื่นตามขวาง เป็นคลื่นที่มีทิศทางการสั่นของตัวกลางหรือทิศทาง ตั้งฉากกับทิศทางการแผ่(ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น ) เช่น คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ำ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นตามขวางอาจมีทั้งคลื่นกลและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้

9. 7คลื่นตามยาวเป็นคลื่นที่มีทิศทางการสั่นของตัวกลางอยู่ในแนวขนานกับการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง คลื่นที่เกิดจากการอัดและการขยายตัวในขดลวดสปริง และคลื่นตามยาวทุกชนิดจะเป็นคลื่นกลทั้งสิ้น

10. 8

11. 9ชนิดของคลื่นจำแนกตามความต่อเนื่องของแหล่งกำเนิดแบ่งออกได้ 2 ชนิด

12. 10ชนิดของคลื่นคลื่นดล- เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่น หรือรบกวนตัวกลางเป็นช่วงเวลาสั่นๆ แผ่ออกไปจำนวนน้อยๆ เพียง 1 หรือ 2 คลื่น เช่นการนิ้วจุ่มที่ผิวน้ำเพียงครั้งหรือ 2 ครั้ง

13. 11ชนิดของคลื่นคลื่นต่อเนื่อง - เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่น หรือรบกวนตัวกลางอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดคลื่นแผ่ออกไปเป็นขบวนอย่างต่อเนื่อง เช่นการเกิดคลื่นผิวน้ำเนื่องจากแหล่งกำเนิดติดกับมอเตอร์ หรือการสะบัดเชือกอย่างต่อเนื่อง

14. 12ภาพรวมของคลื่นการเคลื่อนที่แบบคลื่นเป็นการถ่ายโอนพลังงานจากการรบกวน โดยโมเลกุลของตัวกลางไม่เคลื่อนที่ตามไปด้วยสมบัติของการเคลื่อนที่แบบคลื่นที่เหมือนกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคคือการสะท้อนและการหักเหสมบัติเฉพาะของคลื่นได้แก่ การซ้อนทับ การแทรกสอด การเลี้ยวเบนการเคลื่อนที่ของคลื่นมีทั้งแบบใช้ตัวกลางและไม่ใช้ตัวกลางการเกิดคลื่นเป็นผลจากการรบกวนแล้วมีการถ่ายโอนพลังงานจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง โดยการรบกวนนี้อาจมีตัวกลางหรือไม่ก็ได้

15. 13คุณลักษณะเชิงปริมาณของคลื่นความยาวคลื่น (Wavelength)แอมพิจูด(Amplitude)ความถี่ (Frequency)คาบ(Period)อัตราเร็วของคลื่น (Wave speed)

16. 14ความยาวคลื่น (Wavelength) : lคือระยะจากสันคลื่นถึงสันคลื่นถัดไป หรือคือระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสองจุดที่เหมือนกันทุกประการของคลื่นที่อยู่ถัดไป

17. 15

18. 16

19. 17แอมพิจูด(Amplitude) : Aคือค่าการกระจัดสูงสุดของตัวกลางเมื่อวัดจากตำแหน่งปกติA

20. 18The amplitude of a compressional wave is determined by the closeness of the compressional waves. The closer the compressional waves and the farther the rarefaction lines.

21. 19ความถี่ (Frequency) : fคือจำนวนสันคลื่นหรือตำแหน่งใดบนคลื่นที่ผ่านจุดหนึ่งที่กำหนดให้ในหนึ่งหน่วยเวลาจำนวนคลื่นต่อวินาที เราเรียกว่า Hertz (Hz)

22. 20คาบ(Period): Tคือช่วงเวลาระหว่างจุดสองจุดที่เหมือนกันทุกประการที่คลื่นที่อยู่ถุดไปใช้ในการเคลื่อนที่ผ่าน

23. 21อัตราเร็วของคลื่น (Wave speed) : vคือระยะทางที่คลื่นแพร่ไปได้ในตัวกลางต่อหน่วยเวลาอัตราเร็วของคลื่น = ความยาวคลื่น x ความถี่v = lf

24. 22ลองทำดู1. จงเติมแผนผังแสดงการจำแนกชนิดของคลื่นให้ถูกต้องชนิดของคลื่น

25. 232. แหล่งกำเนิดคลื่น O แผ่ออกไปทางขวามือเป็นเวลา 0.3 วินาที ปรากฏคลื่นดังรูป จงหาความถี่และคาบของแหล่งกำเนิดคลื่น

26. 243. แหล่งกำเนิด O มีความถี่ 20 Hz แผ่คลื่นออกไปทางขวามือ ดังรูป จงหาความยาวคลื่น และอัตราเร็วคลื่นY (cm)2 X (cm)4 8 6

27. 254. แหล่งกำเนิด O แผ่คลื่นออกไปทางขวามือ ดังรูป จงหาคาบและแอมพลิจูดของคลื่น และถ้าคลื่นนี้มีอัตราเร็ว 2 m/s จงหาความยาวคลื่นY (cm)60.2 0.6 t (s)1.0 2.2 1.8 1.4 -6

28. 265. คลื่นขบวนหนึ่งมีความเร็ว 8 เมตรต่อวินาที ระยะห่างระหว่างยอดคลื่นที่อยู่ถัดไปมีค่าเท่ากับ 16 เมตร คลื่นนี้จะเคลื่อนที่ผ่านจุดๆ หนึ่ง นาทีละกี่ลูกคลื่น

29. 27แนวคำตอบ จากโจทย์ ระยะห่างระหว่างยอดคลื่นที่อยู่ถัดกันคือความยาวคลื่น ดังนั้น = 16 เมตรv = 8 เมตร/วินาทีหาความถี่ จาก v = fแสดงว่า ในเวลา 1 วินาที มีคลื่นผ่านจำนวน 0.5 ลูกถ้าเวลา 60 วินาที มีคลื่นผ่านจำนวน 30 ลูกดังนั้น คลื่นนี้จะเคลื่อนที่ผ่านจุด ๆ หนึ่ง นาทีละ 30 ลูกคลื่น

30. 28คลื่นกล(Mechanical Wave)ต้องมีการรบกวน คือเมื่อแหล่งกำเนิดมีการสั่นก็จะถ่ายโอนพลังงานให้กับตัวกลางที่อยู่นิ่ง ตัวกลางต้องถูกรบกวนได้ และมีกลไกทางกายภาพให้มีการถ่ายโอนการรบกวนจากส่วนหนึ่งของตัวกลางไปสู่ส่วนอื่นที่อยู่ติดกัน โดยส่วนนั้นๆของตัวกลางไม่ได้เคลื่อนที่ตามไปด้วยถ้าตัวกลางนี้มีสมบัติยืดหยุ่นและไม่ดูดกลืนพลังงานหรือไม่แปลงพลังงานไปเป็นพลังงานความร้อน โมเลกุลของตัวกลางนั้นก็จะมีการสั่นแล้วถ่ายโอนพลังงานให้กับโมเลกุลข้างเคียงจำนวนมากต่อเนื่องกันไปทำให้คลื่นเคลื่อนที่ออกไปโดยโมเลกุลของตัวกลางหรืออนุภาคจะสั่นหรือเคลื่อนที่วนไปมา ณ ตำแหน่งหนึ่งๆเท่านั้น

31. 29คลื่นดลในเส้นเชือกการเคลื่อนที่ปลาบเชือกขึ้นลงหนึ่งรอบเป็นการรบกวนเชือกเป็นตัวกลางเกิดเป็นคลื่นหนึ่งลูกเรียกว่าคลื่นดล (pulse) เคลื่อนที่ไปตามเส้นเชือกส่วนใดๆของเส้นเชือกมีการเคลื่อนที่ขึ้นลง แต่ไม่ได้เคลื่อนที่ตามคลื่นไปด้วยถ้าเคลื่อนที่ปลายเชือกขึ้นลงต่อเนื่องก็จะเกิดคลื่นต่อเนื่อง

32. 30ชนิดของคลื่นแบ่งตามการเคลื่อนที่ของอนุภาคของตัวกลางคลื่นตามขวาง (Transverse Wave )อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ำในอ่างน้ำหรือบ่อน้ำคลื่นตามยาว (Longitudinal Wave) อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่กลับไปกลับมาในแนวขนานกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง คลื่นื่นของการอัดตัวของขดลวดสปริงในแนวขนานกับแนวยาวของขดลวดสปริง

33. 31คลื่นตามขวาง (Transverse Wave )

34. 32คลื่นตามยาว (Longitudinal Wave or Compression Waves)

35. 33คลื่นตามยาว (Longitudinal Wave)

36. 34Complex Wavesคลื่นบางแบบแสดงลักษณะของทั้งคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว(combination of transverse and longitudinal waves)เช่น คลื่นผิวน้ำ

37. 35คลื่นแผ่นดินไหวคลื่นแผ่ดินไหวเป็นทั้งคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาวมีทั้งเคลื่อนเข้าไปในโลกและเคลื่อนบนผิวโลกP waves“P” stands for primaryความเร็ว 7 – 8 km / sเป็นคลื่นตามยาวS waves“S” stands for secondaryช้ากว่า คือประมาณ 4 – 5 km/sเป็นคลื่นตามขวางSeismograph เป็นเครื่องมือบันทึกคลื่น

38. 36หน้าคลื่นหมายถึง เส้นที่ลากผ่านตำแหน่งต่างๆ บนคลื่นลูกเดียวกันที่มีเฟสตรงกัน เป็นแนวของสันคลื่นหรือท้องคลื่นก็ได้ หน้าคลื่นมีได้หลายแนวและทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นจะต้องตั้งฉากกับหน้าคลื่นเสมอ คลื่นวงกลมหน้าคลื่นจะเป็นวงกลม คลื่นเส้นตรง หน้าคลื่นก็เป็นเส้นตรง