chapter01

1. 420111 ฟิสิกส์ 1 หมู่ที่ 2
อาจารย์ผู้สอน อ.ดร.ภาคภูมิ เรือนจันทร์
ห้องทํางาน ห้อง 508 ชั้น 5 ภาควิชาฟิสิกส์
คณะวิทยาศาสตร์
เวลาสําหรับนักศึกษา
วันจันทร์และวันศุกร์ 10.00 – 12.00 น.
วันพุธ 13.30 –17.00 น.
เอกสารประกอบการเรียนการสอน
หนังสือ ฟิสิกส์ 1 โดยภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
Physics for Scientists and Engineers 6th edition by
Serway and Jewett
Fundamentals of Physics 9th edition by Halliday,
Resnick, and Walker

2. • คะแนนเก็บ (การบ้าน, quiz, check ชื่อเข้าเรียน) 20%
• สอบมิดเทอม 40%
- 19-27 ธ.ค. 2556
• สอบ Final 40%
- 3 มี.ค.-14 มี.ค. 2557
เกณฑ์การให้คะแนน

3. ทําไม(จึงต้อง)เรียนฟิสิกส์ ?
- เพราะเป็นวิชาบังคับ
- เพราะเรียนสายวิทยาศาสตร์
- เพราะเรียนวิชาอื่นไม่รู้เรื่องเลย
- เพราะชอบมาก ทําคะแนนได้ดี
- เพราะเป็นอารยธรรมหนึ่งของมนุษยชาติ
- เพราะเป็นรากฐานของความคิดและความเข้าใจของมนุษย์ต่อธรรมชาติ
- เพราะทําให้เข้าใจสิ่งต่างๆในธรรมชาติและขจัดความกลัวต่อสิ่งที่ไม่รู้
ต่างๆ
- เพราะเป็นส่วนสําคัญในการพัฒนาและสร้างสรรค์เทคโนโลยีต่างๆที่มี
ประโยชน์และช่วยอํานวยความสะดวกต่างๆให้กับมนุษย์

4. 1. บทนํา
2. เวกเตอร์
3. การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
4. การเคลื่อนที่ในระนาบ
5. แรงและกฎการเคลื่อนที่
6. งานและพลังงาน
7. โมเมนตัมและการชน
8. พลศาสตร์ของวัตถุแข็งเกร็ง
9. การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิก
10. สภาพยืดหยุ่นของสาร
11. คลื่น
12. กลศาสตร์ของไหล
13. ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
เรื่องที่จะเรียนในฟิสิกส์ 1
กลางภาค ปลายภาค

5. 1. บทนํา
1.1 ทฤษฎีทางฟิสิกส์
- หลัก กฏ
1.2 หน่วย ระบบ SI , มิติ
1.3 ความแม่นและตัวเลขนัยสําคัญ
1.4 สัญกรกําลังของสิบและอุปสรรคในหน่วยเอสไอ (SI)
1.5 แนวคิดในการแก้ปัญหาในโจทย์ฟิสิกส์

6. • ฟิสิกส์คืออะไร
- Physics มาจากภาษากรีกโบราณ แปลว่า “ธรรมชาติ”
- วิทยาศาสตร์ธรรมชาติที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาสสาร การ
เคลื่อนที่ของวัตถุ รวมถึงแนวความคิดของแรงและพลังงาน,
โดยรวมแล้วคือการศึกษาว่า “ทําไมธรรมชาติจึงเป็นอย่างที่มัน
เป็นอยู่”

7. 1.1 ทฤษฎีทางฟิสิกส์
ทฤษฎี (theory)- ตั้งขึ้นจากหลักหรือกฎ แบบจําลอง และข้อสมมติฐาน ซึ่ง
สามารถทํานายผลได้ค่อนข้างกว้าง
การก่อกําเนิดทฤษฎีทางฟิสิกส์ได้จาก
 แนวคิด (concept) พื้นฐาน
 กฎ (law) –กําหนดความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางฟิสิกส์
- นิรนัย (จากคณิตศาสตร์) หรือ อุปนัย (จากการทดลอง)
 หลัก (principle)- เชื่อว่าจริงโดยไม่ต้องพิสูจน์
- หลักอนุรักษ์พลังงาน
 แบบจําลอง (model)- เป็นตัวแทนระบบ ให้ง่ายในการอธิบาย

8. วิธีนิรนัย deduction
 เป็นการหาความรู้จากพื้นฐานเดิมที่เชื่อว่าถูกต้องแล้ว
 ตัวอย่างเช่น ผลจากการวิเคราะห์ด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์
 ดังนั้น ถ้าแนวคิดพื้นฐานเดิมผิด ผลที่ได้ก็น่าจะผิด
วิธีอุปนัย induction
 การอ้างเหตุผลโดยอาศัยหลักฐานจากประสบการณ์
 ใช้การทดลอง ผลจากการทดลองสรุปเป็นกฎ
 มักเรียก ระเบียบวิธีทางวิทยาศาสตร์ (scientific method)
 เป็นวิธีศึกษาให้ได้ความรู้ใหม่

9.  ฟิสิกส์เป็นวิทยาศาสตร์เชิงปริมาณ (quantitative science)
- เริ่มจากการวัดปริมาณของสิ่งต่างๆ
- ความยาว มวล เวลา
 ฟิสิกส์ใช้วิธีอุปนัยและนิรนัยผสมกัน ใช้กระบวนการทาง
วิทยาศาสตร์ (scientific method)
 สิ่งที่ค้นพบโดยวิธีนิรนัย ต้องสามารถตรวจสอบได้โดยวิธีอุปนัย
หรือ การทดลอง
 สิ่งที่ค้นพบโดยวิธีทางอุปนัย ต้องสามารถอธิบายได้โดยวิธีนิรนัย
วิธีการทางฟิสิกส์

10. 1.2 หน่วย
 ฟิสิกส์เป็นวิทยาศาสตร์เชิงปริมาณ จึงต้องมีการวัด
 องค์ประกอบของการวัด
- สิ่งที่จะวัด
- ปริมาณที่จะวัด
- เครื่องมือที่ใช้วัด และความแม่นของเครื่องมือ
- หน่วยการวัด
 เมื่อมีการวัดต้องมีการบันทึกหน่วย
 หน่วยการวัดมีหลายระบบ ดังนั้นเวลากล่าวถึงปริมาณคิดเป็นมิติ

11. มิติ (dimension)
 มิติ เป็นสมบัติทางฟิสิกส์ของปริมาณที่วัด ไม่คํานึงถึงระบบของ
หน่วย ไม่ว่าระบบหน่วยใดปริมาณที่เหมือนกันจะมีมิติเดียวกันนิยม
ใช้สัญลักษณ์
 T แทน เวลา
 L แทน ความยาว
 M แทน มวล
 มิติของความหนาแน่น
 มิติของความดัน

12. ปริมาณที่ไม่มีมิติ
θ
x
y
sin
[length x]
[sin ]
[length y]
x
y
θ
θ
=
=

13. มิติของค่านิจแรงโน้มถ่วง

14. หน่วย (unit)
 หน่วยเป็นสเกลที่ใช้วัดมิติ
 มาตรฐานสากลในปัจจุบันคือ หน่วย เอสไอ
(SI-International Systems of Units)
 มีหน่วยมูลฐาน ความยาว (m) มวล (kg) เวลา (s) อุณหภูมิ (K)
กระแสไฟฟ
้ า (A) ปริมาณของสาร (mol) ความเข้มของการส่อง
สว่าง (cd)
 หน่วยอนุพัทธ์ หน่วยอื่นที่เกิดจากการผสมของหน่วยมูลฐาน เช่น
ความเร็ว (m/s)

15. หน่วยของปริมาณพื้นฐานในระบบ SI
ปริมาณ ชื่อหน่วย สัญลักษณ์
มวล กิโลกรัม (kilogram) kg
ความยาว เมตร (meter) m
เวลา วินาที (second) s
SI = International System of Units
abbreviated SI from French: Système international d'unités

16. หน่วยของปริมาณพื้นฐานในระบบ SI
มวล 1 กิโลกรัม อ้างอิงจากมวลของวัตถุ
ทรงกระบอก platinum-irridium ขนาดเส้นผ่าน
ศูนย์กลาง และความสูง 3.9 centimeters
หรือ จากอีกนิยามคือ 1/12 ของมวลของ carbon-
12 อะตอม = 1.66053886×10-27 kg
ความยาว 1 เมตร คือระยะทางที่แสงเดินทาง
ได้ใน 1/299,792,458 วินาทีในสุญญากาศ
http://tycho.usno.navy.mil/simpletime.html
เวลา 1 วินาที คือเวลาที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ
้ าที่
เกิดจากการสั่นของอะตอมของ cesium-133
ครบ 9,192,631,770 รอบ
http://science.howstuffworks.com/atomic-
clock3.htm

17. หน่วยของปริมาณอนุพัทธ์บางปริมาณ
ปริมาณ ชื่อหน่วย สัญลักษณ์ หน่วยพื้นฐาน
ความเร่ง
แรง
-
นิวตัน (newton) N
m/s2
kg·m/s2
งาน จูล (joule) J kg·m2/s2 (N·m)
กําลัง วัตต์ (watt) W kg·m2/s3 (J/s)

18. คําอุปสรรค ความหมาย สัญลักษณ์
giga- 109 G
mega- 106 M
kilo- 103 k
deci- 10-1 d
centi- 10-2 c
milli- 10-3 m
micro- 10-6 µ
nano- 10-9 n

19. การเปลี่ยนหน่วย (conversion of units)
แฟกเตอร์การเปลี่ยนหน่วย (conversion factor)
 ในการเปลี่ยนหน่วยจากหน่วยหนึ่งเป็นอีกหน่วยหนึ่ง จะมีตัวคูณคูณเพื่อ
เปลี่ยนหน่วยแล้วค่าของปริมาณยังคงเท่าเดิม เรียกตัวคูณนี้ว่า แฟกเตอร์
การเปลี่ยนหน่วย
3
3
9
9
9
10
5 kg = 5 kg = 5000 g
10
10
8 nm = 8 nm 8 10 m
10
−
−
−
= ×

20. การเปลี่ยนหน่วย (conversion of units)
3
km/h m/s
10 m m
0.2778
60 60s s
→
=
×
90 km/h 90 0.2778 m/s 25.002 m/s
=
× =
หมายความว่า 1 km/h = 0.2778 m/s
ในกรณีนี้แฟกเตอร์การเปลี่ยนหน่วยคือ
m/s
1 0.2778
km/h
=

21. เลขนัยสําคัญ
 เลขนัยสําคัญเป็นเลขที่ได้มาจากการวัด มีหน่วยเสมอ
 เลขที่ไม่ได้มาจากการวัดไม่มีนัยสําคัญ
 การระบุจํานวนนัยสําคัญ ศูนย์ข้างหน้าที่ไม่มีเลขอื่นก่อนหน้า
ไม่นับ, ศูนย์ข้างหลังนับ, เลขสิบยกกําลังไม่นับ
 12.50 เมตร มีนัยสําคัญ 4 ตัว
 0.00563 วินาที มีนัยสําคัญ 3 ตัว
 1.0050 กิโลกรัม มีนัยสําคัญ 5 ตัว
 3.6×105 มีนัยสําคัญ 2 ตัว

22. เลขนัยสําคัญ
อ่านค่าได้ ?

23. เลขนัยสําคัญ
อ่านค่าได้ ?

24. การบวกลบเลขนัยสําคัญ
 การบวกลบให้ดูตามจํานวนทศนิยมหลักน้อยที่สุดเป็นหลัก
 ตัวอย่าง 5.013 เมตร − 3.5 เมตร = ?
5.013 เมตร มีทศนิยม 3 ตําแหน่ง
3.5 เมตร มีทศนิยม 1 ตําแหน่ง
5.013 − 3.5 = 1.513 เมตร
ต้องตอบทศนิยม 1 ตําแหน่ง ตามหลักน้อย คือ 1 ตําแหน่ง
ตอบ 5.013 − 3.5 = 1.5 เมตร

25. การปัดเศษ (rounding)
ตัวอย่างกรณีที่ต้องการทศนิยมสองตําแหน่ง
 ถ้าเลขมากกว่า 5 ให้ปัดขึ้น 2.469 m  2.47 m
 ถ้าเลขน้อยกว่า 5 ให้ปัดลง 2.463 m  2.46 m
 ถ้าเลขเท่ากับ 5 พอดี ดูก่อนว่าหน้าเลข 5 เป็นเลขคู่หรือเลขคี่*
 หน้าเลข 5 เป็นเลขคู่ ปัดลง 2.465 m  2.46 m
 หน้าเลข 5 เป็นเลขคี่ ปัดขึ้น 2.475 m  2.48 m
*วิธีนี้เรียกว่าวิธีการปัดเศษเลขคู่ หรือชื่ออื่นๆเช่น unbiased rounding,
convergent rounding

26. การคูณหารเลขนัยสําคัญ
 การคูณและหาร เลขนัยสําคัญ ให้ยึดตามเลขนัยสําคัญหลักที่น้อย
ที่สุด
 ตัวอย่าง 3.50 กิโลกรัม × 2.2 เมตร/วินาที
3.56 กิโลกรัม มีนัยสําคัญ 3 ตัว
2.2 เมตร/วินาที มีนัยสําคัญ 2 ตัว
3.56 กิโลกรัม × 2.2 เมตร/วินาที = 7.832 กิโลกรัม เมตรต่อวินาที
ตอบ นัยสําคัญ 2 ตัว คือ 7.8 กิโลกรัม เมตรต่อวินาที

27.  การคูณและหาร เลขนัยสําคัญ ให้ยึดตามเลขนัยสําคัญหลักที่
น้อยที่สุด
 ตัวอย่าง 2.538 เมตร/1.2 วินาที
2.538 เมตร มีนัยสําคัญ 4 ตัว
1.2 วินาที มีนัยสําคัญ 2 ตัว
2.538 เมตร/1.2 วินาที = 2.115 เมตร/วินาที
ตอบ นัยสําคัญ 2 ตัว คือ 2.1 เมตรต่อวินาที
การคูณหารเลขนัยสําคัญ

28. 1.4 สัญกรณ์กําลังของสิบและอุปสรรคในหน่วยเอสไอ
สัญกรณ์กําลังของสิบเขียนในรูป 10n
คําอุปสรรคที่ใช้แทนสัญกรณ์กําลังของสิบในระบบเอสไอเช่น
เทระ(T) ใช้แทน 1012
จิกะ (G) ใช้แทน 109
เมกะ(M) ใช้แทน 106
กิโล(K) ใช้แทน 103
เซนติ (c) ใช้แทน 10-2
มิลลิ (m) ใช้แทน 10-3
ไมโคร (µ) ใช้แทน 10-6
นาโน (n) ใช้แทน 10-9
พิโค (p) ใช้แทน 10-12

29. 1.4 สัญกรณ์กําลังของสิบและอุปสรรคในหน่วยเอสไอ
ตัวอย่าง
6
3
9
12
470 470 10
2.15 2.15 10
65 65 10
125 125 10
m m
kg g
ns s
pF F
µ −
−
−
= ×
= ×
= ×
= ×

30. 1.5 แนวคิดในการแก้ปัญหาในโจทย์ฟิสิกส์
หลักการพื้นฐานในการแก้ปัญหาโจทย์ในขั้นต้น
 การเขียนแผนภาพ
 การพิจารณาหลักที่ต้องใช้
 การแก้สมการ (ถ้าการหาผลเฉลยยังไม่ถึงขั้นสุดท้าย อย่า
เพิ่งแทนค่าจํานวนเลขของตัวแปรใดๆ)
 ตรวจคําตอบ