<< Go Back

คลื่น (Wave)
      นิยามของคลื่น คือ การส่งถ่ายพลังงานของอนุภาคที่อยู่ติดกัน ซึ่งเกิดจากการรบกวนหรือเกิดจากกระบวนการของแหล่งกำเนิดคลื่นก็ได้

การแบ่งประเภทของคลื่น
คลื่นสามารถแบ่งประเภทได้ 2 แบบ คือ
      - แบ่งตามลักษณะการกำเนิดคลื่น
      - แบ่งตามการเคลื่อนที่ของตัวกลาง

          คลื่นกล (Machanical wave) คือ คลื่นที่เกิดจากการรบกวน หรือการให้พลังงานในรูปแบบของการสั่นของแหล่งกำเนิดคลื่น และส่งถ่ายพลังงานที่เกิดขึ้นนี้ผ่านตัวกลาง ดังนั้น คลื่นกลจึงเป็นคลื่นที่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลางในการส่งถ่ายพลังงาน


 

          คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic wave) คือ คลื่นที่เกิดจากการตัดกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในทิศตั้งฉาก ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นการสั่นของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในแกน 3 มิติ (เป็นการสั่นของแหล่งกำเนิดโดยตรงและแหล่งกำเนิดสามารถขยายตัวเป็นวงกว้างได้เอง) ดังนั้น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงไม่จำเป็นต้องมีตัวกลาง ซึ่งสามารถวิ่งผ่านสูญญากาศได้โดยไม่มีการสูญเสียพลังงาน

 

ชนิดของคลื่น
แบ่งตามการเคลื่อนที่ของตัวกลาง แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ
      - คลื่นตามยาว (Compressional wave)
      - คลื่นตามขวาง (Shear wave) 

          คลื่นตามยาว (Impression wave) คือ คลื่นกลที่มีทิศทางของการสั่นของอนุภาค อยู่ในระนาบเดียวกับการเคลื่อนที่ของลูกคลื่น (ซึ่งจะทำให้อนุภาคเกิดการชน และส่งถ่ายโมเมนตัมต่อกัน) ดังนั้น คลื่นตามยาวจึงสามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ

          คลื่นตามขวาง (Shear wave) คือ คลื่นกลที่มีทิศทางของการสั่นของอนุภาค ตั้งฉากกับระนาบของการเคลื่อนที่ของลูกคลื่น(ส่งถ่ายพลังงานผ่านแรงยึดเหนี่ยว) ดังนั้น คลื่นตามขวางจึงสามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้เพียงสถานะของแข็ง ที่มีแรงยึดเหนี่ยวสูงเท่านั้น

 

ส่วนประกอบของคลื่น

ถ้าเราวาดภาพของคลื่นในรูปแบบของกราฟ เราจะสามารถระบุตัวแปร หรือปริมาณที่เกี่ยวข้องได้ ดังนี้
      - สันคลื่น (Crest) คือ จุดที่มีการกระจัดสูงสุดในแนวบวกของคลื่น
      - ท้องคลื่น (Trough) คือ จุดที่มีการกระจัดสูงสุดในแนวลบของคลื่น
      - แอมพลิจูด (Amplitude) คือ การกระจัดสูงสุดของคลื่นที่เกิดขึ้น
      - ความยาวคลื่น (Ramda : λ) คือ ความยาวของ 1 ลูกขึ้น(นับจากการกระจัด เริ่มต้น จนถึงการกระจัดเท่าเดิมของลูกคลื่นถัดไป หรืออาจดูจากมุมของการสั่นครบ 360 องศา ก็ได้)
      - คาบ (Period : T) คือ เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ผ่านจุดใดๆของคลื่น 1 ลูก
      - ความถี่ (Frequency : f) คือ จำนวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดใดๆเทียบกับหน่วย

อัตราเร็วของคลื่น
      ตามนิยามของอัตราเร็ว คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงของระยะทางเมื่อเทียบกับเวลา ดังนั้น การหาอัตราเร็วของคลื่นก็ใช้นิยามเดียวกัน โดยระยะทางของคลื่นเคลื่อนที่คือจำนวนของลูกคลื่น คูณกับความยาวของคลื่น 1 ลูก และหารด้วยเวลา ดังนั้น จำนวนลูกคลื่นต่อเวลา คือความถี่ จึงสามารถเขียนสมการความสัมพันธ์ คือ


ตัวอย่างโจทย์
1. ชาวประมงส่งคลื่นโซนาร์ไปยังฝูงปลา พบว่าช่วงเวลาที่คลื่นออกไปจากเครื่องส่งจนกลับมาถึงเครื่องเป็น 1.0 วินาทีพอดี จงหาว่าปลาอยู่ห่างจากเรือเท่าใด(กำหนดให้ความเร็วคลื่นในน้ำเป็น1,540เมตร/วินาที)

2. ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้องเกี่ยวกับคลื่นตามยาว
      1.   เป็นคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางมีการสั่นในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่น
      2.   เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่ไปตามแนวยาวของตัวกลาง
      3.   เป็นคลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่
      4.   เป็นคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางมีการสั่นได้หลายแนว

3. เครื่องโซนาร์ในเรือประมงได้รับสัญญาณสะท้อนจากท้องทะเล  หลังจากส่งสัญญาณลงไปเป็นเวลา  0.4  วินาที  ถ้าอัตราเร็วเสียงในน้ำเป็น  1,500  เมตรต่อวินาทีทะเลมีความลึกเท่ากับข้อใด

4. คลื่นกลตามยาวและคลื่นกลตามขวางถูกนิยามขึ้นโดยดูจากปัจจัยใดเป็นหลัก
      1. ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น
      2. ทิศการสั่นของอนุภาคตัวกลาง
      3. ประเภทของแหล่งกำเนิด
      4. ความยาวคลื่น

5. ลูกบอลลูกหนึ่งตกลงน้ำและสั่นขึ้นลงหลายรอบทำให้เกิดคลื่นผิวน้ำแผ่ออกไปเป็นรูปวงกลม เมื่อผ่านไป 10 วินาที คลื่นน้ำแผ่ออกไปได้รัศมีสูงสุดประมาณ20เมตรโดยมีระยะระหว่างสันคลื่นที่ติดกันเท่ากับ 2 เมตร จากข้อมูลดังกล่าว ลูกบอลสั่นขึ้นลงด้วยความถี่ประมาณเท่าใด

 


         




<< Go Back