198
5. กรณแี หลง่ กำเนดิ และผ้สู งั เกตต่างเคลอ่ื นที่ ซ่งึ อาจแบ่งได้เป็น ตา่ งเคลอ่ื นท่เี ข้าหากนั หรอื เคลอ่ื นทีแ่ ยก
ออกจากกนั หรอื เคลือ่ นที่ตามกนั สังเกตจากถา้ เวลาผา่ นไปแล้วแหลง่ กำเนิดเสียงกบั ผสู้ งั เกตมีระยะห่างกนั น้อยลง
แสดงวา่ ผฟู้ งั จะไดย้ ินเสียงมคี วามถส่ี งู ขนึ้ สว่ นเมื่อเวลาผ่านไประยะห่างระหว่างแหลง่ กำเนิดเสียงกบั ผสู้ งั เกต มี
ระยะหา่ งกนั มากข้นึ แสดงวา่ ผฟู้ ังได้ยนิ เสยี งมคี วามถีเ่ สยี งต่ำลง
การคำนวณเกยี่ วกบั ปรากฏการณด์ อปเพลอร์ของเสียง มอี ยู่ 2 แบบ
1. การหาความยาวคล่นื เสยี งดา้ นหน้า และดา้ นหลังแหล่งกำเนดิ สียง
1.1 ถ้าแหล่งกำเนิดเสยี งอยนู่ ิ่ง ความยาวคล่ืนทกุ ดา้ นเท่ากนั หาความยาวคลืน่ เสยี งตามปกติ
1.2 หาความยาวคลื่นทีป่ รากฏดา้ นหนา้ แหลง่ กำเนดิ เสียงทก่ี ำลังเคล่อื นท่ี
จะได้ความยาวคลนื่ สนั้ ลง
หมายเหตุ จากสมการความยาวคลน่ื ด้านหนา้ และด้านหลงั แหลง่ กำเนิดเสยี งท่กี ำลังเคลอ่ื นท่ี ไม่เกี่ยวข้องกบั ผู้
สังเกตซงึ่ อยดู่ ้านหน้าและหลงั แหลง่ กำเนดิ เลย ไม่ว่าผสู้ ังเกตจะอยู่นิ่งหรอื เคลอื่ นที่อยา่ งไรก็ตาม
2. หาความถ่ีเสยี งปรากฏตอ่ ผูฟ้ ัง ขณะเกิดปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ของเสียง
199
จากการศึกษาที่ผ่านมาสรปุ วา่ การทผ่ี ู้สังเกตจะไดย้ นิ เสยี งทปี่ รากฏวา่ มีความถ่ีเสยี งสงู ขนึ้ หรอื ตำ่ ลงกวา่ ปกตินน้ั
ให้สังเกตวา่ ถ้าเกดิ การเคล่ือนทข่ี องแหล่งกำเนิดและผู้สังเกต สัมพทั ธ์แบบทำใหร้ ะยะห่างระหวา่ งกนั ลดลงเร่ือยๆ
เป็นลกั ษณะการเขา้ หา ผสู้ งั เกตจุ ะไดย้ ินเสยี งท่ีมคี วามถ่ีสงู กว่าปกติ สว่ นในทางตรงกนั ข้าม เกิดการสมั พัทธท์ ่ี
ระยะหา่ งระหวา่ งผฟู้ ังกับแหลง่ กำเนิดเสยี งเพ่ิมมากขนึ้ เป็นลักษณะการออกจากกนั ผสู้ งั เกตจุ ะไดย้ นิ เสยี งที่มี
ความถ่ีต่ำกวา่ ปกติ สมการคำนวณคือ
200
2. คลืน่ กระแทก ( shock wave )
คล่นื กระแทก คือ ปรากฏการณ์ที่หนา้ คล่ืนเคลอ่ื นท่ีมาเสริมกนั ในลักษณะที่เป็นหน้าคล่นื วงกลมซ้อนเรียง
กันไป โดยท่มี ีแนวหนา้ คล่นื ที่มาเสรมิ กันมีลกั ษณะเป็นรปู ตัวVอันเนอ่ื งมาจากแหลง่ กำเนิดคลน่ื เคลอ่ื นที่ด้วย
ความเร็วทมี่ ากกว่าความเรว็ ของคลื่นในตวั กลาง(Vs>V) เช่นคลน่ื กระแทกของคลน่ื ทีผ่ วิ นำ้ ขณะที่เรอื กำลังวิ่ง หรอื
คลื่นเสยี งกเ็ กิดขน้ึ เม่ือเครื่องบินบินเรว็ กวา่ อัตราเร็วของเสยี งในอากาศ
รูปแสดงคล่ืนกระแทกที่เกดิ จากเรอื มคี วามเร็วมากกว่าความเร็วคล่นื นำ้
รูปแสดงคล่นื กระแทกท่ีเกิดข้ึนเมื่อเครือ่ งบนิ มคี วามเร็วมากกวา่ ความเรว็ เสียง
ภาพ (1) ภาพ(2) ภาพ(3
201
ภาพ(1)แสดงแหลง่ กำเนดิ คล่นื เคลอื่ นที่ด้วยอัตราเร็วต่ำกว่าอตั ราเร็วเสยี ง เกดิ ดอปเพลอร(์ Vs< V)
ภาพ(2)แสดงแหล่งกำเนดิ คลน่ื เคลื่อนที่เทา่ กบั อตั ราเรว็ เสยี ง เกิดการชนกำแพงเสยี ง (Vs=V)
ภาพ(3)แสดงแหล่งกำเนิดคลน่ื เคลื่อนท่เี รว็ กวา่ เสียง(super sonic) เกิดคล่ืนกระแทก (Vs>V)
ถ้าอตั ราเร็วของเครื่องบินมากกวา่ มากกว่าอตั ราเร็วเสียงในอากาศมากๆ จนกระทั่งทำใหร้ ปู กรวยยง่ิ เล็กลง
มากๆ แล้วทำใหเ้ กดิ การเปลี่ยนแปลงความดนั อย่างมาก และรวดเรว็ เป็นผลทำใหเ้ กดิ เสียงดังคล้ายเสยี งระเบดิ
บริเวณคลื่นกระแทกนเี้ คลือ่ นทผี่ า่ น อาจทำใหก้ ระจกหนา้ ต่างแตกได้ เสยี งท่เี กิดขน้ึ นเ้ี รียกวา่ “ซอนกิ บมู ( Sonic
Boom )”
เลขมัค (Mach Number )
เลขมคั คอื ตวั เลขทีบ่ อกใหเ้ ราทราบว่า อัตราเร็วของแหลง่ กำเนิดคลื่น มีค่าเปน็ ก่เี ทา่ ของอัตราเร็วของ
คลนื่ ในตวั กลาง เชน่ เครอ่ื งบินไอพ่นบินด้วยความเร็ว 2 มคั หมายความว่าเครอ่ื งบินกำลังบินด้วยความเร็ว 2 เท่า
ของความเร็วเสยี งในอากาศ เลขมัคถูกเขียนแทนดว้ ยสัญลกั ษณ์ ” Ma “
202
สรปุ : ปรากฏการณด์ อปเพลอรข์ องเสียงและคลืน่ กระแทกของเสยี ง เปน็ ปรากฏการณ์เกดิ ขนึ้ ตอ่ เน่อื งกนั คือเม่ือ
แหล่งกำเนิดเสยี งเคลอ่ื นที่ช้ากวา่ ความเร็วเสียง (Vs< V) เกดิ ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ แต่เมื่อแหลง่ กำเนิดเสยี งมี
ความเร็วมากกวา่ ความเร็วเสียง( Vs > V ) เกิดคลืน่ กระแทก
4. สาระสำคัญ/ความคดิ รวบยอด
บตี ส์ (Beat) เกิดขน้ึ เมอื่ เสยี งจากแหลง่ กำเนิดสองแหลง่ ทีค่ วามถต่ี ่างกันเล็กนอ้ ย เคลือ่ นทีผ่ ่านตัวกลาง
เดียวกนั ในเวลาและทิศเดยี วกนั กจ็ ะรวมกัน ตามหลกั การซ้อนทบั ของคลน่ื ทำให้คลืน่ รวมที่ได้เคลอื่ นทีผ่ ่านผฟู้ งั ซง่ึ
อยู่กบั ท่ีเปน็ เสียงดังค่อย ดังค่อยสลับกนั ไปเปน็ จงั หวะที่คงตัว เรียกวา่ บีตสข์ องเสียง หขู องคนเราสามารถแยก
เสยี งบตี ส์ เม่ือความถี่บีตส์มีค่าไม่เกนิ 7 เฮริ ตซ์
การสัน่ พ้อง (resonance) เป็นปรากฏการณ์ที่มีแรงไปกระทำใหว้ ัตถุสั่นหรือแกวง่ โดยความถ่ขี องแรง
กระทำ(ความถี่กระตุ้น)ไปเท่ากับความถีธ่ รรมชาติของวัตถุ จะทำให้วัตถุน้ัน สัน่ ด้วยแอมปลิจูดที่มากท่ีสดุ
สำหรับการส่ันพอ้ งของเสยี ง ทำใหเ้ กิดได้โดยสง่ เสียงจากแหลง่ กำเนดิ เสยี งทำหนา้ ที่เปน็ ความถกี่ ระตุ้นเขา้
ไปตรงกบั ความถธี่ รรมชาติของโมเลกลุ อากาศในทอ่ เรโซแนนซ์ จะทำใหอ้ ากาศในทอ่ เกิดการสนั่ อย่างรนุ แรง(แอม
ปลิจดู มาก) เกิดการส่ันพอ้ งของลำอากาศภายในท่อเรโซแนนซ์ ทำให้เกิดเสยี งดังมากจากผลของการสน่ั พอ้ งนน้ั
ปรากฏการณด์ อพเพลอรข์ องเสยี ง (Doppler Effect)
203
เมือ่ แหลง่ กำเนิดเสียงให้เสยี งออกมา เสียงก็จะกระจายออกไปทกุ ทศิ ทางด้วยความยาวคลนื่ ทีเ่ ท่ากนั ถา้
แหลง่ กำเนิดเสียงหยุดน่งิ เราจะพบวา่ เสียงที่ผฟู้ งั ได้ยนิ จะมีความยาวคล่ืนเดียวกบั ทแ่ี หลง่ กำเนดิ เสยี งให้ออกมา
คล่นื กระแทก คอื ปรากฏการณ์ทหี่ น้าคล่นื เคลือ่ นทมี่ าเสริมกนั ในลักษณะทเ่ี ปน็ หนา้ คลนื่ วงกลมซ้อนเรียง
กันไป โดยท่ีมแี นวหน้าคลน่ื ทม่ี าเสริมกนั มีลักษณะเป็นรูปตัวVอันเนอื่ งมาจากแหลง่ กำเนิดคลื่นเคล่ือ นที่ด้วย
ความเร็วทมี่ ากกว่าความเรว็ ของคล่นื ในตัวกลาง(Vs>V)
5. สมรรถนะสำคญั ของผเู้ รยี นและคุณลักษณะอนั พงึ ประสงค์
สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพงึ ประสงค์
5.1 ความสามารถในการสือ่ สาร 5.1 มวี ินยั รับผิดชอบ
5.2 ความสามารถในการคดิ 5.2 ใฝเ่ รยี นรู้
1) ทักษะการสงั เกต 5.3 ซอื่ สตั ย์ สจุ รติ
2) ทกั ษะการสือ่ สาร 5.4 มงุ่ มัน่ ในการทำงาน
3) ทักษะการวิเคราะห์
4) ทกั ษะการทำงานร่วมกัน
6. กจิ กรรมการเรียนรู้
แนวคดิ /รูปแบบการสอน/วิธีการสอน/เทคนคิ : แบบสืบเสาะหาความรู้ (5Es Instructional Model)
6.1 ข้นั นำ
ข้นั ที่ 1 กระตุ้นความสนใจ (Engage)
6.1.1 ครทู บทวนความร้เู ดิมของนกั เรียนโดยตั้งคำถามวา่ “เสยี งเกิดขึ้นไดอ้ ย่างไร” โดยใหน้ ักเรยี นแตล่ ะ
คนร่วมกนั อภปิ รายและแสดงความคิดเห็นเพอื่ หาคำตอบ
(แนวตอบ : เสยี งเกิดจากการสัน่ ของแหล่งกำเนิดเสยี ง ดงั นัน้ ถา้ วตั ถสุ ่นั ด้วยพลังงานมากแอมพลิจดู
ของการสั่นก็จะมาก ถ้าพลงั งานท่ีใชใ้ นการสั่นมีคา่ นอ้ ย แอมพลจิ ดู ของการส่นั กจ็ ะน้อย การส่ันของ
แหล่งกำเนิดจะถา่ ยโอนพลังงานของการส่นั ผา่ นตัวกลางมายงั ผฟู้ งั )
6.2 ขน้ั สอน
ขั้นท่ี 2 สำรวจคน้ หา (Explore)
6.2.1 จากการแบง่ นักเรียนกลมุ่ ออกเป็น 6 กล่มุ กลุ่มละเท่า ๆ กนั ตามความสมคั รใจของนักเรียน
204
จากนั้นให้นักเรยี นแต่ละกลุม่ สง่ ตวั แทนออกมาจบั สลากหวั ขอ้ ทศ่ี กึ ษา โดยใหน้ กั เรยี นแตล่ ะกลมุ่
ร่วมกนั ศกึ ษาคน้ ควา้ ข้อมูล จากหนังสอื เรยี น รายวิชาเพม่ิ เตมิ วทิ ยาศาสตร์ลเั ทคโนโลยี
ฟิสกิ ส์ ม.5 เล่ม 3 หรอื แหล่งการเรยี นรตู้ า่ ง ๆ เช่น อนิ เทอรเ์ นต็ แล้วทำสไลด์นำเสนอ ซ่งึ หัวข้อ
ประกอบดว้ ย
- กลุ่มที่ 1 ศกึ ษาเกี่ยวกบั ธรรมชาติและสมบตั ิของเสียง
- กลมุ่ ท่ี 2 ศึกษาเกีย่ วกบั ความเขม้ เสียงและระดับเสียง
- กล่มุ ที่ 3 ศึกษาเกยี่ วกบั ความดังเบา สูง-ต่ำ ของเสยี ง และคุณภาพเสยี ง
- กลุ่มที่ 4 ศกึ ษาเกี่ยวกบั การเกิดบีตสแ์ ละคลน่ื น่ิงของเสียง
- กลุ่มที่ 5 ศกึ ษาเก่ียวกับความถ่ธี รรมชาติและการสั่นพ้องของเสยี งในอากาศ
- กลุ่มท่ี 6 ศกึ ษาเกย่ี วกบั ปรากฎการณด์ อปเพลอร์และคลื่นกระแทก
(หมายเหตุ : ครูเร่ิมประเมินนักเรียน โดยใช้แบบสงั เกตพฤติกรรมการทำงานกลุ่มให้
ข้ันที่ 3 อธบิ ายความรู้ (Explain)
6.2.2 นักเรียนกลุ่มที่ 4 – 6 ออกมานำเสนอผลการศกึ ษาหน้าชั้นเรียน ในระหวา่ งทนี่ ักเรียน
นำเสนอครคู อยใหข้ อ้ เสนอแนะเพิม่ เตมิ เพือ่ ให้นกั เรยี นมคี วามเข้าใจทีถ่ กู ตอ้ ง
6.2.3 เม่อื นกั เรียนนำเสนอเสรจ็ แลว้ ครูจะถามคำถามท่ีเกยี่ วกับหวั ข้อทน่ี กั เรยี นได้นำเสนอในแต่ละ
หัวขอ้
ขัน้ ที่ 4 ขยายความเข้าใจ (Elaborate)
6.2.4 ครอู ธิบายให้ความรู้เพม่ิ เติมเกย่ี วกับธรรมชาตขิ องเสียง อตั ราเร็วเสียง พฤตกิ รรมของเสยี ง
ความเข้มเสยี ง ระดับเสียง และคณุ ภาพของเสยี ง เพอ่ื ให้นักเรียนทกุ คนเข้าใจตรงกนั และได้รบั
เนอ้ื หาครบถว้ น
6.2.5 ครูและนกั เรยี นสรปุ ร่วมกันไดว้ ่า บตี ส์ (Beat) เกิดขึน้ เมือ่ เสยี งจากแหล่งก ำเนิดส องแหล่งที่
ความถี่ตา่ งกันเลก็ นอ้ ย เคลื่อนทผี่ า่ นตัวกลางเดยี วกันในเวลาและทศิ เดียวกนั ก็จะรวมกัน ตามหลกั การซ้อนทับ
ของคลนื่ ทำให้คลนื่ รวมท่ีไดเ้ คล่อื นทีผ่ า่ นผู้ฟังซ่งึ อย่กู ับที่เปน็ เสียงดงั คอ่ ย ดังคอ่ ยสลบั กันไปเป็นจังหวะท่ีคงตัว
เรียกว่า บตี ส์ของเสียง หูของคนเราสามารถแยกเสียงบีตส์ เมอื่ ความถีบ่ ีตสม์ คี ่าไม่เกิน 7 เฮิรตซ์
การสัน่ พอ้ ง (resonance) เปน็ ปรากฏการณ์ทม่ี ีแรงไปกระทำให้วัตถุสั่นหรอื แกวง่ โดยความถี่ของแรง
กระทำ(ความถ่ีกระตุ้น)ไปเท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ จะทำให้วัตถุน้ันสัน่ ด้วยแอมปลิจดู ท่ีมากที่สดุ
สำหรับการส่ันพ้องของเสยี ง ทำให้เกดิ ไดโ้ ดยสง่ เสยี งจากแหลง่ กำเนิดเสยี งทำหนา้ ทเ่ี ปน็ ความถก่ี ระตนุ้ เขา้
ไปตรงกับความถธ่ี รรมชาติของโมเลกุลอากาศในท่อเรโซแนนซ์ จะทำใหอ้ ากาศในทอ่ เกิดการสน่ั อยา่ งรนุ แรง(แอม
ปลิจูดมาก) เกิดการส่นั พอ้ งของลำอากาศภายในท่อเรโซแนนซ์ ทำใหเ้ กดิ เสยี งดงั มากจากผลของการสนั่ พ้องน้นั
ปรากฏการณด์ อพเพลอร์ของเสียง (Doppler Effect)
205
เมือ่ แหลง่ กำเนดิ เสยี งให้เสยี งออกมา เสียงกจ็ ะกระจายออกไปทกุ ทศิ ทางดว้ ยความยาวคลื่นท่เี ทา่ กนั ถา้
แหลง่ กำเนดิ เสยี งหยดุ น่งิ เราจะพบว่าเสยี งที่ผฟู้ งั ไดย้ นิ จะมคี วามยาวคล่ืนเดยี วกับทแ่ี หล่งกำเนิดเสยี งให้ออกมา
คลนื่ กระแทก คอื ปรากฏการณท์ ี่หน้าคล่ืนเคลื่อนทีม่ าเสรมิ กนั ในลักษณะทเ่ี ป็นหนา้ คลืน่ วงกลมซ้อนเรียง
กันไป โดยทม่ี ีแนวหน้าคลื่นทีม่ าเสริมกันมลี ักษณะเป็นรปู ตัวVอันเน่อื งมาจากแหลง่ กำเนิดคล่ืนเคลื่อ นที่ด้วย
ความเร็วที่มากกว่าความเรว็ ของคล่นื ในตัวกลาง(Vs>V)
6.2.6 นักเรียนทำแบบฝกึ หดั เรื่อง เสียง
6.3 ขั้นสรปุ
ขนั้ ท่ี 5 ตรวจสอบผล (Evaluate)
6.3.1 ครตู รวจสอบแบบฝึกหดั เร่ืองเสียง
6.3.2 ครูตรวจสอบช้นิ งานของนักเรียน
6.3.3 ครปู ระเมินผล โดยการสงั เกตพฤตกิ รรมการตอบคำถาม พฤตกิ รรมการทำงานรายกลุ่มและ
บคุ คล
6.3.4 นักเรยี นและครรู ว่ มกนั สรปุ ซ่งึ ได้ขอ้ สรุปร่วมกันวา่ “เสยี ง (Sound) คือ การถา่ ยทอดพลังงาน
จากการส่ันสะเทือนของแหล่งกำเนดิ เสียงผา่ นโมเลกุลของตวั กลางไปยังผรู้ ับ โดยที่หูของเรานน้ั สามารถรับรู้ถงึ การ
สน่ั สะเทอื นของโมเลกุลเหล่านี้ได้ และไดท้ ำการแปลผลลพั ธอ์ อกมาในรปู ของเสยี งตา่ งๆ”
7. การวดั และประเมนิ ผล วิธวี ัด เครื่องมือ เกณฑก์ ารประเมิน
จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ - ตอบคำถามในชั้นเรยี น - ข้อคำถาม - ตอบถกู และตรง
- ตรวจสอบชิ้นงาน - ชน้ิ งาน ประเดน็ ผา่ นเกณฑ์
7.1 อธิบายการเกดิ บตี ส์ - รอ้ ยละ 60 ผา่ นเกณฑ์
คล่ืนนิง่ ความถธ่ี รรมชาติ - ตรวจสอบแบบฝึกหดั - แบบฝกึ หดั เรื่อง เสียง
การส่นั พ้องของเสยี งใน เร่อื ง เสยี ง - รอ้ ยละ 60 ผา่ นเกณฑ์
อากาศ ปรากฎการณ์ดอป
แพลอรแ์ ละคลนื่ กระแทกได้
(K)
7.2 สามารถคำนวณหา
ปรมิ าณตา่ ง ๆ ท่ีเกีย่ วข้อง
เกี่ยวกับเสียงได้ (P)
206
จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ วิธีวดั เคร่อื งมือ เกณฑ์การประเมนิ
7.3 มีความใฝเ่ รยี นรแู้ ละมี - สงั เกตพฤตกิ รรม - แบบสงั เกตพฤติกรรม - ระดับคุณภาพ 2
ความมุ่งมั่นในการทำงาน การทำงานรายบคุ คล การทำงานรายบุคคล ผา่ นเกณฑ์
(A)
8. ส่ือ/แหลง่ การเรยี นรู้
8.1 สอ่ื การเรียนรู้
8.1.1 หนงั สอื เรียนรายวิชาเพ่มิ เติมวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟสิ กิ ส์ ม.5 เล่ม 3 บทท่ี 11 แสงเชิงรงั สี
8.1.2 แบบฝึกหดั เร่ือง เสียง
8.2 แหลง่ การเรยี นรู้
8.2.1 ห้องเรียน
8.2.2 อินเทอร์เน็ต
9. ความเหน็ ของผูบ้ ริหารสถานศกึ ษาหรอื ผูท้ ีไ่ ดร้ ับมอบหมาย
ขอ้ เสนอแนะ
ลงชือ่ .................................
( ................................ )
ตำแหน่ง .......
10. บนั ทกึ ผลหลงั การสอน 207
ม.5/1 ม.5/2 ม.5/3
ผลการสอน
ปัญหา/อปุ สรรค
แนวการแก้ไข/
ข้อเสนอแนะ