สื่อการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ ม.5 เรื่องเสียง

SOUND

ธรรมชาติของเสียง

แหล่งกำเนิดเสียง เสียงเกิดจากการสั่นของวัตถุที่ อัตราเร็วเสียง(Sound Speed)
เป็นต้นกำเนิดเสียง พลังงานซึ่งเป็นพลังงานกล
จะถูกถ่ายโอนให้กับพลังงานในการสั่นจะเปลี่ยน
เป็นพลังงานเสียงแผ่กระจายออกไปโดยรอบ

การเกิดคลื่นเสียงในการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียง เมื่อ V คือ ความเร็วเสียงในอากาศมีหน่วย

คลื่นเสียงเกิดจากการสั่นของวัตถุ พลังงานจากการสั่น เป็น เมตร/วินาที
t คือ อุณหภูมิในอากาศใช้หน่วย องศา
ของวัตถุจะถ่ายโอนให้กับโมเลกุลของอากาศทำให้ เซลเซียส
โมเลกุลเสาอากาศสั่นแล้วถ่ายโอนพลังงานที่ได้รับจาก

โมเลกุลถัดไป การเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงนั้นเป็น

คลื่นตามยาวเนื่องจากมีโมเลกุลของอากาศเคลื่อนที่ผ่าน

1.ส่วนอัด คือ ความดันอากาศในบริเวณที่เสียงคลื่นที่
ผ่าน โดยมีความหนาแน่นและความดันสูงกว่าปกติ
2.ส่วนขยาย คือ บริเวณที่โมเลกุลของอากาศขยายตัว
ออกจากกัน มีความหนาแน่นและความดันต่ำ

ธรรมชาติของเสียง

การหักเหของเสียงในอากาศ
เมื่อบริเวณสองแห่งมีอุณหภูมิแตกต่างกัน เมื่อเสียง
เดินทางผ่านตัวกลางต่างชนิดกันหรือชนิดเดียวกันแต่
อุณหภูมิต่างกันจะเกิดการหักเหทำให้คลื่นเสียงเปลี่ยน
ทิศทางการเคลื่อนที่

ความถี่ ความยาวคลื่น และอัตราเร็วของคลื่นเสียง
คลื่นเสียงเกิดจากการสั่นของวัตถุทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความดันของอากาศด้วย

ความถี่เท่ากับความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง ส่วนความยาวคลื่นหาได้จากระยะห่างของส่วนอัด
ของคลื่นถึงส่วนอัดที่ติดกัน

การหาอัตราเร็วของเสียง

ธรรมชาติของเสียง

การแทรกสอดของคลื่น
เกิดขึ้นเมื่อมีคลื่นสองขบวนที่มีความถี่เท่ากันเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางเดียวกันในเวลาเดียวกัน
แล้วมีการรวมของขึ้นเกิด มี 2ชนิด
1.การแทรกสอดแบบเสริมสร้าง เห็นเป็นแถบสว่าง
2.การแทรกสอดแบบหักล้าง เห็นเป็นแถบมืด
เส้นเชื่อมต่อแนวของปฏิบัพเดียวกันหรือแนวของบัพเดียวกันแล้วกราฟจะเป็นรูปไฮเปอร์โบลาร์
จุดปฏิบัพ(Antinode; A) คือ ตำแหน่งที่มีการแทรกสอดแบบเสริม
จุดบัพ(Node; N) คือ ตำแหน่งที่มีการแทรกสอดแบบหักล้าง

ธรรมชาติของเสียง

การเลี้ยวเบนของเสียง((Diffraction)
คลื่นเสียงสามารถเลี้ยวเบนผ่านสิ่งกีดขวางหรือผ่านมุมช่องเล็กๆได้ การคำนวณเรื่องการ
คำนวณเรื่องการเลี้ยวเบนของคลื่นเสียงเหมือนกับการเลี้ยวเบนของคลื่นน้ำทุกประการโดยแบ่ง
เป็น 2 ลักษณะ
1.ช่องแคบคู่(เฟสตรงกัน) ทำให้เกิดตำแหน่งปฏิบัพ(ดัง)และตำแหน่งบัพ(เบา)ซึ่งมีสมการ
ดังนี้

2.ช่องแคบเดี่ยว คลื่นเสียงจะมีการเลี้ยวเบนซึ่งมีการเลี้ยวเบนเหมือนกับคลื่นน้ำทุกประการ
เป็นดังนี้

การได้ยินเสียง

ความเข้มเสียง (sound intensity, I) ระดับเสียงและความถี่เสียงกับการเริ่มได้ยิน หรือ
•ความดัง-ค่อยของเสียง
ระดับความเข้มเสียง (sound level, β)

•เป็นปริมาณที่บอกความดัง – ค่อยของเสียง
ในหน่อยเดซิเบล

เปรียบเทียบความเข้มของเสียง (I)

บีต (Beats)
เกิดจากการได้ยินเสียงจากแหล่งกําเนิดเสียง 2 แหล่ง ที่มีความถี่ใกล้เคียงกัน

ไปรวมกัน จะได้ ยินเสียง ดัง - ค่อย สลับกัน โดย ความถี่บีตที่มากที่สุดที่มนุษย์ได้ยิน คือ 7 Hz

การได้ยินเสียง

การสั่นพ้องของอากาศในท่อ (Resonance)
•การสั่นพ้องของหลอดเรโซแนนซ์แบบลูกสูบ

ตําแหน่งแรกของลูกสูบที่เกิดการสั่นพ้อง
ตําแหน่งที่สองของลูกสูบที่เกิดการสั่นพ้อง
ตําแหนง่ที่สามของลูกสูบที่เกิดการสั่นพ้อง

•การสั่นพ้องของท่อปลายเปิด - ปิด

ท่อปลายปิด

ท่อปลายเปิด

ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์

ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ คือ ปรากฏการณ์ที่เกิด สูตรที่ใช้ในเรื่องปรากฏการณ์ดอปเปลอร์
ขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงระดับเสียงหรือความถี่ของ
เสียงอันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่าง
แหล่งกำเนิดเสียงกับผู้ฟัง

ลักษณะการเกิดปรากฏการณ์

1. เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟัง หรือผู้ฟัง
เคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกำเนิดเสียง คลื่นจากแหล่งกำเนิดเสียง
จะอัดกระชั้นมากขึ้น ความถี่มากทำให้ผู้ฟังได้ยินเสียงสูงขึ้น
2. เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกจากผู้ฟังหรือผู้ฟัง
เคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดเสียง คลื่นเสียงจะกระจายกว้าง
ออกจากเดิม ความถี่ลดลง ทำให้ผู้ฟังได้ยินเสียงต่ำลง

ลักษณะในการใช้สูตร

กรณีที่ 1 แหล่งกำเนิดกับคนฟังวิ่งเข้าหากัน

กรณีที่ 2 แหล่งกำเนิดกับคนฟังวิ่งออกจากกัน

กรณีที่ 3 คนฟังวิ่งไล่ตามแหล่งกำเนิด

กรณีที่ 4 แหล่งกำเนิดไล่ตามคนฟัง

คลื่นกระแทก

คลื่นกระแทก (Shock wave) รูปคลื่นกระแทกจากแหล่งกำเนิดที่ให้คลื่นทรงกลม

คือ ปรากฏการณ์ที่หน้าคลื่นเคลื่อนที่มา •ในกรณีเครื่องบินที่บินในอากาศ เมื่ออัตราเร็วของเครื่องบินสูงขึ้น ๆ จนกระทั่ง
เสริมกันในลักษณะที่เป็นหน้าคลื่นวงกลม เท่ากับอัตราเร็วของเสียงในอากาศ หน้าคลื่นเสียงจากเครื่องบินทุกคลื่นจะอัดอยู่ที่
ซ้อนเรียงกันไป โดยที่มีแนวหน้าคลื่นที่มา บริเวณหัวเครื่องบิน ดังรูป
เสริมกันมีลักษณะเป็นรูปตัวVอันเนื่องมา
จากแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว
ที่มากกว่าความเร็วของคลื่นในตัวกลาง(
Vs>V ) เช่นคลื่นกระแทกของคลื่นที่ผิวน้ำ
ขณะที่เรือกำลังวิ่ง หรือคลื่นเสียงก็เกิดขึ้น
เมื่อเครื่องบินบินเร็วกว่าอัตราเร็วของเสียง
ในอากาศ

เลขมัค (Mach number) รูปหน้าคลื่นเสียงเมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่ากับอัตราเร็วเสียง

คือ ตัวเลขที่บอกให้ทราบว่าวัตถุนั้นอยู่นั้นเคลื่อนที่

เร็วเป็นกี่เท่าของเสียง เช่น เครื่องบินบินด้วย

อัตราเร็ว 1.5 มัค หมายความว่าเครื่องบินบินด้วย

อัตราเร็ว 1.5เท่าของอัตราเร็วเสียงถ้าขณะนั้นเสียงมี

อัตราเร็ว 340 เมตร/วินาที เครื่องบินลำนี้จะบินด้วย

อัตราเร็ว 510 เมตร/วินาที