ธรรมชาติของฟิสิกส์

ธรรมชาตขิ องฟส กิ ส





สรปุ แลว
เทคโนโลยี (technology) หมายถึงวิทยาการทีเ่ ก่ียวกับศลิ ปะในการสราง ผลติ หรือใชอ ุปกรณต า งๆ เพอื่ อำนวย
ประโยชนตอ มนษุ ยโดยตรง หรือส่งิ ตา งๆ ท่ีมนุษยใ ชส อยได
วทิ ยาศาสตร (science) หรือวทิ ยาศาสตรธรรมชาติ (natural science) หมายถึง องคความรแู ละวิธกี ารหา
ความรดู วยวิธีทางวทิ ยาศาสตร (scientific method) แบง เปน

1. วิทยาศาสตรชีวภาพ (biological science) ซ่ึงศกึ ษาเกีย่ วกับส่งิ มชี ีวิต
2. วิทยาศาสตรกายภาพ (physics science) ซ่งึ ศกึ ษาเกยี่ วกบั สิง่ ไมมีชวี ติ โดย
ฟส ิกส( physics) จดั อยใู นวิทยาศาสตรกายภาพ
ฟส ิกส ( physics) มาจากภาษากรีก ทม่ี คี วามหมายวา ธรรมชาติ (nature)
ดังนน้ั ฟส ิกส หมายถึงเรื่องราวท่เี กย่ี วกับปรากฎการณท างธรรมชาตทิ ้งั หลาย ความสมั พนั ธข องสสารกับพลงั งาน
โดยสวนใหญเกย่ี วของกบั สง่ิ ทไ่ี มมีชวี ิต โดยศกึ ษาจากการสังเกต รวบรวมขอมูลตางๆ เพอ่ื หาความสัมพันธระหวา ง
สง่ิ ตา งๆ จนสรปุ เปน ทฤษฎแี ละกฎ นอกจากน้ีความรูทางฟสกิ สยังไดม าจากจินตนาการโดยการสรางแบบจำลอง
(model) ทางความคดิ โดยใชหลกั การของฟส ิกสซึง่ นำไปสูการสรุปเปนทฤษฎีและมีการทดลองเพอ่ื ตรวจสอบ
ทฤษฎนี ัน้ ๆ

ความรทู างฟส กิ สเ กดิ จาก
1. คือจากการสังเกตปรากฏการณธ รรมชาตแิ ละการทดลอง
2. การสรา งแบบจำลองทางความคิดหรือสรางทฤษฎใี หมขนึ้ มา เชน แบบจำลองอะตอม การสรา งแบบจำลอง
ของรถยนตป ระหยดั พลังงาน แลวทดลองใชจ นไดผล จึงนำไปประดษิ ฐห รอื สรา งเปน รถยนต

ควรรู - ทฤษฎี คอื สมมติฐานทไี่ ดพ ิสูจนไ วแลว วา เปน จริงและมีความถกู ตองภายใต
เงื่อนไขนนั้
- กฎ คอื ทฤษฎที ่ีใชไ ดและเปนจรงิ เสมอ เชน กฎการสะทอนแสง กฎการเคลื่อนที่
ของนิวตัน

ขอบเขตของวิชาฟส กิ ส
ขอบเขตของวชิ าฟส ิกส หมายถงึ ความเชอ่ื ถอื ไดข องความรฟู ส ิกสในเวลาใดเวลาหนึ่งนน้ั ข้นึ อยกู ับขีดจำกดั ของการ
สังเกต และประสิทธิภาพของเคร่ืองมอื เชน การใชเครอ่ื งชั่งมวลแบบดิจติ อลวัดมวลไดละเอียดกวา เคร่อื งช่งั สปริง

สาขาตางๆทางฟสกิ สอ าจแบงไดเปน 2 กลมุ คอื
1. ฟสกิ สแ ผนเดิม (classical physics) เปน ความรูท ่ีเกิดขึ้นกอนไดแ ก ความรอ น (heat)

แสง (light) เสยี ง(sound) แมเ หลก็ ไฟฟา (electromagneticsm)และกลศาสตร (mechanics)เปน ตน
2. ฟสิกสแผนใหม(modern physics) เชนฟสิกสอ ะตอมและฟสกิ สนิวเคลียร เปน ตน



ขอ มลู ทีไ่ ดจากการศกึ ษาฟสิกสแ บงออกเปน 2 ประเภท คือ
1.1 ขอ มลู เชงิ คุณภาพ (qualitative data) เปน ขอ มลู ท่ีไดจากการบรรยายสภาพของสิ่งท่สี งั เกตได
ตามขอบเขตของการรับรู เชน การระบุลกั ษณะรูปทรง ลกั ษณะพน้ื ผวิ สี กลิ่น รส เปน ตน
1.2 ขอ มลู เชิงปริมาณ (quantitative data) เปน ปรมิ าณทีส่ ามารถวัดไดดว ยเครอ่ื งมือโดยตรงหรอื

ทางออ มเปน ปริมาณทีม่ คี วามหมายเฉพาะเจาะจงอยา งใดอยา งหน่งึ เชน ปริมาตร มวล นำ้ หนัก ความเร็ว อณุ หภมู ิ
เวลา เปน ตน ปรมิ าณเหลานี้จะตอ งมหี นวยกำกับชดั เจน เชน ปริมาตรอาจมหี นว ยเปน ลูกบาศกเมตร ลูกบาศกฟตุ
ถัง ลิตร เปน ตน

การบนั ทกึ ขอมลู เชิงปริมาณ ประกอบดวย 3 สวน คือ ปรมิ าณการวัด ตวั เลขแสดงผลการวดั และหนว ย
ปริมาณและหนว ยของปรมิ าณ

เพื่อใหก ารใชหนวยเปนมาตรฐานเดยี วกนั ทว่ั โลก โดยเฉพาะวงการวิทยาศาสตร องคกรระหวา งชาติเพ่อื
การมาตรฐาน ( International Organization for Standardization)ไดกำหนดไดก ำหนดระบบหนวยมาตรฐาน
ท่เี รียกวา ระบบเอสไอ ( SI Unit ซ่งึ ยอ มาจาก Systeme Internationals Unit) ใหทกุ ประเทศใชเ ปนมาตรฐาน
ระบบเอสไอ ประกอบดวย หนวยฐาน หนว ยเสริม หนว ยอนุพนั ธ และคำอปุ สรรค

1. ปรมิ าณฐาน ( base quantites ) และหนว ยฐาน (Base units) เปนปริมาณท่ีถกู กำหนดขน้ึ เปน
พนื้ ฐาน การวัด มี 7 ปรมิ าณ 7 หนว ย ไดแก ความยาว , มวล , เวลา , กระแสไฟฟา , ปริมาณสาร ,
อุณหภมู อิ ณุ หพลวตั ิ และความเขม ของการสอ งสวาง

ตาราง แสดงปรมิ าณฐานและหนวยในระบบ SI ชอื่ หนวย สญั ลักษณSymbols
ปรมิ าณฐาน Units

Base quantites

Length = ความยาว metre =เมตร m

mass = มวล kilogram =กิโลกรัม kg

time = เวลา second =วนิ าที s

Electric current = กระแสไฟฟา ampere =แอมแปร A

Thermodynamic temperature = อุณหภูมิ kelvin =เคลวิน K
อุณหพลวัต

Amount of substance = ปริมาณสาร mole =โมล mol

Luminous intensity = ความเขม ของการสอ ง candela =แคนเดลา cd
สวา ง

2. ปริมาณอนุพัทธ (derived quantites) และหนวยอนุพัทธ (Derived Units)
เปน ปริมาณทเ่ี กิดจาก ปริมาณฐานคูณกนั หรอื หารกัน เชน พืน้ ที่ปริมาตร อตั ราเร็ว ฯลฯ

ตาราง แสดงปริมาณอนุพัทธ และหนวยในระบบ SI

ปริมาณ ช่อื หนอย สญั ลักษณ หนว ยอ่ืนท่เี ทยี บเทา
Symbol Equivalent units
Quantity Unit
Frequency hertz Hz 1 Hz = 1 s-1

ความถ่ี เฮริ ตซ N 1 N = 1 m kg s-2
force newton
Pa 1 Pa = 1 m-1 kg s-2
แรง นวิ ตนั = 1 N/m2
pressure pascal J
1 J = 1m2kgs-2=1Nm
ความดนั พาสคลั
energy,work,quantity joule
จูล
of head
พลังงาน , งาน , ปรมิ าณ

ความรอ น

3. หนว ยเสริม (Suppilmentary Units) มี 2 หนวยคอื
3.1 เรเดยี น (Radian : rad)เปนหนวยวดั มุมบนระนาบ (plane angle)
3.2 สตีเรเดยี น (steradian : sr) เปนหนว ยวัดมมุ ตัน (solid angle)
ขอสังเกต

- มุม 1 sr คอื มุมทร่ี องรบั พืน้ ทผ่ี วิ ของทรงกลม A ทม่ี ขี นาดเทา กบั ขนาดของรศั มขี องทรงกลมกำลงั สอง
- มมุ ตนั รอบจุดศนู ยกลางของทางกลมทง้ั หมดกค็ ือ 4π หรือ 12.56

สตีเรเดียน ( W = A/r2 = 4πr2/r2 = 4π สตีเรเดยี น หรอื ประมาณ 12.56 sr)

การวดั หนว ยการวัด
ขน้ั ตอนหน่ึงของการที่จะไดมาซึ่งความรูทางวทิ ยาศาสตรตองอาศัยกระบวนการบนั ทกึ การทดลอง

โดยบันทึกและการทดลองท่มี ีผลแมน ยำ ตอ งอาศัยการวัด ส่ิงสำคัญในการวดั มีดว ยกนั 2 ประการ คอื
1.เครือ่ งมือ เคร่ืองมือที่ใชวัดตอ งมมี าตรฐานอันเปนทยี่ อมรบั กันโดยท่วั ไปและเหมาะสมกบั งานที่ตอ งการวัด
2. วิธีการ วิธีการในการวัดตองเหมาะสมกับเครอ่ื งมือน้นั ๆ เพือ่ ไดขอ มูลท่ที กุ คนยอมรบั
หนว ยฐานเอสไอ (องั กฤษ: SI base unit) เปนหนวยทร่ี ะบบหนวยวดั ระหวางประเทศกำหนดไวเปน พ้ืนฐาน
โดยหนวย เอสไออ่ืนๆท่เี รียกวาหนว ยอนพุ ันธเอสไอ จะเกิดจากการนำหนวยฐานเอสไอมาประกอบกนั ทั้งหมด

หนว ยฐานเอสไอมีท้งั หมด 7 หนว ยไดแ ก

ชื่อปรมิ าณ สัญลักษณป รมิ าณ ช่อื หนว ยวัด สญั ลักษณหนวยวดั

ความยาว l (L ตัวเลก็ ) เมตร m

มวล m กิโลกรมั kg

เวลา t วินาที s

กระแสไฟฟา I (i ตัวใหญ) แอมแปร A

อณุ หภมู อิ ณุ หพลวัติ T เคลวนิ K

ความเขม ของการสอ งสวาง Iv (i ตวั ใหญห อยดวยตวั v เลก็ ) แคนเดลา cd

ปริมาณของสาร โมล mol

หนวยอนพุ ัทธ (Derived units) คือหนว ยท่ีเกิดจากการรวมกันของหนว ยฐานเอสไอโดยการคณู หรือหาร
เพ่ือใชในเร่อื งการวดั และการแสดงปริมาณตา งๆ ซ่ึงหนว ยอนพุ ัทธสามารถมีไดมากมายไมจ ำกดั เน่ืองจาก
ปริมาณตา งๆ ในโลกนที้ ่คี นเราอยากรกู ็ไมส ามารถจำกดั ได เพียงแตเลอื กหนว ยพื้นฐานมาประกอบ
เขาดว ยกนั ใหถกู ตอ ง เชน

ชอื่ หนว ย สญั ลักษณ ปริมาณ การแสดงในรปู หนว ยฐาน
เฮิรตซ Hz ความถี่ s−1
เรเดียน rad
สเตอเรเดียน sr มุม m·m−1 (ไมมีไดเมนชนั )
นวิ ตัน N มุมตนั m2·m−2 (ไมม ีไดเมนชนั )
จลู J แรง
วัตต W พลังงาน kg m s −2
ปาสกาล Pa กำลัง N m = kg m2 s−2
ลูเมน lm ความดัน J/s = kg m2 s−3
ลักซ lx ฟลกั ซสอ งสวา ง N/m2 = kg m −1 s−2
คลู อมบ C ความสวาง
ประจไุ ฟฟา cd sr = cd
cd m−2

As



เชน 1. จงเปลี่ยน 5 Gm ใหอยูใ นรูป nm
2. มวล 34 กโิ ลกรมั มีคาเทาใดในหนว ยไมโครกรมั
3. จงแปลงจาก 4 นาโนเมตร ใหเ ปน หนว ย เมกะเมตร



เลขนยั สำคญั
เลขนัยสำคญั ( Significant figure) คอื เลขที่มคี วามหมายหรอื ความสำคัญในปริมาณทว่ี ัดไดห รอื

แสดงออกมา เชนการวดั ความยาวของเสน ลวดวัดไดเปน 20.0 และ 20.00 เซนติเมตร ซงึ่ ถอื วามี
เลขนัยสำคญั เทา กบั 3 ตวั และ 4 ตวั ตามลำดบั เปน ตน

หลักในการหาเลขนัยสำคญั
1. เลขทกุ ตัวท่ีไมใช 0 เปนเลขนัยสำคญั
2. เลข 0 ท่อี ยรู ะหวา งตัวเลขนัยสำคัญเปนเลขนัยสำคญั เชน 506, 1.0345

มเี ลขนัยสำคญั 3 และ 5 ตัวตามลำดบั
3. เลข 0 ท่ีอยูดานซา ยสดุ ไมเปนเลขนยั สำคญั เชน 02134 , 0.0056

มเี ลขนยั สำคัญ 4 ตวั และ 2 ตวั ตามลำดบั
4. เลข 0 ทอ่ี ยดู า นขวามอื แตอ ยหู ลังจดุ ทศนยิ มเปนเลขนยั สำคญั เชน 452.0, 1.000 ,

0.0005000 ทุกตวั มีเลขนยั สำคญั 4 ตวั
5. เลข 0 ที่อยทู างขวามอื ของเลขจำนวนเตม็ แตไมเ ปน เลขทศนิยม จะบอกเลขทศนิยม

ไดไ มช ัดเจน เชน เลข 5000

การบวกลบคูณและหารเลขนัยสำคญั
- การบวกลบเลขนยั สำคัญ ผลลพั ธท ่ีไดจะมตี ัวเลขหลังจุดทศนยิ มเทา กับจำนวนตัวเลขหลงั จุด
ทศนยิ มที่นอยทส่ี ดุ ของตวั เลขท่ีนำมาบวกลบกัน
- การคูณหารเลขนยั สำคญั ผลลพั ธทไี่ ดจะมีตวั เลขนัยสำคญั เทากบั จำนวนตัวเลขนัยสำคญั
ท่ีนอ ยทสี่ ดุ ของกลุมตวั เลขท่ีมาคณู หรอื หารกัน

การระบจุ ำนวนเลขนยั สำคัญของผลลัพธทไี่ ดจ ากการคำนวณ มีวิธีการดังนี้
1 ผลลพั ธจ ากการบวกและลบ ตองมจี ำนวนเลขทศนยิ มเทา กับขอมลู ที่มเี ลขทศนยิ มนอ ยทส่ี ดุ
2 ผลลพั ธจ ากการคณู และหาร ตอ งมีจำนวนเลขนัยสำคญั เทา กบั ขอมูลทเี่ ลขนยั สำคญั นอ ยทส่ี ดุ
3 ขอมลู ทม่ี าจากการนบั หรือการเทยี บหนว ยในระบบเดยี วกนั ไมนำมาพจิ ารณาจำนวนเลข

นยั สำคัญ
- หาคำตอบของ 53.27 m + 16.8 m

จำนวนที่มเี ลขทศนิยมนอ ยท่ีสดุ คือ 16.8 มเี ลขทศนิยม 1 ตำแหนง คำนวณขอมลู แลวปด
เศษผลลพั ธใ หมีเลขทศนยิ ม 1 ตำแหนง

53.27 m + 16.8 m = 70.07 m
ตอบ = 70.1 m

- หาคำตอบของ 0.9387 mm x 1.542 mm x 1.32 mm
จำนวนที่มีเลขนัยสำคญั นอ ยท่ีสุด คอื 1.32 ซงึ่ มเี ลขนยั สำคญั 3 ตำแหนง คำนวณขอ มลู แลว

ปด เศษผลลพั ธใหมีเลขนัยสำคญั 3 ตำแหนง
0.9387 mm x 1.542 mm x 1.32 mm = 2.7656 mm3
ตอบ = 2.76 mm3

เลขนยั สำคญั ท่ไี ดจ ากการคำนวณ
ผลของการวดั ท่ไี ดจากการนำผลที่ไดม าคำนวณ ควรมคี วามละเอยี ดหรอื เลขนยั สำคญั ไมเ กนิ

กวา ผลจากการวัด แตส ว นมากผลท่ไี ดจากการคำนวณมักมีตวั เลขทศนยิ มหลายตำแหนง ทำใหมจี ำนวน
เลขนยั สำคญั มากกวาทค่ี วรเปน จงึ ตอ งตัดตวั เลขทศนยิ มตำแหนงท่ีเกนิ ออกไป โดยใชก ารปด
เศษ (rounding off) ซงึ่ เร่มิ จากการหาตัวเลขตำแหนงสดุ ทายของเลขนยั สำคัญที่ตองการ แลว ปดเศษ
ตวั เลขทศนยิ มตำแหนง ถัดไปทางขวา จากหลักการตอไปนี้

1 ถาตวั เลขทต่ี องการปด เศษตำ่ กวา 5 ใหปด ลง โดยตัวตัวเลขนนั้ ออกไป สว นเลขสดุ ทา ยของ
ตำแหนง ทตี่ อ งการยงั คงเปนตวั เลขเดิม

2 ถาตัวเลขทต่ี องการปด เศษมากกวากวา 5 ใหป ดขึ้น โดยตัดตวั เลขนน้ั ออกไป แลว เพม่ิ คา
ของตวั เลขตัวสุดทา ยของตำแหนง ที่ตอ งการอกี 1

3 ถา ตวั เลขทต่ี อ งการปด เศษมคี า เทา กับ 5 ใหพิจารณาตวั เลขตัวสุดทายของตำแหนง ท่ี
ตอ งการ ถา เปนเลขค่ีใหป ด ข้ึน แตถ าเปนเลขคูใหป ดลง เชน
- จงทำใหจ ำนวน 86.583219 มีเลขนยั สำคญั 4 ตำแหนง

ตัวเลขตัวสุดทายของเลขนยั สำคญั ตำแหนงท่ี 4 คือ 8 ดงั นน้ั ตัวเลขท่ตี องการปดเศษคอื 3 ซึ่ง
มคี า นอ ยกวา 5 จงึ ปดลง โดยการตดั ตัวเลขหลงั 8 ท้ิงไป จะไดจำนวนเลขนัยสำคญั 4 ตำแหนง
เปน 86.58
- จงทำใหจ ำนวน 75.9876 มีเลขนัยสำคญั 4 ตำแหนง

ตัวเลขตัวสดุ ทา ยของเลขนยั สำคญั ตำแหนง ที่ 4 คือ 8 ดังนน้ั ตัวเลขทตี่ อ งการปดเศษคอื 7 ซงึ่
มคี ามากกวา 5 จึงปด ขน้ึ โดยตดั ตวั เลขหลัง 8 ออก แลว เพม่ิ คา ของ 8 อีก 1 จะไดจำนวนท่มี ีเลข
นัยสำคญั 4 ตำแหนง เปน 75.99

- จงทำใหจ ำนวน 2.635 มเี ลขนัยสำคญั 3 ตำแหนง
ตวั เลขตวั สดุ ทายของเลขนยั สำคญั ตำแหนงที่ 3 คอื 3 ดง้ั นนั้ ตัวเลขทตี่ องการปด เศษคือ 5 จงึ

พิจารณาตวั เลขตัวสุดทา ยของตำแหนง ทต่ี อ งการคอื 3 ซงึ่ เปนเลขคี่ จงึ ปด ขึน้ โดยตดั ตัวเลข
หลงั 3 ออกแลวเพม่ิ จำนวน 3 อกี หนึง่ จะไดจำนวนทม่ี เี ลขนยั สำคัญ 3 ตำแหนง เปน 2.64
- จงทำใหจ ำนวน 27.4865 มเี ลขนัยสำคัญ 5 ตำแหนง

ตัวเลขตวั สุดทา ยของเลขนยั สำคญั ตำแหนงท่ี 5 คอื 6 ดง้ั นน้ั ตัวเลขทต่ี องการปด เศษ
คือ 5 จึงพจิ ารณาตวั เลขตวั สดุ ทา ยของตำแหนง ที่ตอ งการคอื 6 ซง่ึ เปน เลขคู จงึ ปด ลง โดยตดั
เลข 5 ท้ิง จะไดจำนวนท่ีมเี ลขนยั สำคญั 5 ตำแหนง เปน 27.486

- หาคำตอบของ

จำนวน 1 m และ 100 cm เปนขอมูลทไี่ ดจ ากการเทียบหนวยในระบบเดียวกัน จงึ ไมนำมาพจิ ารณา
เลขนยั สำคญั ดงั นน้ั พจิ ารณาเฉพาะ 50 cm ซึ่งมเี ลขนยั สำคญั 2 ตำแหนง
- หาคำตอบของ
คำนวณขอ มลู ท่เี ปนการลบกอนแลวจึงนำไปหาร โดยอาศยั หลกั เลขนัยสำคญั ในแตล ะขนั้ ตอนดว ย
ดงั น้นั ผลท่ไี ดจ าการลบตอ งมีทศนยิ ม 1 ตำแหนง

เมื่อหารแลว ผลลพั ธท ไ่ี ดต อ งมีเลขนยั สำคญั 2 ตำแหนง
ตอบ = 1.0 g/cm3