คลื่นเสียง

คลื่นเสีย สี ง

คำ นำ สสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้รับมอบหมายจาก กระทรวง ศึกษาธิการ ในการพัฒนามาตรฐานและตัวชี้วัดของหลักสูตรกลุ่มสาระการเรียนรู้ คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ และยังมีบทบาทหน้าที่ในการรับผิดชอบเกี่ยวกับการจัดทำ หนังสือเรียน คู่มือครู แบบฝึกทักษะ กิจกรรม และสื่อการเรียนรู้ ตลอดจนวิธีการจัดการ เรียนรู้และการวัดและประเมินผล เพื่อให้การจัดการเรียนรู้ คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ คู่มือครูรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๕ เล่ม ๔ นี้ จัดทำ ขึ้นเพื่อ ประกอบ การใช้หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๕ เล่ม ๔ โดยครอบคลุมเนื้อหา ตามการเรียนรู้และสาระการเรียนรู้เพิ่มเติม กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ ใบสาระฟิสิกส์ โดยมีตารางวิเคราะห์ ผลการเรียนรู้และสาระการเรียนรู้ เพิ่มเติม เพื่อการจัดทำ หน่วยการเรียนรู้ในรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ บียนการจัดการ เรียนรู้การให้ความรู้เพิ่มเติมที่จำ เป็นสำ หรับครูผู้สอน รวมทั้งการเลยถามและแบบฝึกหัด ใน นิชเรียน - รพ. หวังเป็นอย่างยิ่งว่า คู่มือครูเล่มนี้จะเป็นประโยชน์ต่อการจัดการเรียนรู้ และเป็นส่วน สำ คัญ ในการพัฒนาคุณภาพและมาตรฐานการศึกษา กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชม ชอบกับผู้ทรงคุณวุฒิ บุคลากรทางการศึกษาและหน่วยงานต่างๆ ที่วนเกี่ยวข้องในการจัดทำ ไว้ ณ โอกาสนี้ จัดทำ โดย นางสาว ฐิติภรณ์ สิตระศักดิ์ นางสาว กัญญาภรณ์ สังข์วีระ นางสาว นาตาลี ชนัสเซอ

คำ นำ สารบัญ สารบัญ แบบทดสอบก่อนเรียน บทที่ 1 คลื่นเสียงที่ผ่านตัวกลาง แบบทดสอบท้ายบทที่ 1 คลื่นเสียงที่ผ่านตัวกลาง แบบทดสอบท้ายบทที่ 2 สมบัติของเสียง บทที่ 2 สมบัติของเสียง บทที่ 3 ความเข้มเสียง แบบทดสอบท้ายบทที่ 3 ความเข้มเสียง บทที่ 4 ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ของเสียง แบบทดสอบท้ายบทที่ 4 ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ของเสียง แบบทดสอบหลังเรียน

แบบทดสอบก่อนเรียน

เมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง หนึ่ง ความถี่ของคลื่นเสียงจะมีค่าคงตัว เท่ากับความถี่ของแหล่งกำ เนิดเสียง ส่วนอัตราเร็วร็ของเสียง ในตัวกลางหนึ่ง ๆ จะคงตัว เมื่ออุณหภูมิของ ตัวกลางนั้นคงตัว ดังแสดงในตารางต่อไปนี้ การเคลื่อนที่ ผ่า ผ่ นตัวกลาง จากอัตราเร็วร็ของเสียงในอากาศพบว่า อัตราเร็วร็ของเสียงมี ความสัมพันธ์กับอุณหภูมิของอากาศ โดยเป็นไปตามสมการ ตัวอย่า ย่ ง คนงานซ่อมทางรถไฟเคาะรางรถไฟ ปรากฏว่าผู้ที่อยู่ห่างออกไประยะหนึ่ง ได้ยินเสียงเมื่อเวลาผ่านไป 2.0 วินาที ถ้าผู้ฟังแนบหูกับรางรถไฟ เขาจะได้ยิน เสียงก่อนหรือรืหลังกว่านี้เท่าใดและเขา อยู่ห่างจากคนงานรถไฟเป็นระยะทาง เท่าใด กำ หนดให้ อุณหภูมิขณะนั้นเท่ากับ 15oC และอัตราเร็วร็ของเสียงในเหล็กเท่ากับ 5130 เมตร/วินาที หาอัตราเร็วร็ของเสียงในอากาศขณะ อุณหภูมิ 15 oC จากสูตร ดังนั้น ถ้าเราแนบหูกับรางรถไฟจะได้ยินเสียง เร็วร็กว่าเสียงผ่านอากาศ = 2 – 0.13 = 1.87 วินาที

แบบทดสอบท้ายบท การเคลือนที่ ผ่านตัวกลาง

ถ้าเราตะโกนภายในห้องประชุมใหญ่ ๆ จะได้ยินเสียงที่ ตะโกนออกไปสะท้อนกลับ เพราะเสียงที่ตะโกนไป กระทบผนังห้อง เพดาน และพื้นห้อง แล้วเกิดการ สะท้อนกลับมา ทำ ให้เราได้ยินเสียงอีกครั้งรั้หนึ่ง แสดง ว่าเสียงมีสมบัติการสะท้อน ซึ่งเป็นสมบัติที่สำ คัญของ คลื่น สมบัติ บั ติ ของ เสีย สี ง ปกติเสียงที่ผ่านไปยังสมองจะติดประสาทหูประมาณ 1/10 วินาที ดังนั้นเสียงที่สะท้อนกลับมาสู่หูช้ากว่า เสียงที่ตะโกนออกไปเกิน 1/10 วินาที หูสามารถแยก เสียงตะโกนและเสียงที่สะท้อนกลับมาได้ เสียงสะท้อน เช่นนี้เรียรีกว่า เสียงสะท้อนกลับ (echo) จากสมบัติของเสียงดังกล่าว นักฟิสิกส์ได้นำ มาสร้าร้ง เครื่อรื่งมือที่เรียรีกว่าโซนาร์ ซึ่งใช้หาตำ แหน่งของสิ่งที่อยู่ ใต้ทะเล โดยส่งคลื่นดลของเสียงที่มีความถี่สูงจากใต้ ท้องเรือรืเมื่อกระทบสิ่งกีดขวาง เช่น หินโสโครกฝูง ปลา หรือรืเรือรื ใต้น้ำ ที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือรืเท่ากับ ความยาวคลื่นเสียง ก็เกิดการสะท้อนของเสียงกลับ มายังเครื่อรื่งรับรับนเรือรืจากช่วงเวลาที่ส่งคลื่นเสียง ออกไปและรับรัคลื่นสะท้อนกลับมา ใช้คำ นวณหาระยะ ทางระหว่างตำ แหน่งของเรือรืกับสิ่งกีดขวางได้ ตัวอย่า ย่ ง เรือรืลำ หนึ่งจอดอยู่ในหมู่เกาะที่มีหน้าผาสูง เมื่อเปิดหวูด คนในเรือรื ได้ยินเสียงภายหลังเปิดหวูด 1 นาที ถามว่า เรือรือยู่ห่างจากหน้าผากี่เมตร (ถ้าความเร็วร็เสียงเท่ากับ 335 เมตร/วินาที) ดังนั้น เรือรือยู่ห่างจากหน้าผา 10,050 เมตร เมื่อคลื่นเสียงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งผ่านเข้าไปยัง อีกตัวกลางหนึ่ง จะเกิดการหักเห ตัวอย่างการหักเห ของเสียงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งอาจสังเกตเห็นได้ เช่น การเห็นฟ้าแลบแต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อร้ง ทั้งนี้ เนื่องจากคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านอากาศร้อร้นได้เร็วร็กว่า อากาศเย็น ซึ่งเราทราบแล้วว่าชั้นชั้ของอากาศเหนือพื้น ดินมีอุณหภูมิไม่เท่ากัน ยิ่งสูงขึ้นไปอุณหภูมิของอากาศ ยิ่งลดลง ดังนั้นในที่สูง ๆ จากพื้นผิวโลก อัตราเร็วร็ของ เสียงจึงน้อยกว่าบริเริวณใกล้ผิวโลก ขณะที่เกิดฟ้าแลบ และฟ้าร้อร้งในตอนกลางวันคลื่นเสียงจะเคลื่อนที่จาก อากาศตอนบนซึ่งเย็นกว่ามาสู่อากาศบริเริวณใกล้พื้น ดินซึ่งร้อร้นกว่า ทำ ให้เกิดการหักเหของเสียงฟ้าร้อร้ง กลับขึ้นไปในอากาศตอนบน ถ้าเสียงเกิดการหักเหกลับ ขึ้นไปทั้งหมด เราจะเห็นฟ้าแลบแต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อร้ง ปรากฏการณ์ข้างต้นนี้แสดงว่า เสียงมีสมบัติการหักเห นอกจากนี้แล้วเสียงยังมีสมบัติการเลี้ยวเบน ในชีวิต ประจำ วันเราจะพบการเลี้ยวเบนของเสียง เช่น การ ได้ยินเสียงที่มุมตึก เป็นต้น

แบบทดสอบท้ายบท สมบัติของเสียง

เราอาจพิจารณาได้ว่าหน้าคลื่นของเสียงที่ออกจากแหล่งกำ เนิดเสียงมีการแผ่หน้าคลื่นออกเป็นรูปทรงกลม โดยมีจุดกำ เนิดเสียงอยู่ที่จุดศูนย์กลางของทรงกลม กำ ลังของคลื่นเสียงที่แหล่งกำ เนิดเสียงส่งออกไปต่อ หนึ่งหน่วยพื้นที่ของหน้าคลื่นทรงกลม เรียรีกว่า ความเข้มเสียง ถ้ากำ หนดให้กำ ลังเสียงจากแหล่งกำ เนิดเสียง มีค่าคงตัว ความเข้มเสียง ณ ตำ แหน่งต่าง ๆ หาได้จาก ความเข้ม ข้ เสีย สี ง

แบบทดสอบท้ายบท ความเข้มเสียง

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์เร์ป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้ กับคลื่นทุกชนิด เช่น คลื่นกล คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นต้น ปรากฏดอปเพลอร์เร์ป็นปรากฏการณ์ที่ความถี่ของคลื่น ปรากฏต่อผู้สังเกตเปลี่ยนไปจากความถี่เดิม ซึ่งเป็นผล มาจากแหล่งกำ เนิดคลื่นเคลื่อนที่หรือรืผู้สังเกตเคลื่อนที่ หรือรืทั้งแหล่งกำ เนิดคลื่นและผู้สังเกตเคลื่อนที่ ปรากฏการณ์ด ณ์ อป เพลอร์ข ร์ องเสีย สี ง สำ หรับรัคลื่นเสียง ขณะแหล่งกำ เนิดเสียงเคลื่อนที่ ความยาวคลื่นที่อยู่ด้านหน้าแหล่งกำ เนิดเสียงจะสั้นสั้ลง และความยาวคลื่นด้านหลังแหล่งกำ เนิดเสียงจะยาวขึ้น เมื่อเทียบกับความยาวคลื่นเสียงขณะที่แหล่งกำ เนิด เสียงอยู่กับที่ ดังนั้นถ้าผู้สังเกตอยู่ด้านหน้าแหล่ง กำ เนิดเสียง จะได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงกว่าความถี่ของ แหล่งกำ เนิดเสียง ดังรูป (ก) ละถ้าผู้สังเกตอยู่ด้านหลัง แหล่งกำ เนิดเสียง จะได้ยินเสียงที่มีความถี่ต่ำ กว่า ความถี่ของแหล่งกำ เนิดเสียง ดังรูป (ข) ในทางกลับกัน ถ้าแหล่งกำ เนิดเสียงอยู่นิ่ง แต่ผู้สังเกต เคลื่อนที่เข้าหาหรือรืออกห่างจากแหล่งกำ เนิดเสียง ผู้สังเกตจะได้ยินเสียงที่มีความถี่เปลี่ยนไปความถี่ของ แหล่งกำ เนิดเสียงเช่นกัน โดยผู้สังเกตจะได้ยินเสียงที่มี ความถี่สูงขึ้นเมื่อเคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกำ เนิดเสียง และ ผู้สังเกตจะได้ยินเสียงมีความถี่ต่ำ ลงเมื่อผู้ฟังเคลื่อนที่ ออกห่างจากแหล่งกำ เนิดเสียง

แบบทดสอบท้ายบท ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ ของเสียง

แบบทดสอบหลังเรียน