เอกสารประกอบการเรีรี รี ย รี ยนรู้รู้รู้รู้ วิช วิ า ฟิสิ ฟิ ก สิ ส์ 4 (ว 32204 ) ภาคเรีย รี นที่ 2 ปีก ปี ารศึก ศึ ษา 2566 ครูผู้ รู สผู้อน นางสาวสินสิาภรณ์ นันนัทกุล กุ (ครูป รู อร์)ร์ กลุ่มลุ่ สาระการเรีย รี นรู้วิรู้ทวิยาศาสตร์แ ร์ ละเทคโนโลยี โรงเรีย รี นอุด อุ รพิชัพิยชัรักรัษ์พิ ษ์ ทพิยา ชื่อ ชื่-สกุล กุ................................................................ ชื่อ ชื่ เล่น ล่............... ชั้น ชั้ /ห้อ ห้ ง.............เลขที่.ที่...............เบอร์โร์ ทร.......................................
หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เสียง
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 1 จาก 33 ธรรมชาติของเสียง คลื่นเสียง (sound wave) ถือเป็นคลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลาง(คลื่นกล) และเป็นคลื่นตามยาว โดยการ เกิดเสียงเกิดจากการสั่นของตัวกลางในลักษณะของการอัดและขยายตัว หากจ าแนกเสียงตามความถี่ของ คลื่น และความสามารถในการได้ยินของมนุษย์จะแบ่งได้ดังนี้ 1. คลื่นใต้เสียง (Infrasonic waves) เป็นเสียงที่มีความถี่ต่ ากว่า 20 Hz 2. คลื่นที่ได้ยิน (audible waves) เป็นคลื่นเสียงที่ค่าอยู่ในช่วงความถี่ที่มนุษย์รับรู้ได้ คือ ตั้งแต่ 20 Hz – 20,000 Hz 3. คลื่นเหนือเสียง (Ultrasonic waves) เป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 Hz การเคลื่อนที่ของเสียง เสียงเกิดจากการสั่นของแหล่งก าเนิดเสียง และถ่ายโอนพลังงานของการสั่นไปยังอนุภาคของตัวกลางที่ อยู่ติดกับแหล่งก าเนิด ท าให้อนุภาคตัวกลางสั่นและเกิดการถ่ายโอนพลังงานต่อไปยังอนุภาคตัวกลางถัด กันไปเรื่อย ๆ จนถึงหูผู้ฟัง เสียงเมื่อเคลื่อนที่ในอากาศจะท าให้ความหนาแน่นของอากาศบริเวณรอบแหล่งก าเนิดเปลี่ยนแปลงไป ดังภาพ อธิบายการเกิดเสียงในอากาศเนื่องจากการเคาะส้อมเสียง ส้อมเสียง (tuning fork) เป็นแท่งโลหะรูปตัวยู (U) มีลักษณะคล้ายส้อม เมื่อเคาะขา ส้อมเสียงจะท าให้เกิดคลื่นเสียงความถี่ค่าหนึ่ง ๆ ค่านี้เป็น ความถี่ธรรมชาติของส้อมเสียงนั้น โดยปกติส้อมเสียงแต่ละอัน จะมีตัวเลขบอกความถี่เสียงระบุไว้เป็นเฮิรตซ์อุปกรณ์ชนิดนี้ ถูกใช้ในการเทียบความถี่เสียงของเครื่องดนตรี
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 2 จาก 33 เมื่อส้อมเสียงสั่น จะท าให้อนุภาคอากาศเกิดการเคลื่อนที่กลับไปกลับกลับมารอบต าแหน่งสมดุล ดังรูป หากพิจารณาการกระจายตัวของอนุภาคอากาศ ณ ต าแหน่งต่าง ๆ เมื่อเกิดคลื่นเสียง จะได้กราฟ ความสัมพันธ์ ดังรูป อัตราเร็วของเสียง เนื่องจากเสียงเป็นคลื่นดังนั้นสูตรอัตราเร็วเสียง จึงใช้สูตรเดียวกับอัตราเร็วคลื่น ( = ) ความเร็ว ของเสียงนอกจากจะขึ้นกับความถี่และความยาวคลื่นแล้ว ยังขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่น และความหนาแน่น ของตัวกลางแต่ละตัวกลางด้วยโดยเสียงจะเคลื่อนที่ในตัวกลางที่เป็นของแข็งได้ดีกว่าตัวกลางที่เป็น ของเหลวและจะเคลื่อนที่ในตัวกลางที่เป็นของเหลวได้ดีกว่าตัวกลางที่เป็นแก๊ส > > = 0 = 4 = 2 = 3 4 =
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 3 จาก 33 ตารางเปรียบเทียบอัตราเร็วเสียงในตัวกลางต่างชนิด ตัวกลาง อัตราเร็วเสียง (m/s) แก๊ส อากาศ (0 องศาเซลเซียส) 331 อากาศ (20 องศาเซลเซียส) 343 คาร์บอนไดออกไซด์ (0 องศาเซลเซียส) 259 ออกซิเจน (0 องศาเซลเซียส) 316 ฮีเลียม (0 องศาเซลเซียส) 965 ของเหลว คลอโรฟอร์ม (20 องศาเซลเซียส) 1004 เอทิลแอลกอฮอล์ (20 องศาเซลเซียส) 1162 ปรอท (20 องศาเซลเซียส) 1450 น้ ากลั่น (20 องศาเซลเซียส) 1482 น้ าทะเล (20 องศาเซลเซียส) 1552 ของแข็ง อะลูมิเนียม (20 องศาเซลเซียส) 6420 เหล็ก (20 องศาเซลเซียส) 5941 แกรนิต (20 องศาเซลเซียส) 6000 นอกจากสถานะตัวกลางแล้วอุณหภูมิของตัวกลางก็ส่งผลให้เสียงเคลื่อนที่เร็วขึ้นได้ด้วย (ความร้อนสูง พลังงานจลน์เยอะ ตัวกลางสั่นได้เร็วขึ้น) อัตราเร็วเสียงในอากาศแห้ง เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปจะท าให้ความเร็วของเสียงเปลี่ยนแปลงตาม ไปด้วย กล่าวคือ อัตราเร็วเสียงในอากาศมีค่าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศแห้ง ( √ ) ดังสมการ = 331 + 0.6 โดยที่ = อัตราเร็วเสียงในอากาศ = อุณหภูมิของอากาศในหน่วยองศาเซลเซียส * สมการนี้ใช้ได้ในช่วง -50 ถึง 50 องศาเซลเซียส ถ้าเกินนี้จะเกิดความคลาดเคลื่อนมาก ตัวอย่างที่ 1 อัตราเร็วเสียงในอากาศในห้องเรียนที่มีอุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส มีค่าเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 2 จากตัวอย่างที่ 1 จงหาความยาวคลื่นเสียงถ้าเสียงมีความถี่ 176 Hz ........................................................................................................................... ............................................................................................ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 4 จาก 33 ตัวอย่างที่ 3 ส้อมเสียงอันหนึ่งสั่นด้วยความถี่ 100 เฮิรตซ์ ท าให้เกิดคลื่นเสียง โดยระยะระหว่างจุด กึ่งกลางส่วนอัดและส่วนขยายที่ติดกันมีค่า 1.7 เมตร จงหาอัตราเร็วคลื่นเสียง ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 4 ส้อมเสียงอันหนึ่งสั่นด้วยความถี่ 50 เฮิรตซ์ ในอากาศที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส จงหาความยาวคลื่นเสียงในอากาศ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 5 จาก 33 แบบฝึกหัดที่ 1 1. อัตราเร็วเสียงในอากาศในห้องเรียนที่มีอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส มีค่าเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. 2. คลื่นเสียงที่ได้ยินมีความถี่ระหว่าง 20 Hz ถึง 20000 Hz ช่วงความยาวคลื่นของคลื่นเสียงที่ได้ยิน ในอากาศอุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส มีค่าประมาณเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 3. อัตราเร็วของคลื่นดลของคลื่นเสียงสามารถหาได้อย่างไร ............................................................................................................................. .......................................................................................... ...................................................................................................................................................... ................................................................. 4. ถ้าความเร็วเสียงในอากาศที่ 30๐ C เป็น V1, ความเร็วเสียงในอากาศที่ 0๐ C เป็น V2 และความเร็ว เสียงในน้ า เป็น V3 จงเรียงล าดับความเร็วของเสียงจากมากไปน้อย ............................................................................................................................. .......................................................................................... 5. จงเรียงล าดับความเร็วของเสียงใน เหล็ก แกรนิต ปรอท น้ าทะเล และอากาศ จากมากไปน้อย ............................................................................................................................. .......................................................................................... 6. ข้อใดต่อไปนี้มีผลต่อความเร็วของเสียงในอากาศ ก. อุณหภูมิอากาศ ข. ความดังของเสียง ค. แอมพลิจูดของเสียงง. ความดันบรรยากาศ 7. ข้อใดกล่าวถูกต้อง ก. ส่วนอัดของคลื่นเสียง เป็นส่วนที่มีความดันน้อยกว่าความดันบรรยากาศ ข. คลื่นเสียงเป็นคลื่นตามขวาง, คลื่นแสงเป็นคลื่นตามยาว ค. อัตราเร็วเสียงในอากาศนิ่งขึ้นอยู่กับความถี่ของเสียง ง. กราฟการกระจัดกับต าแหน่งของเสียง มีมุมเฟสน ากราฟความดันกับต าแหน่งเสียงอยู่ 90๐ 8. เมื่อเคาะที่ปลายข้างหนึ่งของท่อเหล็กซึ่งยาว 1020 เมตร ผู้ฟังอยู่ที่ปลายอีกข้างหนึ่ง ได้ยินเสียงสอง ครั้ง โดยเสียงทั้งสองห่างกัน 2.8 วินาที ให้หาความเร็วของเสียงในท่อเหล็ก ถ้าความเร็วของเสียงใน อากาศเป็น 340 เมตรต่อวินาที ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... .......................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 6 จาก 33 พฤติกรรมของเสียง เนื่องจากเสียงเป็นคลื่นจึงสามารถเกิดพฤติกรรมการสะท้อนของเสียง การหักเหของเสียง การแทรกสอดของเสียง และการเลี้ยวเบนของเสียงได้ (1) การสะท้อนของเสียง เสียงสามารถสะท้อนได้เมื่อเคลื่อนที่ไปชนกับสิ่งกีดขวางขนาดใหญ่ เช่น ผนังตึก หน้าผา โดยพื้นผิว ของเสียงที่เคลื่อนที่ไปชนถ้าเป็นผิวแข็งจะสะท้อนได้ดีกว่าผิวอ่อนนุ่ม - เสียงจะสะท้อนได้ต้องมีขนาดใหญ่กว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่นเสียง - เสียงสะท้อนกลับ (Echo) คือ ปรากฏการณ์ที่เสียงเคลื่อนที่จากผู้ฟัง ไปชนสิ่งกีดขวางและสะท้อน กลับมาหาผู้ฟังใช้เวลาตั้งแต่ 0.1 วินาที ขึ้นไป - เสียงก้องกังวาน (Reverberation) คือ ปรากฏการณ์ที่เสียงเคลื่อนที่จากผู้ฟัง ไปชนสิ่งกีดขวาง และสะท้อนกลับมาหาผู้ฟังใช้เวลาไม่เกิน 0.1 วินาที ตัวอย่างที่ 5 ชายคนหนึ่งยืนอยู่ในบริเวณหุบเขา เขาตะโกนเข้าหาหน้าผาและได้ยินเสียงที่ตะโกนอีกครั้ง ในเวลา 1.5 วินาที เขาอยู่ห่างจากหน้าผาเป็นระยะทางเท่าใด ก าหนดให้อัตราเร็วเสียงในอากาศ ขณะนั้นมีค่า 330 เมตรต่อวินาที ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 6 ค้างคาวส่งคลื่นเหนือเสียงไปตกกระทบเหยื่อและรับคลื่นสะท้อน ถ้าคลื่นที่ค้างคาวส่งออก ไปมีความถี่ 15 kHz ค้างคาวจะสามารถตรวจพบเหยื่อที่มีขนาดเล็กสุดเท่าใด (ก าหนด เสียง=350 m/s) ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. ..........
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 7 จาก 33 (2) การหักเหของเสียง เสียงจะหักเหเมื่อคลื่นเสียงมีการเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งโดยที่ตัวกลางทั้งสองมี คุณสมบัติแตกต่างกันเช่นเป็นตัวกลางคนละชนิด เป็นตัวกลางคนละสถานะ หรือเป็นตัวกลางที่มีอุณหภูมิ แตกต่างกัน โดยการค านวณจะยึดตามกฎของสเนลล์ = = = √ ปรากฎการณ์ฟ้าร้อง และฟ้าแลบ หลายบางครั้งที่เราเห็นฟ้าแลบแต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อง ที่เป็นเช่น นั่นเพราะว่าอุณหภูมิของอากาศ ด้านบนมีค่าต่ ากว่าอุณหภูมิอากาศบริเวณใกล้ผิวโลก ดังนั้นเมื่อเสียงเคลื่อนที่มาจะท าให้ความเร็วของ เสียงเพิ่มขึ้นที่ละน้อย ๆ มีค่ามุมตกกระทบมากกว่ามุมวิกฤติท าให้เสียงเกิดการสะท้อนกลับหมด เราจึง ไม่ได้ยินเสียง sin = = = √
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 8 จาก 33 ตัวอย่างที่ 7 เสียงเคลื่อนที่ในอากาศจากบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ าไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง ถ้ามุมตก กระทบเท่ากับ 30 องศา และอัตราเร็วเสียงบริเวณอุณหภูมิสูงมีค่าเป็น 6/5 เท่าของบริเวณที่มีอุณหภูมิ ต่ า จงหามุมหักเหของคลื่นเสียงนี้ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 8 เสียงระเบิดใต้น้ าหักเหขึ้นสู่อากาศโดยมีมุมตกกระทบ 30๐ จงหามุมหักเหที่ออกสู่อากาศ ถ้าอัตราเร็วเสียงในอากาศและในน้ าเป็น 350 และ 1400 เมตร/วินาที ตามล าดับ ............................................................................................................................................................... ........................................................ ....................................................................................................................................................................................................... ................ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ตัวอย่างที่ 9 เสียงเคลื่อนที่ในอากาศจากบริเวณ A ไปยังอีกบริเวณ B พบว่า เกิดการหักเหที่บริเวณ B เป็นมุม 90๐ ถ้าอัตราส่วนความยาวคลื่นบริเวณ A ต่อ B มีค่าเป็น 0.5 จงหามุมวิกฤต ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 10 ถ้าสมมติว่าบนท้องฟ้าที่ฝนตกมีอุณหภูมิ -39o C แต่บริเวณใกล้พื้น ดินมีอุณหภูมิ 39o C อยากทราบว่า เสียงฟ้าร้องจะต้องท ามุมตกกระทบเท่าใด คนที่พื้นจึงจะไม่ได้ยิน ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. ..........
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 9 จาก 33 (3) การแทรกสอด เนื่องจากเสียงเป็นคลื่นจึงสามารถเกิดปรากฏการณ์แทรกสอดได้ โดยเกิดขึ้นเมื่อมีแหล่งก าเนิดเสียง อย่างน้อยสองแหล่ง และทั้งสองแหล่งต้องเป็นแหล่งก าเนิดอาพันธ์ ซึ่งจะท าให้เกิดบริเวณที่มีเสียงดัง (ปฏิบัพ) และบริเวณที่เสียงเบา(บัพ)ขึ้น ดังรูป ก และ ข ตัวอย่างที่ 11 สมพงษ์ยืนห่างจากล าโพงหน้าเวทีสองตัวเป็นระยะ 7 และ 12 เมตร ถ้าต าแหน่งที่เขา ยืนเกิดการแทรกสอดเป็น ปฏิบัพที่ 2 จงหาความยาวคลื่นเสียงขณะนั้น ก าหนดให้ล าโพงสองตัวเป็น แหล่งก าเนิดอาพันธ์เฟสตรงกัน ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 12 จากตัวอย่างที่ 11 ถ้าวัดมุมจากแนวปฏิบัพที่ 0 กับต าแหน่งที่เขายืนอยู่เป็นมุม 53 องศา จงหาว่าระหว่างล าโพงทั้งสอง ห่างกันกี่เมตร ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... − = = เสียงดัง (ปฏิบัพ) − = − 1 2 = − 1 2 เสียงเบา (บัพ)
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 10 จาก 33 (4) การเลี้ยวเบนของเสียง เสียงสามารถเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดได้เช่นเดียวกับคลื่นผิวน้ า ตัวอย่างเช่น การได้ยินเสียงคนพูดคุยกัน ในห้อง ทั้งที่ผู้ฟังอยู่นอกห้องถึงแม้จะมีผนังกั้นทางเดินของเสียงก็ตาม (ยกเว้นความยาวคลื่นเสียงถ้าสั้น กว่าช่องเปิดอาจไม่เกิดการเลี้ยวเบน) แบบฝึกหัดที่ 2 1. ปรบมือหนึ่งครั้ง หน้าผนังตึกซึ่งอยู่ห่างออกไป 15 เมตร จะได้ยินเสียงสะท้อนจากการปรบมือ หรือไม่ เพราะเหตุใด ก าหนด อัตราเร็วเสียงในอากาศเท่ากับ 350 เมตรต่อวินาที และแยกเสียงได้ ถ้าช่วงเวลาห่างมากกว่า 0.1 วินาที ............................................................................................................................................................................................ ........................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... 2. ลุงตู่ กดแตร่ในที่โล่ง หลังจากนั้นนาน 1.5 วินาที น้องวิทย์ ซึ่งอยู่ห่างออกไป ได้ยินเสียงแตร อยากทราบว่าน้องวิทย์อยู่ห่างจากลุงตู่กี่เมตร ถ้าอุณหภูมิในอากาศเท่ากับ 20 องศาเซลเซียส ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 3. ขนาดของห้องต้องมีความกว้างมากสุดเท่าใดจึงจะไม่ท าให้ได้ยินเสียงสะท้อนกลับถ้าอุณหภูมิในอากาศ เท่ากับ 25 องศาเซลเซียส ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... .......................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 11 จาก 33 4. ในการวินิจฉัยเนื้อเยื่อ แพทย์ใช้คลื่นเหนือเสียงที่มีความถี่ในช่วง 1 – 10 MHz เนื้อเยื่อที่เล็กที่สุดที่สามารถ ตรวจพบได้มีขนาดเท่าใด โดยอัตราเร็วเสียงของคลื่นเสียงในเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์มีค่า1540 m/s ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... 5. ถ้าสมมติว่าบนท้องฟ้าที่ฝนตกมีอุณหภูมิ 400 K แต่บริเวณใกล้พื้น ดินมีอุณหภูมิ 500 K อยากทราบว่า เสียงฟ้าร้องจะต้องท ามุมตกกระทบเท่าใด คนที่พื้นจึงจะไม่ได้ยิน ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................ ........... 6.จากรูป จุด X ได้ยินเสียงดังที่สุด และอัตราเร็วของเสียงขณะนั้น เท่ากับ 340 เมตรต่อวินาทีจงค านวณหาความถี่เสียงต่ าสุด ที่ใช้ในการทดลอง เมื่อ A และ B เป็นแหล่งก าเนิดเสียงอาพันธ์ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... 7. คลื่นเสียงจากแหล่งก าเนิด S ในรูป ผ่านไปยังผู้สังเกตที่ R ตามหลอด A ซึ่งมีความยาวคงที่ และ ตามหลอด B ซึ่งปรับความยาวได้ ถ้าจากการทดลองพบว่า ผู้สังเกตที่ R ได้ยินเสียงค่อยและดัง สลับกัน เมื่อเลื่อนหลอด B ออกห่างจากหลอด A ทุก ๆ 8 เซนติเมตร ถ้าความเร็วของเสียงในหลอด เท่ากับ 340 เมตรต่อวินาที จงหาความถี่ของเสียง ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 12 จาก 33 ความเข้มเสียง (Sound Intensity) คือ ค่าที่บอกถึงพลังงานของเสียง สามารถหาได้จากก าลังเสียงที่แหล่งก าเนิดเสียงส่งออกไปต่อหน่วย พื้นที่ที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียง โดยที่ คือ ความเข้มเสียง ( 2 ) คือ ก าลังเสียง () คือ พื้นที่ (2 ) * ก าลังเสียง (Power of a sound) คือ อัตราการถ่ายโอนพลังงานเสียงของแหล่งก าเนิด มีค่าเท่ากับพลังงานเสียงที่ออกจากแหล่งก าเนิดต่อหน่วยเวลา (J/s) * ความเข้มเสียงต่ าสุดที่มนุษย์ได้ยินคือ 1×10-12 2 * ความเข้มเสียงสูงสุดที่ไม่เป็นอันตรายต่อแก้วหูมนุษย์คือคือ 1×100 2 ในกรณีแหล่งก าเนิดเสียงที่เป็นจุดจะแผ่คลื่นเสียงออกมาทุกทิศทาง โดยมีลักษณะเป็นพื้นผิวทรงกลม ความเข้มเสียงจากแหล่งก าเนิด ณ ต าแหน่งที่อยู่ห่างจากแหล่งก าเนิดเสียงเป็นระยะ จะสามารถหาได้ จากสูตร ดังรูป อีกหนึ่งปัจจัยที่ส่งผลต่อความเข้มของเสียง คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงความดันของอากาศ โดยที่เมื่อ เกิดเสียง ความดันของอากาศก็จะเปลี่ยนแปลงไป ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงมาก อนุภาคอากาศจะเบียดเข้า ใกล้ชิดกันมาก แต่ถ้าความดันของอากาศมีการเปลี่ยนแปลงน้อย อนุภาคอากาศก็เบียดเข้าใกล้ชิดกันน้อย ดังรูป นั่นคือ ถ้ามีอัตราการเปลี่ยนแปลงความดันมาก จะท าให้มีแอมพลิจูดมาก ถ้าแอมพลิจูดมีค่ามาก จะ ส่งผลให้พลังงานคลื่นเสียงมีค่ามาก และความเข้มเสียงก็จะมีค่ามากด้วยเช่นกัน =
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 13 จาก 33 ตัวอย่างที่ 13 แหล่งก าเนิดเสียงที่มีก าลังเสียง 80.0 วัตต์ ความเข้มเสียงที่ต าแหน่งซึ่งอยู่ห่างจาก แหล่งก าเนิดเสียง 2.50 เมตร มีค่าเท่าใด ......................................................................................................................... .............................................................................................. ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 14 แหล่งก าเนิดเสียงให้พลังงานเสียง x10-10 Watt อยากทราบว่าระยะห่างมากที่สุดที่ สามารถได้ยินเสียงจากแหล่งก าเนิดนี้เป็นเท่าใด ............................................................................................................................................................................................ ........................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 15 เสียงผ่านหน้าต่างในแนวตั้งฉาก มีค่าความเข้มเสียงที่ผ่านหน้าต่างเฉลี่ย 1.0x10-4 วัตต์ ต่อตารางเมตร หน้าต่างกว้าง 80 เซนติเมตร สูง 150 เซนติเมตร ก าลังเสียงที่ผ่านหน้าต่างมีค่า เท่าใด ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ตัวอย่างที่ 16 นายโอ เปิดล าโพงที่มีก าลัง 22 Watt และยืนห่างจากล าโพงเป็นระยะ 10 เมตร ต่อมา ถ้าเขาเพิ่มล าโพงอีก 1 ตัว ท าให้ก าลังเสียงเป็น 44 Watt และเขาเดินออกห่างจากจุดเดิมเป็น ระยะ 10 เมตร อยากทราบว่าความเข้มเสียงตอนหลังมีค่าเป็นกี่เท่าของตอนแรก ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... .......................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 14 จาก 33 ระดับเสียง (Sound level; ) คือ ปริมาณความเข้มเสียงใน สเกลลอการิทึม (Logarithmic scale) โดยที่ก าหนดความถี่ที่ พิจารณาคือ 1000 Hz เสียงเบาที่สุดที่มนุษย์ได้ยินเป็น = 10-12 W/m2 และเสียงดังที่สุดที่ไม่เป็น อันตรายต่อแก้วหูเป็น = 100 W/m2 = 10 ( ) = ระดับเสียง (เดซิเบล;dB) = ความเข้มเสียงที่ได้ยิน (W/m2 ) = ความเข้มเสียงต่ าสุดที่มนุษย์รับรู้ได้ (W/m2 ) ระดับเสียงต่ าสุดที่มนุษย์ได้ยินคือ 0 dB ระดับเสียงสูงสุดที่ไม่เป็นอันตรายต่อแก้วหูมนุษย์คือ 120 dB ระดับเสียงสามารถติดลบได้ (มนุษย์ไม่ได้ยินเสียงแต่สิ่งมีชีวิตอื่นอาจได้ยินเสียง) ตัวอย่างระดับเสียงจากแหล่งก าเนิดต่าง ๆ แหล่งก าเนิด ระดับเสียง (dB) ผลการรับฟัง การหายใจปกติ 10 แทบจะไม่ได้ยิน กระซิบเบาๆ 30 เงียบมาก ส านักงานที่เงียบ 50 เงียบ การพูดคุยธรรมดา 60 ปานกลาง โรงงาน 80 ดัง เครื่องเสียงสเตอริโอในห้อง 90 เครื่องตัดหญ้า 100 รับฟังบ่อย ๆ การได้ยินจะเสื่อมอย่างถาวร ผับ Rhythm , Phoenix 120 ฟ้าผ่าระยะใกล้ 130 ไม่สบายหู , เจ็บปวดในหู เครื่องบินไอพ่นระยะใกล้ 150 แก้วหูถูกท าลายทันที ตัวอย่างที่ 17 ระดับเสียงของเสียงซึ่งมีความเข้มเสียง 3.2 x 10-7 W/m2 มีค่าเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 15 จาก 33 ตัวอย่างที่ 18 แหล่งก าเนิดเสียง 1 ตัว มีก าลัง 20 วัตต์ ณ จุด X วัดได้ว่าเสียงมีความเข้ม 10-3 W/m2 จุด X มีระดับเสียงเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 19 นายต้นยืนในที่โล่งห่างจากล าโพง 100 m วัดระดับเสียงได้ 60 dB ล าโพงมีก าลังเสียง เท่าใด (ตอบติดค่า ) ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 20 ล าโพง 1 ตัว ที่ระยะห่างจากล าโพง 100 m เมตร มีระดับเสียง 50 dB ถ้าเปิดล าโพง 10 ตัว ระดับเสียงที่ต าแหน่งเดียวกันจะเป็นเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 16 จาก 33 ขีดเริ่มของการได้ยิน และขีดเริ่มของการเจ็บปวด ช่วงความถี่เสียงที่สัตว์ - มนุษย์สามารถผลิตและได้ยิน
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 17 จาก 33 ความดัง (Loudness) ปกติมนุษย์จะรับรู้ระดับเสียงในช่วง 0 – 120 dB หรือ 10-12 – 1 Watt ซึ่งความถี่แต่ละค่าจะท า ให้การรับของระดับเสียงนั้นรับรู้ได้ไม่เท่ากัน กล่าวคือ ต่อให้เสียงมีระดับเสียงเท่ากัน แต่มีความถี่คนละ ความถี่กัน ก็จะรู้สึกถึง “ความดัง” ของเสียงได้ต่างกัน ความดังมีหน่วยเป็น “ฟอน(phon)” โดยความดังจะเทียบกับระดับเสียงที่ความถี่ 1,000 Hz กราฟแสดงความดังของแต่ละความถี่เมื่อเทียบความถี่ 1000 Hz แบบฝึกหัดที่ 3 1. ยุงกระพือปีก ส่งพลังงานเสียง 4 x10- 12 Watt คนจะได้ยินเสียงยุงบินห่างจากคนไกลสุดกี่เมตร ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 2. แหล่งก าเนิดเสียงก าลัง 220 วัตต์ กระจายเสียงออกโดยรอบอย่างสม่ าเสมอ จงหาความเข้มของ เสียงที่จุดซึ่งห่างจากแหล่งก าเนิดเสียง 100 เมตร ถ้าการแพร่ของคลื่นเสียงในช่วง 100 เมตร พลังงานเสียงถูกดูดกลืนไป 10 % ............................................................................................................................. .......................................................................................... .................................................................................................................................................................... ................................................... ............................................................................................................................................................................................................ ........... ....................................................................................................................... ................................................................................................ ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 18 จาก 33 3. แหล่งก าเนิดเสียง 3 ตัว มีก าลัง 30 วัตต์ ณ จุด Y วัดได้ว่าเสียงมีความเข้ม 10-2 Watt/m 2 จุด Y มีระดับเสียงเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 4. ถ้าระดับเสียงจากแหล่งก าเนิดเสียงหนึ่งเปลี่ยนจาก 20 เดซิเบลเป็น 40 เดซิเบล ความเข้มเสียง เพิ่มขึ้นกี่เท่า ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 5. จากกราฟแสดงช่วงความถี่และระดับเสียงที่หู ปกติสามารถรับรู้ ส าหรับเสียงที่ความถี่ 100 Hz ความเข้มเสียงที่คนเริ่มได้ยินมีค่าเท่าใด (ถ้าความ เข้มเสียงต่ าสุดที่คนได้ยินเท่ากับ 10-12 W/m 2 ) ......................................................................................................... ......................................................................................................... ......................................................................................................... ......................................................................................................... ระดับสูงต่่าของเสียง (Pitch) เสียงสูง (high pitch) หรือเสียงแหลม (treble) หมายถึงเสียงที่มีความถี่สูง ซึ่งเสียงที่มีความถี่สูง ความยาวคลื่น () จะสั้น เสียงต่ า (low pitch) หรือเสียงต่ า (bass) หมายถึงเสียงที่มีความถี่ต่ า ซึ่งเสียงที่มีความถี่ต่ าความยาว คลื่น () จะยาว ระดับเสียง
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 19 จาก 33 คุณภาพเสียง (Quality of sound) คือรูปแบบเฉพาะ (unique) ของคลื่นเสียงซึ่งเกิดจากเครื่องดนตรีแต่ละชนิด เมื่อเล่นเครื่องดนตรีจะ เกิดคลื่นเสียงที่มีความถี่หลายค่าออกมาพร้อมกัน เรียกว่า ฮาร์มอนิก (harmonics) ความถี่ที่ต่ าที่สุด เรียกว่า ฮาร์มอนิกที่หนึ่ง (First harmonic) หรือ ความถี่มูลฐาน (fundamental frequency) ส่วน ความถี่ที่เหลือจะมีความถี่เป็นจ านวนเต็มเท่าของความถี่มูลฐาน เช่น ฮาร์มอนิกที่สอง เป็นสองเท่าของ ความถี่มูลฐาน ดังนั้น = โดยที่ คือ ล าดับของฮาร์มอนิก และ คือ ความถี่มูลฐาน (Hz) ขณะที่แหล่งก าเนิดเสียงสั่น จะท าให้เสียงซึ่ง มีฮาร์มอนิกต่าง ๆ ออกมาพร้อมกันเสมอ แต่จ านวนฮาร์มอนิกและแอมพลิจูดของแต่ละ ฮาร์มอนิกจะแตกต่างกันไป เมื่อรวมกัน ท าให้ลักษณะของคลื่นเสียงที่ออกมาแตกต่างกัน โดยจะมีลักษณะเฉพาะตัว ดังภาพ ตัวอย่างที่ 21 เครื่องดนตรีชนิดหนึ่งมีความถี่มูลฐานเท่ากับ 256 Hz จงหาความถี่ฮาร์มอนิกล าดับที่3 ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ตัวอย่างที่ 22 เครื่องดนตรีชนิดหนึ่งเมื่อถูกเล่นให้เกิดเสียง พบว่าความถี่ฮาร์มอนิกที่ 8 เท่ากับ 1,600 Hz จงหาความถี่มูลฐาน และความถี่ฮาร์มอนิกที่ 6 ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ....................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................. ...................................... ตัวอย่างที่ 23 ขลุ่ยไทยเล่นโน้ต “เร” ความถี่มูลฐาน 289 Hz ถ้า 4 ฮาร์มอนิกแรกที่เกิดได้แก่ ฮาร์มอนิกที่หนึ่ง ฮาร์มอนิกที่สาม ฮาร์มอนิกที่ห้า และ ฮาร์มอนิกที่เจ็ด แต่ละฮาร์มอนิกมีความถี่เท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ................................................................................................................................................ .......................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 20 จาก 33 คลื่นนิ่งของเสียง เสียงสามารถเกิดคลื่นนิ่งได้เช่นเดียวกันกับคลื่นนิ่งในเส้นเชือก ตัวอย่างเช่น หากเราเปิดล าโพงโดยมี ทิศทางหันเข้าหาโต๊ะโดยล าโพงอยู่สูงจากโต๊ะประมาณหนึ่ง เสียงที่ออกจากล าโพงจะเคลื่อนที่ไปชนโต๊ะ และสะท้อนกลับมาท าให้เกิดคลื่นนิ่ง โดยจะมีเสียงดัง (ปฏิบัพ) สลับกับเสียงเบา (บัพ) เกิดขึ้น ดังรูป การสั่นพ้องของอากาศในท่อ คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นเสียงในอากาศที่อยู่ในท่อเกิดการสั่นพ้อง เนื่องจากอากาศถูกกระตุ้นด้วย ความถี่ธรรมชาติค่าหนึ่ง ซึ่งในหลักสูตรปัจจุบันเราจะเรียนทั้งหมด 3 กรณี ดังนี้ (1) ท่อปลายเปิดหนึ่งด้านที่ปรับความยาวท่อได้ (ความถี่ และความยาวคลื่นคงตัว) ตัวอย่างที่ 24 จากการทดลองการสั่นพ้องของเสียง ถ้าแหล่งก าเนิดเสียงมีความถี่ 3,430 Hz และ ท าการทดลองในห้องปรับอากาศที่มีอุณหภูมิ 20o C ถ้าครั้งแรกที่เกิดก าทอนลูกสูบห่างจากปากกระบอก 2.5 cm จงหาว่าเมื่อเกิดก าทอนครั้งที่สอง ลูกสูบจะห่างจากปากกระบอกเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................... ........................................................................................ ....................................................................................................................................................................... ................................................ ............................................................................................................................................................................................................... ........ Δ = 2 โดยที่ Δ = ผลต่างของความยาวท่อ ล าดับถัด ๆ ไป (m) = ความยาวคลื่น (m)
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 21 จาก 33 ตัวอย่างที่ 25 ส้อมเสียงให้เสียงความถี่ 686 Hz วางใกล้หลอดเรโซแนนซ์แบบลูกสูบที่มีความยาว 2 เมตร เมื่อค่อย ๆ เลื่อนลูกสูบให้อยู่ห่างจากปากหลอดมากขึ้นเรื่อย ๆ จะท าให้เกิดเสียงดังจากปาก หลอดเรโซแนนซ์ทั้งหมดกี่ครั้ง (ขณะนั้นอากาศมีอุณหภูมิ 20o C) ........................................................................................................................... ............................................................................................ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ........................................................................................................................................................ ............................................................... ................................................................................................................................................................................................ ....................... (2) ท่อปลายเปิดหนึ่งด้านความยาวท่อคงที่ (ปรับความถี่, ความยาวคลื่นเปลี่ยนตามความถี่) ตัวอย่างที่ 26 ท่อปลายปิดหนึ่งข้างมีความถี่มูลฐานเท่ากับ 140 Hz จงหาความถี่โอเวอร์โทนสามล าดับแรก ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ตัวอย่างที่ 27 น าแหล่งก าเนิดเสียงที่สามารถปรับความถี่ได้ มาจ่อที่ปากท่อปลายปิดด้านหนึ่ง แหล่งก าเนิด เสียงจะต้องให้เสียงที่มีความถี่เท่าใดบ้าง จึงจะเกิดเสียงดังจากท่อปลายปิดด้านหนึ่งที่ยาว 0.5 เมตร (vอากาศ = 340 m/s) ตอบมาอย่างน้อย 3 ค่า ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ....................................................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................ ............................................... ................................................................................................................................................................................................................ ....... ........................................................................................................................... ............................................................................................ f1 (ความถี่มูลฐาน) f3 = 3f1 (โอเวอร์โทนที่ 1 ) f5 = 5f1 (โอเวอร์โทนที่ 2 ) f7 = 7f1 (โอเวอร์โทนที่ 3 ) โดยที่ = ความถี่การสั่นพ้อง เท่าของความถี่ (Hz) = ความถี่ฮาร์มอนิก = ล าดับฮาร์มอนิก = อัตราเร็วเสียงในอากาศ (m/s) = ความยาวของท่อ (m) = 4
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 22 จาก 33 (3) ปลายเปิดสองด้านความยาวท่อคงที่ (ปรับความถี่, ความยาวคลื่นเปลี่ยนตามความถี่) ตัวอย่างที่ 28 ท่อปลายเปิดสองข้างมีความถี่มูลฐานเท่ากับ 176 Hz จงหาความถี่โอเวอร์โทนสามล าดับแรก ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ตัวอย่างที่ 29 น าแหล่งก าเนิดเสียงที่สามารถปรับความถี่ได้ มาจ่อที่ปากท่อปลายเปิดสองด้าน แหล่งก าเนิด เสียงจะต้องให้เสียงที่มีความถี่เท่าใดบ้าง จึงจะเกิดเสียงดังจากท่อปลายเปิดสองด้านที่ยาว 0.4 เมตร (vอากาศ = 340 m/s) ตอบมาอย่างน้อย 3 ค่า ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ....................................................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................... ............................................. .................................................................................................................................................................................................................. ..... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... f1 (ความถี่มูลฐาน) f2 = 2f1 (โอเวอร์โทนที่ 1 ) f3 = 3f1 (โอเวอร์โทนที่ 2 ) f4 = 4f1 (โอเวอร์โทนที่ 3 ) โดยที่ = ความถี่การสั่นพ้อง เท่าของความถี่ (Hz) = ความถี่ฮาร์มอนิก = ล าดับฮาร์มอนิก = อัตราเร็วเสียงในอากาศ (m/s) = ความยาวของท่อ (m) = 2
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 23 จาก 33 บีตส์ (beats) เกิดขึ้นเมื่อเสียงจากแหล่งก าเนิดสองแหล่งที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อยเคลื่อนที่มาพบกัน ท าให้เกิดเสียง ดัง – ค่อยสลับกันเป็นจังหวะคงตัว โดยจ านวนครั้งที่ได้ยินเสียงดัง – ค่อยในหนึ่งวินาที เรียกว่า ความถี่บีตส์ (beats frequency; ) สูตรหาความถี่บีตส์ = − โดย = ความถี่บีตส์ (Hz) = ความถี่แหล่งก าเนิดแรก = ความถี่แหล่งก าเนิดที่สอง * โดยปกติหูเราสามารถจ าแนกเสียงบีตส์ที่มีความถี่ได้ไม่เกิน 7 Hz ตัวอย่างที่ 30 นักเรียนคนหนึ่งเล่นไวโอลินความถี่ 515 เฮิรตซ์ และนักดนตรีอีกคนหนึ่งเล่นกีตาร์ ความถี่ 512 เฮิรตซ์ ถ้าทั้งสองคน เล่นพร้อมกัน จะเกิดปรากฏการณ์บีตส์ที่มีความถี่กี่เฮิรตซ์ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ตัวอย่างที่ 31 คลื่นเสียง 2 ขบวน A และ B แอมพลิจูดเท่ากัน มีความถี่ 200 และ 204 Hz ตามล าดับ ถ้าคลื่นทั้งสองเข้ารวมกันเป็นคลื่น C จงหาความถี่บีตส์ของคลื่น C ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ตัวอย่างที่ 32 ถ้าต้องการให้ได้ยินเสียงดัง-ค่อยสลับกันไป 50 ครั้ง ในเวลาครึ่งนาที จะต้องเคาะส้อม เสียงที่มีความถี่ 500 เฮิรตซ์พร้อมส้อมเสียงที่มีความถี่กี่เฮิรตซ์ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ................................................................................................................................................................... .................................................... ........................................................................................................................................................................................................... ............ .......................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 24 จาก 33 แบบฝึกหัดที่ 4 1. มีหลอดแก้วปลายเปิด 2 ด้าน จุ่มลงในน้ าในแนวดิ่งให้อยู่ใต้ผิวน้ าส่วนหนึ่ง เมื่อน าส้อมเสียงที่เคาะ ให้สั่นมาจ่อเหนือปากหลอดจะเกิดเสียงดัง 2 ครั้ง เมื่อหลอดแก้วจมอยู่ในน้ า 20 และ 50 เซนติเมตร และถ้าจุ่มลงไปมากกว่านี้จะไม่มีเสียงดังเพิ่มขึ้น จงหาความยาวของหลอดแก้ว ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................... .................................................................. ............................................................................................................................................................................................. .......................... 2. หลอดเรโซแนนซ์ปลายปิดหนึ่งด้านยาว 20 เซนติเมตร ให้เสียงมีความถี่ต่าง ๆ กันออกมาหลาย ค่า อยากทราบว่าคนปกติจะได้ยินเสียงจากหลอดเรโซแนนซ์นี้ในช่วงความถี่เท่าใด (ก าหนดให้ความเร็ว เสียงในอากาศเท่ากับ 360 เมตรต่อวินาที) ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................... .................................................................. ............................................................................................................................................................................................. .......................... 3. ถ้าขณะนั้นอากาศมีอุณหภูมิ 15o C ส้อมเสียงอันหนึ่งมีความถี่ 680 Hz จะต้องใช้ท่อปลายปิดด้าน หนึ่งยาวเท่าใดจึงจะท าให้เกิดการสั่นพ้องเป็นฮาร์โมนิกที่ 5 ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... 4. หลอดก าทอนปลายเปิดทั้ง 2 ข้าง เมื่อเกิดก าทอนกับคลื่นเสียงที่มีความถี่ 350 เฮิรตซ์ ภายในหลอดจะมี ต าแหน่งบัพกี่บัพ ถ้าหลอดยาว 1.5 เมตร และความเร็วเสียงในอากาศขณะนั้นเท่ากับ 350 เมตร/วินาที ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ....................................................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................... ............................................ ................................................................................................................................................................................................................... ....
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 25 จาก 33 5. เคาะส้อมเสียง A ความถี่ 420 Hz พร้อมกับส้อมเสียง B พบว่าเกิดบีตส์ 15 ครั้งใน 5 วินาที เมื่อน าดินน้ ามันติดที่ส้อมเสียง B แล้วเคาะพร้อมกัน ปรากฏว่าเกิดบีตส์เพิ่มขึ้น จงหาความถี่ของส้อม เสียง B ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... 6. ในการทดสอบสั่นพ้องของเสียงโดยใช้หลอดเรโซแนนซ์ ถ้าความถี่ของเสียงเท่ากับ 500 เฮิรตซ์ และ ความเร็วของคลื่นเสียงเท่ากับ 340 เมตร/วินาที ขณะค่อย ๆ เลื่อนต าแหน่งของลูกสูบพบว่าเกิดเสียงดัง ที่สุดครั้งแรก ที่ 16 เซนติเมตรจากปากหลอด ตามหลักการคาดว่าเสียงดังที่สุดครั้งที่สองจะเกิดเมื่อ ลูกสูบอยู่ห่างจากปากหลอดเป็นระยะเท่าไร ........................................................................................................................................................................................ ............................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... 7. ท่อออร์แกนปลายเปิดสองท่อซึ่งยาว 240 cm และ 242 cm ให้เสียงความถี่มูลฐานพร้อมกันทั้งสองท่อ จะเกิดเสียงบีตส์กี่ครั้งในเวลา 10 s ถ้าความเร็วเสียงในอากาศคือ 348 m/s ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................................................. .......................................................... ..................................................................................................................................................................................................... .................. ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 26 จาก 33 ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ (Doppler Effect) คือ ปรากฏการณ์ที่ผู้ฟังได้ยินเสียงที่มีความถี่แตกต่างจากความถี่ของแหล่งก าเนิด เช่น เสียงไซเรน จากรถพยาบาลเมื่อรถเคลื่อนที่เขาหา หรือ ออกจากผู้ฟัง เป็นต้น โดยระหว่างที่แหล่งก าเนิดเสียง เคลื่อนที่ ความยาวคลื่นเสียงในทิศเดียวกันกับทิศที่วัตถุเคลื่อนที่จะสั้นกว่าปกติ ส่วนในทิศตรงข้ามความ ยาวคลื่นจะยาวกว่าปกติ ดังรูป ตัวอย่างที่ 33 รถพยาบาลแล่นด้วยอัตราเร็ว 25 m/s ส่งเสียงไซเรนที่มีความถี่ 400 Hz ถ้า อัตราเร็วเสียงในอากาศเท่ากับ 350 m/s จงหาความยาวคลื่นเสียงไซเรนด้านหน้าและด้านหลัง รถพยาบาล ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 34 รถไฟเปิดหวูดมีความถี่ 3,000 Hz แล่นด้วยความเร็ว 20 m/s ถ้าความเร็วเสียงใน อากาศเท่ากับ 330 m/s จงหาความยาวคลื่นเสียงหน้ารถไฟและหลังรถไฟ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... λหน้า = v−vs fs λหลัง = v+vs fs โดยที่ = อัตราเร็วของเสียง (m/s) = อัตราเร็วของแหล่งก าเนิด (m/s) = ความถี่ของเสียง (Hz)
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 27 จาก 33 (1) แหล่งก่าเนิดเสียงเคลื่อนที่ ผู้ฟังอยู่นิ่ง ตัวอย่างที่ 35 เด็กชายหอย ยืนรอรถไฟอยู่ชานชลา ขณะที่รถไฟก าลังวิ่งมาที่ชานชลาเขาได้ยินเสียง หวูดรถไฟมีความถี่เท่าใด ถ้ารถไฟมีความเร็ว 60 m/s หวูดรถไฟมีความถี่ 500 Hz ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 36 โจทาโร่ยืนรอรถอยู่ข้างทางเมื่อรถพยาบาลวิ่งผ่านเขาไป เขาพบว่าความถี่ที่ได้ยิน ขณะที่รถวิ่งผ่านไปมีเท่ากับ 6/7 ของความถี่จริง ถ้าอัตราเร็วเสียงในอากาศขณะนั้นเท่ากับ 330 m/s จงหาอัตราเร็วรถพยาบาล ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... เมื่อ = อัตราเร็วเสียงในอากาศ (m/s) = อัตราเร็วของแหล่งก าเนิด (m/s) = ความถี่เสียงจากแหล่งก าเนิด (Hz) = ความถี่เสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (Hz) = ±
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 28 จาก 33 (2) แหล่งก่าเนิดเสียงอยู่นิ่ง แต่ผู้ฟังเคลื่อนที่ ตัวอย่างที่ 37 นาย ก ก าลังวิ่งเข้าหาแหล่งก าเนิดเสียง จงหาว่าเขาจะต้องวิ่งด้วยอัตราเร็วเท่าใด จึงจะได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงขึ้น 20% ก าหนดให้เสียงมีอัตราเร็ว 340 m/s ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ตัวอย่างที่ 38 แก๊งมินเนียนก าลังวิ่งออกจากแหล่งก าเนิดเสียงด้วยอัตราเร็ว 20 m/s จงหาว่าเขาจะได้ ยินเสียงที่มีความถี่สูงขึ้นกี่ % ก าหนดให้เสียงมีอัตราเร็ว 340 m/s ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... เดิน ออก เดิน เข้า เมื่อ = อัตราเร็วเสียงในอากาศ (m/s) = อัตราเร็วของแหล่งก าเนิด (m/s) = อัตราเร็วของผู้ฟัง (m/s) = ความถี่เสียงจากแหล่งก าเนิด (Hz) = ความถี่เสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (Hz) = ±
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 29 จาก 33 (3) แหล่งก่าเนิดเสียงและผู้ฟังเคลื่อนที่ ตัวอย่างที่ 39 รถจักรยานยนต์และรถบรรทุกก าลังเคลื่อนที่เข้าหากัน คนขับรถบรรทุกจึงบีบแตร ท าให้เกิดเสียงที่มีความถี่ 500 Hz หากรถจักรยานยนต์มีอัตราเร็ว 15 m/s และรถบรรทุกมีอัตราเร็ว 30 m/s จงหาความถี่ของเสียงที่คนขับรถจักรยานยนต์ได้ยิน ถ้าอุณหภูมิอากาศขณะนั้นเป็น 15o C ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ตัวอย่างที่ 40 ค้างคาวก าลังบินไล่จับแมลงที่ก าลังบินหนี หากแมลงมีอัตราเร็ว 5 m/s ค้างคาวมี อัตราเร็ว 6.5 m/s และค้างคาวปล่อยคลื่นเสียงที่มีความถี่ 50 kHz จงหาความถี่ของเสียงที่ค้างคาว ตรวจจับได้หลังจากสะท้อนเสียงกับแมลง ก าหนดให้เสียงมีอัตราเร็ว 340 m/s ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... เมื่อ = อัตราเร็วเสียงในอากาศ (m/s) = อัตราเร็วของแหล่งก าเนิด (m/s) = อัตราเร็วของผู้ฟัง (m/s) = ความถี่เสียงจากแหล่งก าเนิด (Hz) = ความถี่เสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (Hz) = ± ±
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 30 จาก 33 ปรากฎการณ์คลื่นกระแทก (Shock wave) คือ ปรากฏการณ์แหล่งก่าเนิดเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วที่มากกว่าอัตราเร็วเสียงที่ปล่อยออกมา เสียงที่ดังมากจากคลื่นกระแทก เรียกกว่า ซอนิกบูม (Sonic boom) ซึ่งหน้าคลื่นกระแทกจะอยู่ ด้านหลังแหล่งก าเนิดเป็นรูปกรวย โดยอัตราส่วนระหว่างอัตราเร็วของแหล่งก าเนิดต่ออัตราเร็วเสียงในตัวกลาง เรียกว่า เลขมัค (Mach number) และมุมที่แนวหน้าคลื่นกระท ากับแนวการเคลื่อนที่ของแหล่งก าเนิด เรียกว่า มุมมัค (Mach angle) กรณีต้องการทราบระยะห่างระหว่างแหล่งก่าเนิดกับผู้ฟังขณะได้ยินเสียง เมื่อ = อัตราเร็วเสียงในอากาศ (m/s) = มุมมัค (องศา) = อัตราเร็วของแหล่งก าเนิด (m/s) = เวลาที่เสียงและแหล่งก าเนิด เคลื่อนที่ (s) Mach number = อัตราเร็วของแหล่งก าเนิด ต่ออัตราเร็วเสียงในตัวกลาง ℎ = sin = ℎ sin = ℎ = 1 ℎ เมื่อ ℎ = ความสูงของแนวการเคลื่อนของวัตถุถึงผู้ฟัง (m) = ระยะห่างระหว่างแหล่งก าเนิดกับผู้ฟังขณะได้ยินเสียง = มุมมัค (องศา) Mach number = อัตราเร็วของแหล่งก าเนิดต่ออัตราเร็วเสียงในตัวกลาง
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 31 จาก 33 ตัวอย่างที่ 41 เครื่องบินไอพ่นบินด้วยความเร็ว 2 มัค ถ้าขณะนั้น อัตราเร็วเสียงในอากาศเป็น 350 m/s 1. จงหาอัตราเร็วของเครื่องบิน 2. มุมระหว่างทิศการเคลื่อนที่ของเครื่องบินกับหน้าคลื่นกระแทก 3. มุมยอดกรวยของคลื่นกระแทก 4. ถ้าเครื่องบินบินสูงจากพื้นดิน 10 กิโลเมตร ผู้ฟังที่พื้นจะได้ยินเสียงเครื่องบินเมื่อ เครื่องบินอยู่ห่างผู้ฟัง เท่าใด 5. ผู้ฟังที่พื้นจะได้ยินเสียงเครื่องบินเมื่อเครื่องบินผ่านศีรษะไปแล้วกี่วินาที ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ................................................................................................................................. ...................................................................................... ......................................................................................................................................................................... .............................................. ................................................................................................................................................................................................................. ...... ....................................................................................................................................................................................................................... ตัวอย่างที่ 42 ชายคนหนึ่งยืนอยู่ใต้ทางบินของเครื่องบิน ที่บินเร็วกว่าเสียงด้วยความเร็วคงที่ในแนว ระดับ เขาพบว่าเมื่อเครื่องบินบินผ่านศีรษะในแนวดิ่งไปแล้วนาน 8.0 s ก็ได้ยินเสียงเครื่องบิน และ ขณะนั้นเขาวัดมุมเงยของเครื่องบินเป็นมุม 37o ถ้าอัตราเร็วเสียงในอากาศสม่ าเสมอเป็น 330 m/s 1. อัตราเร็วของเครื่องบินมีค่าเท่าใด 2. เครื่องบินบินด้วยเลขมัคเท่าใด 3. มุมยอดกรวยของคลื่นกระแทก 4. เครื่องบินบินสูงจากพื้นเท่าใด 5. ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นกระแทกท ามุมเท่าใดกับทิศการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ....................................................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................ ............................................... ................................................................................................................................................................................................................ ....... ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 32 จาก 33 แบบฝึกหัดที่ 5 1. รถไฟขบวนหนึ่งวิ่งด้วยความเร็ว 144 km/hour ได้เปิดหวูดซึ่งมีความถี่ 500 Hz ถ้าอัตราเร็วของ เสียงในอากาศเป็น 340 m/s จงหาความยาวคลื่นของเสียงหวูดด้านหน้าและด้านหลังรถไฟ ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... 2. รถไฟขบวนหนึ่งก าลังเคลื่อนเข้าสู่ชาลาสถานีด้วยอัตราเร็ว 10 m/s พร้อมทั้งเปิดหวูดซึ่งมีความถี่ 100 Hz รถยนต์คันหนึ่งก าลังวิ่งสวนทางกับรถไฟบนถนนขนานกับรางรถไฟด้วยอัตราเร็ว 30 m/s จงหาความถี่ปรากฏ ของเสียงหวูดต่อคนขับรถยนต์คันนั้น (ก าหนดให้อัตราเร็วเสียงในอากาศมีค่า 330 m/s) ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 3. รถจักรยานยนต์และรถบรรทุกก าลังเคลื่อนที่เข้าหากัน คนขับรถบรรทุกจึงบีบแตรท าให้เกิดเสียงที่มี ความถี่ 500 Hz หากรถจักรยานยนต์มีอัตราเร็ว 15 m/s และรถบรรทุกมีอัตราเร็ว 30 m/s จงหาความถี่ของเสียงที่คนขับรถจักรยานยนต์ได้ยิน (ก าหนดให้อุณหภูมิขณะนั้นเป็น 15o C) ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 4. เรือก าลังแล่นออกจากหน้าผาด้วยความเร็ว 40 เมตร/วินาที เมื่อเรือเปิดหวูดความถี่ 500 Hz คน บนเรือจะได้ยินเสียงสะท้อนจากหน้าผาด้วยความถี่เท่าใด (อัตราเร็วเสียงในอากาศ = 340 m/s) ..................................................................................................................................................... .................................................................. ............................................................................................................................................................................................. .......................... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. ..........................................................................................
เอกสารประกอบการเรียนรู้ เรื่อง เสียง (Sound) วิชาฟิสิกส์ 4 (ว32204) หน้า 33 จาก 33 5. ค้างคาวตัวหนึ่งบินเข้าหาก าแพงด้วยความเร็ว 20 m/s ส่งเสียงร้องด้วยความถี่ 20,000 เฮิรตซ์ ตลอดเวลา ถ้าขณะนั้นอากาศมีอุณหภูมิ 15o C ค้างคาวได้ยินเสียงสะท้อนจากก าแพงมีความถี่เท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... 6. รถยนต์ A และ B เคลื่อนที่อยู่บนถนนตรงเส้นเดียวกัน เมื่อคนขับรถยนต์ A บีบแตร เหตุการณ์ในข้อใดที่คนขับรถยนต์ B จะได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงขึ้นมากที่สุด ก. รถทั้ง 2 คัน เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่ากัน และก าลังเคลื่อนที่ออกห่างจากกัน ข. รถทั้ง 2 คัน เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่ากัน และก าลังเคลื่อนที่เข้าหากัน ค. รถยนต์ A เคลื่อนที่เข้าหารถยนต์ B ที่หยุดนิ่ง ง. รถยนต์ B เคลื่อนที่เข้าหารถยนต์ A ที่หยุดนิ่ง 7. เครื่องบินมีอัตราเร็ว 1.25 มัค จะท าให้มุมระหว่างหน้าคลื่นกระแทกกับแนวการเคลื่อนที่ของ เครื่องบินเป็นเท่าใด ............................................................................................................................. .......................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .................................................. ............................................................................................................................................................................................................. .......... ....................................................................................................................................................................................................................... … จบ … จบแล้ว ฉลอง !!