ธรรมชาติทางฟิสิกส์

เ รื่ อ ง ธ ร รมชาติทางฟิสิ ก ส์ วิวิ วิวิชาฟิฟิฟิฟิสิสิ สิสิกส์ส์ ส์ส์ คณะผู้จัดหนังสืออิเล็กทรอนิกส์ นักศึกษาสาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์แ ร์ ละเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏสงขลา

คำ นำ ก หนังสืออิเล็กทนอนิกส์ (E-book) เล่มนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชาฟิสิกส์ มี เนื้อหาเกี่ยวกับเรื่องธรรมชาติทางฟิสิกส์มีวัตถุประสงค์จัดทำ ขึ้นเพื่อให้ผู้ที่ สนใจศึกษา ได้ศึกษาเกี่ยวกับเรื่องงธรรมชาติทางฟิสิกส์ซึ่งผู้จัดทำ ได้จัดทำ เนื้อหาไว้ในรายงานทั้งหมด ผู้จัดทำ หวังเป็นอย่างยิ่งว่ารายงานเล่มนี้จะเป็น ประโยชน์ต่อผู้ที่สนใจจะศึกษาเป็นอย่างยิ่ง หากหนังสือเล่มนี้ผิดพลาดประการใด ผู้จัดทำ ขออภัยมา ณ โอกาสนี้ คณะผู้จัดทำ

เรื่อง หน้า สารบัญ ข คำ นำ ก สารบัญ ข 1.1ธรรมชาติของฟิสิกส์ 1-2 1.1.1การค้นคว้าหาความรู้ทรู้างฟิสิกส์ 3 1.1.2.พัฒนาการของหลักการ 4 และแนวคิดทางฟิสิกส์ 1.1.3. ผลของพัฒนาการทางฟิสิกส์ที่มีต่อการแสวงหา 5-7 ความรู้ใรู้หม่และการพัฒนาเทคโนโลยี 1.2 การวัดและการบันทึกผลการวัดปริมาณ 8-9 ทางฟิสิกส์ 1.2.1 ระบบหน่วยระหว่างชาติ 10-11 1.2.2 คำ อุปสรรค 12 1.2.3 สัญญากรณ์วิทยาศาสตร์ 13 1.2.4 เลขนัยสำ คัญ 14

ความต้องการในการแสวงหาความรู้เรู้พื่อความเข้าใจธรรมชาติด้วย เหตุผลมากกว่า ความเชื่อ ว่าปรากฏการณ์ธรรมชาติเกิดจากการกระทำ ของ เทพเจ้า หรือรืภูติผีปีศาจนำ ไปสู่การศึกษาเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์ธรรมชาติ ด้วยเหตุและผล โดยในยุคกรีกรี โบราณ เรียรีกการศึกษาหาความรู้ทรู้างด้านนี้ ว่า ปรัชรัญาธรรมชาติ(naturalphilosophy)ซึ่งต่อมาเรียรีกว่า วิทยาศาสตร์ (science) โดยแขนงหน่ึ่งของวิชานี้คือฟิสิกส์ (physics) ที่มาจากคำ ในภาษา กรีกรี ซึ่งมีความหมายว่า ธรรมชาติ ธรรมชาติ และพัฒนาการทางฟิสิกส์ ธรรมชาติของฟิสิกส์ ฟิสิกส์ในยุคแรกๆ นั้นให้ความสำ คัญ เก่ียวกับ การศึกษา ปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในธรรมชาติ ที่สัมพันธ์กับ การดำ รงชีวิต เช่น การเปลี่ยนแปลงของฤดูเพื่อใช้เตรียมการเพาะปลูกการเคลื่อนที่ของ ดวงดาวเพื่อใช้บอกทิศสำ หรับการเดินทางเพื่อสำ รวจสถานที่ใหม่ ๆ หรื่ออขยายอาณานิคม การผ่อนแรงเพื่อ ใช้ในการขนย้ายสิ่งของและ การก่อสร้าง เป็นต้น 1

การศึกษาทางฟิสิกส์ทำ ให้เกิดการสร้างสิ่งประดิษฐ์ที่เป็น นวัตกรรมใหม่ๆเพื่อทำ ให้การดำ รงชีวิตดียิ่งขึ้น นำ ไปสู่การ เปลี่ยนแปลงทางเศรษฐกิจและ สังคมท่ีสำ คัญในอดีต เช่น ความรู้ เกี่ยวกับ ความร้อน นำ สู่การพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำ ที่ทำ ให้การปฏิวัติ อุตสาหกรรมที่เปลี่ยนระบบการผลิตสินค้าจากแรงงาน มนุษย์เป็น เครื่องจักรกล ที่สามารถผลิตสินค้าได้ปริมาณมากในเวลาท่ี่น้อยลง นอกจากนี้การศึกษา ปรากฏการณ์ธรรมชาติทางฟิสิกส์ทำ ให้เกิดการ ค้นพบแนวคิดและสิ่งใหม่ๆ เช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กัมมันตภาพรังสี ปฏิกิริยานิวเคลียร์ และอนุภาคมูลฐาน นำ มาซึ่งการสร้างและพัฒนา เทคโนโลยีในการดำ รงชีวิตปัจจุบัน ในการหาคำ อธิบายเกี่ยวกับปรากฎการณ์ในธรรมชาติกับฟิสิกส์จึง ให้ความสำ คัญเกี่ยวกับ การทำ การทดลองเพื่อเก็บ รวบรวมข้อมูล วิเคราะห์และสรุปผลจนได้มาซ่ึ่งคำ อธิบายที่มีเหตุผลและ มีหลักฐาน เชิงประจักษ์เป็นผลให้มีการสร้างและพัฒนาเครื่องมือวัดที่ใช้สำ หรับ การสังเกตและเก็บรวบรวมข้อมลู เช่น กล้องโทรทรรศน์เพื่อใช้ใน การสังเกตดวงดาวของ กาลิเลโอ (Galileo) บารอมิเตอร์เพื่อใช้วัด ความดันบรรยากาศของทอร์ริเชลลี (Torricelli) เป็นต้น 2

แนวทางที่หน่ึ่ง (แนวทางโดย ประสบการณ์) แนวทางที่สอง (แนวทางโดยทฤษฎี) 1.1.1การค้นคว้าหาความรู้ทางฟิสิกส์ แนวทางการได้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ หรือ ฟิสิกส์ ได้มาจากการสังเกต การบันทัึก การทดลอง การวิเคราะห์ การสรุปผล -ใช้ความคิดสร้าร้งสรรคความรู้ใรู้หม่ โดยอาศัย ข้อมูลจากความรู้เรู้ดิม -สร้าร้งแบบจำ ลองทางความคิด (หรือรืทฤษฎีหรือรืข้อสรุป) ขึ้นใหม่ 3

พัฒนาการของหลักการและแนวคิดทางฟิสิกส์มีพื้นฐานจากการสะสม ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการทดลองตั้งแต่ในอดีตถึงปัจจุบันซึ่งในบางครั้ง ได้นำ ข้อมูลเหล่านั้นมาพิจารณาเพิ่มเติมจากการพัฒนาเคร่ือร่ืงมือวัดท่ี่มีความ ละเอียดมากยิ่งขึ้นหรือรืนำ มาตีความหมายใหม่จากมุมมองที่เปลี่ยนไป เนื่องจากมีการพัฒนาทฤษฎีหลักการหรือรืกฎขึ้นมาใหม่ทำ ให้ได้คำ อธิบายที่ เป็นความรู้ใรู้หม่ 1.1.2.พัฒนาการของหลักการ และแนวคิดทางฟิสิกส์ ในบางครั้งฟิสิกส์จำ เป็นที่จะต้องเผชิญกับแรงกดดันจากสังคม ในการ นำ เสนอแนวคิดใหม่ที่ขัดเเย้งความเชื่อเดิมของคนส่วนใหญ่ในสังคมดังเช่นใน กรณีการพัฒนาแนวคิดที่โต้เเย้งกับความเชื่อ ดั้งเดิมที่คนส่วนใหญ่ในยุคนั้น เชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของเอกภพที่มีดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์แ ร์ ละดาวเคราะห์ อื่นๆโคจรรอบโลกทำ ให้กาลิเลโอหนึ่งในนักวิยาศาสตร์ที่ ร์ ที่พยายามพิสูจน์ว่าโลก โคจรรอบดวงอาทิตย์ถูกคิดค้น และต่อต้านจากกลุ่มคนที่ไม่เห็นด้วยและห้าม เผยแพร่เร่อกสารทั้งหมดที่เขาเขียน ขึ้นก่อนหน้านี้จนเมื่อเวลาผ่านไปมีนักฟิสิกส์ หลายๆคนได้ค้นพบและเผยแพร่ข้ร่ ข้อมูลที่สนับสนุนแนวคิดดังกล่าวเพิ่มมากขึ้น จนทำ ให้ในปัจจุบันนี้คนในสังคมส่วนใหญ่ยอมรับรัว่าแนวคิดเรื่องโลกเป็น ศูนย์กลางของเอกภพนี้เป็นความเชื่อที่ไม่ถูกต้อง 4

ส่วนหนึ่งของความรู้เรู้คมีเมีก่ี่ยก่ี่วกับกั โครงสร้าร้งอะตอม พันพัธะเคมี อาศัยพื้นพื้ฐาน จากฟิสิกส์ อะตอมและฟิสิกส์นิวเคลียลีร์ นอกจากนี้เทคนิคและเครื่อรื่งมือมืต่าต่งๆที่ พัฒพันาความรู้ทรู้างฟิสิกส์ยังยันำ มาใช้ศึกษาทางเคมีด้มี ด้วย เช่น การใช้รังรัสีเอกซ์หา เลขอะตอมของธาตุกตุารใช้เมสสโตรกราฟหาไอโซโทป ของธาตุกตุารใช้ สเปกโตรมิเมิตอร์วิ ร์ เวิคราะห์ธาตุรตุวมทั้งทั้ใช้ความรู้ทรู้างฟิสิกส์สร้าร้งเครื่อรื่งวัดวัความนำ ไฟฟ้า ของสารละลายเครื่อรื่งวัดวัความเป็นกรด-เบสเป็นต้นต้ ส่วนหนึ่งของความรู้ชีรู้ ชีววิทยาอาศัยความรู้ฟิรู้ ฟิสิกส์ในการศึกษาเช่น ปรากฏการณ์การเคลื่อนย้ายประจุในระดับเซลล์ การถ่ายโอน พลังงาน การลำ เลียงน้ำ ในต้นไม้ การสังเคราะห์ด้วยแสงในส่วนของเคร่ือร่ืงมือมีการใช้ความรู้ทรู้างฟิสิกส์ สร้าร้งเคร่ือร่ืงมือต่างๆเพื่อใช้ศึกษาในทางชีววิทยา เช่น กล้องจุลทรรศน์ทั้ง กรณีกล้องจุลทรรศน์แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเครื่องควบคุม แสงสว่างเครื่องควบคุมอุณหภูมิ เป็นต้น 1.1.3. ผลของพัฒนาการทางฟิสิกส์ที่มีต่อการ แสวงหาความรู้ใหม่และการพัฒนาเทคโนโลยี พัฒนาการทางฟิสิกส์นอกจากมีผลต่อการแสวงหาความรู้ใรู้หม่ทางฟิสิกส์ยังมี ผลต่อการแสวงหาความรู้ใรู้หม่ทางวิทยาศาสตร์ส ร์ าขาอื่นๆและการพัฒนา เทคโนโลยีได้อย่างต่อไปนี้ เคมี เคมี ชีววิทยา 5

เริ่มจากใช้ความรู้ฟิรู้ ฟิสิกส์สาขากลศาสตร์แ ร์ ละความร้อร้นปรับรั ปรุง ประสิทธิภาพของเครื่องจักรไอนำ มาพัฒนาการสู่การประดิษฐ์ เครื่องจักรสันดาปภายในพัฒนาต่อมาเป็น เครื่องยนต์เเก๊สโซลีน เครื่องยนต์ดีเซล เคร่ือร่ืงจักรกังหันไอน้ำ พื้นฐาน การใช้ความรู้ฟิรู้ ฟิสิกส์สาขาไฟฟ้าและแม่เหล็กนำ ไปสู่การประดิษฐ์ เคร่ือร่ืงกำ เนิดไฟฟ้ารวมทั้งสิ่งต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตหรือรืการ ใช้พลังงานไฟฟ้าในลักษณะต่างๆตามมามากมาย การใช้ความรู้ฟิรู้ ฟิสิกส์เป็นพื้นฐานในการสร้าร้งอุปกรณ์สำ หรับรัเปล่ี่ยน พลังงานต่างๆอย่างที่ปรากฏในปัจจุบัน เช่น กังหันน้ำ และกังหันลม ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เซลล์เชื้อเพลิงเซลล์สุริยริะและเครื่อง ปฏิกรณ์นิวเคลียร์เ ร์ป็นต้น เทคโนโลยีด้านพลังงาน 6

เทคโนโลยีด้านสื่อสารโทรคมนาคม มีการพัฒนาเพิ่มขึ้นเป็นลำ ดับโดยเริ่มจากการใช้ความรู้ฟิรู้ ฟิสิกส์สาขา ไฟฟ้าแม่เหล็กประดิิษฐ์อุปกรณ์สื่ือสารระบบโทรเลขใช้ ระบบส่ง ข่าวสารในรูปของสัญญาณไฟฟ้าลวด ต่อมาพัฒนาเป็นโทรศัพท์ซึ่งมีพื้น ฐานมาจากความรู้ฟิรู้ ฟิสิกส์เกี่ยวกับการเกิดเสีียงและการเหนี่ยวนำ แม่ เหล็กไฟฟ้าทำ ให้เกิดการส่งสัญญาณเสียงไปตามสายโทรศัพท์หลังจากมี การสร้าร้งอุปกรณ์ส่งเเละรับรัคลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าได้สำ เร็จ ร็ จึงได้มีผลิตเเละ การพัฒนาเครื่องมือสื่อสารในรูปคลื่นวิทยุ เกิดการค้นพบความรู้ใรู้หม่ทางฟิสิกส์เพิิ่มข้ึ้นจนแยกได้เป็นอีกสาขาหน่ึ่ง ได้เเก่อิเล็กทรอนิกส์ความรู้จรู้ากฟิสิกส์สาขานี้ได้ใช้เป็นพื้นฐานในการ ประดิิษฐ์ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด เช่น หลอดสุญญากาศ สารก่ึึ่งตัวนำ ทรานซิสเตอร์ ไอซีี ไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งนำ ไปใช้ในการสร้าร้งอุปกรณ์สื่อสารที่สามารถ ส่งสัญญาณเสียงและ ภาพไปพร้อร้มกับสัญญาณคลื่นแม่เหล็อกไฟฟ้า เช่น โทรศัพท์ไร้สร้าย โทรทัศน์นอกจากนี้ความรู้ทรู้างอิเล็กทรอนิกส์ยังนำ ไปใช้ในการสร้้าร้้ง และพัฒนาเคร่ื่องวัดและเครื่องควบคุมต่างๆ รวมทั้งคอมพิวเตอร์ และหุ่นยนต์ 7

1.2 การวัดและการบันทึกผลการวัดปริมาณ ทางฟิสิกส์ ปริมริาณทางฟิสิกส์เป็นปริมริาณที่สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือ โดยตรงหรือรื โดยอ้อม ดังนั้นเครื่องมือวัดทางวิทยาศาสตร์ห ร์ รือรื ฟิสิกส์ จึงมีความจำ เป็นสำ หรับรัการวัคดังนี้ 2. แสดงผลการวัดแบบตัวเลข เช่น นาฬิกาจับเวลา , มิเตอร์ร ร์ ถยนต์ เป็นต้น ** เครื่องวัด ช่วยให้ได้มาซึ่งข้อมูลใหม่ ๆ ที่ต้องการ ** โดยทั่วไปเครื่องมือวัดจะแสดงผลการ วัด 2 แบบ คือ 1. แสดงผลการวัดแบบขีคสเกล เช่น ไม้บรรทัด , ไม้เมตร . สายวัด เป็นต้น การแสดงผลการวัด 1.เครื่องมือวัดช่วยทำ ให้เราสามารถวัดปริมริาณต่าง ๆ ที่ต้องการได้สะดวกรวดเร็ว ร็ และปลอดภัย 2.เครื่องมือวัดทำ ให้เราสามารถวัดปริมริาณต่าง ๆ ที่ประสาทการรับรัรู้ขรู้องมนุษย์ไม่สามารถตรวจสอบได้ โดยตรง 8

1.2 การวัดและการบันทึกผลการวัดปริมาณ ทางฟิสิกส์ การอ่านค่าวัดจากขีดสเกล เน้นจำ นวนตำ แหน่งทศนิยมที่อ่านได้จาก สเกลและปริมริาณอีกหนึ่ง เป็นยังไงบ้าง ยากไหมเอ๋ย ไปดูหัวข้อ สุดท้ายกันเลย 9

1.2.1 ระบบหน่วยระหว่างชาติ หน่วย (unit) คือช่ือที่ใช้กำ หนดปริมริาณเดิมใช้กันหลายระบบ ปัจจุบันองค์กรระหวา่งประเทศ ว่า ด้วยมาตรฐานเสนอให้ใช้ หน่วย ระบบเดียวกันเรียรีกว่า “ระบบหน่วยระหว่างชาติ” ( systeminternationalunits ) เรียรีกว่า หน่วยเอสไอ( SI unit) หน่วยฐาน (baseunit) เป็นหน่วยหลักของเอสไอมีทั้หมด 7 หน่วย ดังตาราง 10

หน่วยอนุพันธ์ (derivedunits) เป็นหน่วยซึ่งประกอบด้วยหน่วยฐาน หลายหน่วยมาเกี่ยวขอ้งกัน ในลักษณะการคูณหรือรืหารกันเช่น อัตราเร็ว ร็ (m/s) และ แรง (kg.m/s2 ) เป็นต้น หน่วยเสริมริ (supplementary units) เป็น หน่วยท่ีมีชื่อพิเศษมีอยู่ 2 หน่วย ดังนี้ 1. เรเดียน (radian,rad) คือมุมบนระนาบที่เกิดขึ้นระหว่างเส้นรัศรัมีของ วงกลมวงหนึ่งซ่ึ่งถูกรองรับรัด้วยเส้นโค้งของวงกลมท่ีมีความยาวเท่ากับรัศรัมี ของวงกลมนั้น 2. สเตอเรเดียน (steradian,sr) คือ มุมตัน ที่มีจุดยอดอยู่ที่จุดศูนย์กลางของ ทรง กลมซึ่งถูกรองรับรัด้วยผิวของทรงกลม ท่ีมีพื้นที่เท่ากับรัศรัมีของทรงกลม นั้นยกกำ ลังสอง 11

คำ อุปสรรค คำ อุปสรรค หมายถึงสัญลักษณ์ที่ใช้แทนเลขสิบยกกำ ลัง ( 10^+-n ) ที่ใช้เขียนไว้หน้าหน่วยเอสไอ เพื่อที่จะทำ ให้หน่วยนั้นใหญ่ขึ้นหรือรืเล็กลง มีผลให้เขียน ปริมริาณที่มีค่ามาก ๆ หรือรืค่าน้อย ๆ ได้กะทัดรัดรัเกิดความสะดวกและรวดเร็วร็ดังตาราง การแปลงหน่วย = 12 อุปสรรคตอนแรกตั้ง อุปสรรคที่เราจะเปลี่ยน

1.2.2สัญกรณ์วิทยาศาสตร์ 13 ในบางครั้งรั้ปริมริาณทางฟิสิกส์อาจมีค่ามากหรือรืน้อยกว่าหนึ่งมาก ๆ ปริมริาณที่มีตัวเลขหลายตัวจะเกิดความยุ่งยากในการนำ ไปใช้งานจึงนิยม เขียนตัวเลขในรูปการคูณของเลขยกกหลังที่มีฐานเป็นสิบและเลขชี้ กำ ลังเป็นจำ นวนเต็มมีรูปทั่วไปคือ A*10^n เมื่อ 1 ≤ A < 10และ n เป็น จำ นวนเต็มการเขียนปริมริาณแบบนี้เรียรีกว่าสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ (scientific notation) เช่น อัตราเร็ว ร็ แสงมีค่าประมาณ 300000000 เมตร ต่อวินาทีเขียนได้เป็น 3.00*108 เมตรต่อวินาที รัศรัมีอะตอมของ ไฮโดรเจนเท่ากับ 0.000000000053 เมตร เขียนได้เป็น 5.3*10−11 เมตร 1.2.3 ความไม่แน่นอนในการวัด

1.2.3 เลขนัยสําคัญ (Significant figure) เลขนัยสําคัญ คือ ปริมริาณที่ได้จากการวัดการทดลอง ปริมริาณนี้จะบ่งบอกถึงความ ละเอียดของ อุปกรณ์ ซึ่งมีผลต่อการเชื่อถือและการยอมรับรัผลของการทดลอง ( ค่าจริงริ+ ค่าประมาณ ) 14

บรรณานุกรม Krukird. (2564). ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์. (ออนไลน์). เข้าถึงได้จาก http://www.krukird.com/L01_1_61.pdf (วันที่ค้นหาข้อมูล : 7 มีนาคม 2566). Panyasociety. ฟิสิกส์-ธรรมชาติของฟิสิกส์. (ออนไลน์). เข้าถึงได้จาก https://citly.me/QqEkn (วันที่ค้นหาข้อมูล : 7 มีนาคม 2566). Obec. ฟิสิกส์ มัธยมศึกษาปีที่ 4 เล่ม 1 (ออนไลน์). เข้าถึงได้จาก http://academic.obec.go.th/textbook/web/images/book/1543039018_ example.pdf (วันที่ค้นหาข้อมูล : 8 มีนาคม 2566). iclass-study. ฟิสิกส์บทที่ 1 สรุป. (ออนไลน์). เข้าถึงได้จาก https://citly.me/LSOHf (วันที่ค้นหาข้อมูล : 8 มีนาคม 2566). 15 จบแล้ว เจ๋งสุดๆ ไปเลย

คณะผู้จัดทำ 1.นางสาวฟิรดาวส์ สะแลแม รหัสนักศึกษา 644153002 2.นางสาวเนตรชนก โตนวุฒิ รหัสนักศึกษา 644153006 3.นางสาวสารินีรินีดีเยาะ รหัสนักศึกษา 644153023 4.นางสาวสุไฮลา ดือราแม รหัสนักศึกษา 644153024 ชั้นปีที่ 2 สาขาวิชา ค.บ.ฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์แ ร์ ละเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏสงขลา 15

"ไม่มีอะไรพิเศษเกินกว่าจะเป็นจริงได้ หากเกิดไปตามกฎแห่งธรรมชาติ" ไมเคิล ฟาราเดน์(Michael Faraday)