เสียง PPT

แสดงวา่ กระสุนปื นนดั เดียวจะมีความเขม้ เสียงเท่ากบั 105–2
P
จาก I = 4πR2

105–2 = P
4π1002

P = 251 W

ดงั น้นั การยงิ ปื นแตล่ ะนดั เกิดกาลงั เสียงโดยเฉล่ียเท่ากบั 251 วตั ต์

100/193

ตัวอย่าง เม่ือวดั ระดบั เสียงที่ตาแหน่งห่างจากเครื่องบิน 30 เมตร อ่านค่าได้ 160 เดซิเบล ถา้ ยา้ ยตาแหน่งในการวดั เป็ นอีก
จุดหน่ึงจะอ่านค่าได้ 120 เดซิเบล ตาแหน่งใหม่ที่วดั ระดบั เสียงอยหู่ ่างจากเคร่ืองบินเป็นระยะเท่าไร
วธิ ีทา จากโจทยท์ ราบ β1 = 160 dB, R1 = 30 m และ β2 = 120 dB

จาก β = 10 log II0
หาความตา่ งระดบั ความเขม้ เสียง

β2 – β1 = 10 log II20 – 10 log II10
β2 – β1 = 10 log IIII2001 = 10 log II21

101/193

จาก I 1 เมื่อ P คงตวั
R2
R12 = 20 log RR21
จะได้ β2 – β1 = 10 log R12

120–160 = 20 log 3R02

–2 = log R302
10–2 = R302
R2 = 3,000 m

ดงั น้นั ตาแหน่งใหม่ท่ีวดั ระดบั เสียงอยหู่ ่างจากเคร่ืองบินเป็นระยะเท่ากบั 3,000 เมตร

102/193

เสียงท่ีจดั เป็นมลพษิ ทางสียงมีดงั น้ี
- เสี ยงท่ีมีความเข้มมาก ๆ อาจทาให้
หูหนวกได้ เช่น เสียงฟ้าผา่ เสียงเคร่ืองบินไอพน่
- เสียงที่มีความดังไม่มากแต่ได้ยินเป็ น
เวลานานหลายช่ัวโมง เช่น เสียงเครื่ องจักร
ในโรงงานอุตสาหกรรม บริเวณที่มีการก่อสร้าง
ถนนที่มีการจราจรหนาแน่น
- เสี ยงรบกวนที่ดังไม่มาก อาจไม่เป็ น
อนั ตรายต่อหูแต่จะมีผลกระทบทางด้านจิตใจ
อาจส่งผลตอ่ ความเครียดหรือทาใหไ้ ม่มีสมาธิ

103/193

ตารางแสดงระดบั ความเข้มเสียงจากแหล่งกาเนิดต่าง ๆ

แหล่งกาเนิดเสียง ระดบั ความเข้มเสียง ผลการรับฟัง
(เดซิเบล : dB)
การหายใจปกติ 10 แทบจะไม่ไดย้ นิ
การกระซิบแผว่ เบา 30 เงียบมาก
สานกั งานท่ีเงียบ 50 เงียบ
การพูดคุยธรรมดา 60 ปานกลาง
เครื่องดูดฝ่ นุ 75 ดงั
โรงงาน, ถนนท่ีมีการจราจรหนาแน่น 80 ดงั

104/193

ตารางแสดงระดบั ความเข้มเสียงจากแหล่งกาเนิดต่าง ๆ (ต่อ)

แหล่งกาเนิดเสียง ระดบั ความเข้มเสียง ผลการรับฟัง
(เดซิเบล : dB)
เครื่องเสียงสเตอริโอในหอ้ ง, เครื่องเจาะถนน 90 รับฟังบ่อย ๆ การไดย้ นิ
เครื่องตดั หญา้ 100 จะเสื่อมอยา่ งถาวร
ร้านอาหารผบั บาร์, การแสดงดนตรีคอนเสิร์ต 120
ฟ้าผา่ ระยะใกล้ ๆ 130 ไม่สบายหู
เครื่องบินไอพน่ กาลงั ข้ึนใกล้ ๆ 150 เจบ็ ปวดในหู
จรวดขนาดใหญ่กาลงั ข้ึนใกล้ ๆ 180 แกว้ หูชารุดทนั ที

105/193

เน่ืองจากเสียงท่ีมีระดับความเขม้ เสียงสูงเป็ นอนั ตรายต่อผูฟ้ ังที่อยู่ใกล้ องค์การอนามยั โลกไดก้ าหนดระดบั เสียง

เป็ นพิษหรือดงั เกินไปท่ี 85 เดซิเบลเอ และระดบั เสียงท่ีบุคคลทนรับฟังไดค้ ือ 120 เดซิเบลเอ สาหรับประเทศไทยกาหนด

ค่ามาตรฐานระดบั เสียงเฉลี่ย 24 ช่วั โมง ไวท้ ี่ 70 เดซิเบลเอ ตามประกาศคณะกรรมการสิ่งแวดลอ้ มแห่งชาติฉบบั ที่ 15
(พ.ศ. 2540) เรื่อง กาหนดมาตรฐานระดบั เสียงโดยทว่ั ไป กระทรวงมหาดไทยจึงไดอ้ อกประกาศเกี่ยวกบั ความปลอดภยั
ในการทางานในบริเวณท่ีมีเสียงดงั โดยมีเกณฑด์ งั ตาราง

ตารางประกาศของกระทรวงมหาดไทย เร่ืองความปลอดภัยเกย่ี วกบั เสียง

เวลาในการทางานต่อวนั (ชั่วโมง) ระดบั เสียงทล่ี ูกจ้างได้รับอย่างต่อเน่ืองต้องไม่เกนิ (เดซิเบล)
นอ้ ยกวา่ 7 91
7-8 90
มากกวา่ 8 80

106/193

การแก้ไขมลพษิ ทางเสียง

- หลีกเล่ียงบริเวณท่ีมีเสียงดงั หรือถา้ หากมีความจาเป็ น
ควรสวมอุปกรณ์ป้องกนั เสียง

- ไม่ดดั แปลงท่อไอเสียของยานพาหนะและควรดูแล
รักษาเครื่องยนตอ์ ยา่ งสม่าเสมอ

- สาหรับโรงงานอุตสาหกรรม โครงสร้างของโรงงาน
ควรใชว้ สั ดุเก็บเสียง การติดต้งั สปริงหรือยางเสริมที่จุดติดต้งั
เครื่องจักรจะช่วยลดเสียงของเครื่องจักรได้ หมั่นดูแลและ
บารุงรักษาเครื่องจกั ร

107/193

ตวั อย่าง ชายคนหน่ึงยืนอยตู่ าแหน่งท่ีมีระดบั เสียง 60 เดซิเบล ถา้ เขาใส่ที่ครอบหูซ่ึงดูดกลืนความเขม้ เสียงไดร้ ้อยละ 90

เขาจะไดย้ นิ เสียงท่ีระดบั ความเขม้ เสียงลดลงร้อยละเท่าไร 10 log II01

วธิ ีทา จาก β1 =

60 = 10 log I1
10–12
I1
6 = log 10–12

106 = I1
10–12

I1 = 10–6 W/m2

108/193

เม่ือใส่ท่ีครอบหูที่ดูดกลืนความเขม้ เสียงไดร้ ้อยละ 90 แสดงวา่ จะไดย้ นิ เสียงจริง 10%
10 10
จะได้ I2 = 100 I1 = 100 (10–6)

จาก I2 = 10–7 W/m2
= 10 log II02
β2

β2 = 10 log 10–7
10–12
β2 = 10 log 105

β2 = 50 dB

ระดบั เสียงลดลง β1–β2 ×100 = 60–50 ×100 = 17%
60
β1

ดงั น้นั ชายคนน้ีจะไดย้ นิ เสียงที่ระดบั เสียงลดลงร้อยละ 17

109/193

หูของมนุษย์แบ่งออกเป็ น 3 ส่วน คือ หูช้ันนอก
หูช้นั กลาง และหูช้นั ใน แต่ละส่วนจะมีหนา้ ท่ีแตกต่างกนั
ดงั น้ี

- หูช้นั นอกทาหนา้ ที่รับเและรวบรวมคล่ืนเสียง
- หูช้นั กลางทาหนา้ ท่ีส่งคล่ืนตอ่ เขา้ ไปยงั หูช้นั ใน
- หูช้ันในทาหน้าท่ีเปล่ียนสัญญาณเสี ยงให้อยู่
ในรู ปที่ สมองเข้าใจได้แล้วส่ งผ่านเส้นประสาทไปยงั

สมอง

110/193

กระดูกโกลน ท่อคร่ึงวงกลม เซลลป์ ระสาท
รับเสียง
กระดูกทงั่ คอเคลีย หหูชูช้ัน้ั นนใกนอลก(าinง(ne(exmrteeirdandra)leปeeaรarะr)ก)ปออรบยะดู่ถกว้ ัดอยจสบา่วดกน้วแสยกาใค้วบญัหหูเู2ขชส้่าอ่ไวงนปหู
กระดูกคอ้ น
แมไลดีละแ้กั เกษย่ือณคแอะกเคป้วล็ นหียโู ท(พcารoหcงhอนlาe้ากaท)า่ีรศแับทละ่ีเภสทาีย่องใคนจรา่มึงกีวกภงรกาะยลดนมูกอ3กทชเ่อิ้นมต่ือไ้งั เดฉสแ้าียกง่
ช่องหู เกซด่ึิรงนกะทนัดาูแกงลมคะ้าอกถนึนังอหทยู ู่ลชาหิักดษนแณน้าทบะ่ีปขกรอับับงแกใกบา้รวหทหูทรู ่ีกโงคตรว้งัะจขดะอูกทงโราก่าหลงนกน้ามยทีฐแ่ีเปาล็นะ

ชกว่อารงเปรคิับดลช่ืเอส่อนียงไงทหแ่ีตวลข่อ้วอไรงปวศยีบรงั ษรหะวูชมส้ัน่วคในลนค่ืนอแเเสลคีะยลกงียสรเปะ่ง็ นดตทูก่อ่อทไขั่งปดทยคางั ลหชา้ น่อยร้างูทปหีู่
สหส่ว่งอนตยป่อโแลขรา่ยงสขภ่ันอางสชยะ่อใเทนงืหอคนูจอะขเมอคีเงยลเ่ืสอี ยีแยมงกี ขไว้ ปอหยงู ซงัเห่ึงูเชลป้นั็วนใทเนี่ ม้ือนี เเซอยื่อกลเจลา์็กรั นบๆ้ี
ทกย่ีถงัาทูกราดสหึง่ันนใสหา้ ทะ้ตี่ปเึงทรเืหอับมนคืวอเานมมห่ือดนเั ส้าอี ยกางกลสาอศ่งภผเา่ามยนื่อในมเสใาีหยยง้เังทเคด่าิลกนบัอทคเาควงลาไมียปดจถนัะึง
ใบหู เยอื่ แกว้ หู โพรงอากาศ เทอย่ือากแใาหกศว้ ขภหอาูจงยะเนหทอาลใกวหทโ้เยดี่อ่ือยยแอู่ใกานศ้วคหัยลทูสอ่อันเทคแ่ีตลลิดียว้ ตส่อั่นงกตแ่ับอลพโะพลแงัรปงงาลอนงาเกสปาี็ยนศง

ไสหปัญายกงัญหคาูชวณ้นาั มกไดลฟัานฟงไ้ามส่เทัญ่าญกันาณจะไทฟาฟใ้หาจ้หะูอถ้ือูกแสล่ งะไไปดย้ ังินเเซสลียลง์
ไปมร่ชะดัสเจาทนและส่งต่อไปยงั สมองเพ่ือรับรู้การได้ยินและ
หูช้นั นอก หูช้นั กลาง หูช้นั ใน
แปลขอ้ มูลใหเ้ ราเขา้ ใจวา่ เสียงที่ไดย้ นิ เป็นเสียงอะไร

**คลิกที่ เพ่ือใหข้ อ้ ความปรากฏ 111/193

(หนงั สือเรียนหนา้ 114)

112/193

1. ความเขม้ เสียงมีความสัมพนั ธ์กบั ระยะห่างระหวา่ งแหล่งกาเนิดเสียงกบั ผฟู้ ังอยา่ งไร

ความเขม้ เสียงจะแปรผกผนั กบั ระยะห่างระหวา่ งผฟู้ ังกบั แหล่งกาเนิดเสียงยกกาลงั สอง ดงั สมการ
P
I= 4πR2

2. เสียงที่ไดย้ ินจากแหล่งกาเนิดเสียงท่ีมีอตั ราการให้พลงั งานต่างกนั ณ ตาแหน่งห่างจากแหล่งกาเนิดน้ันเท่ากนั
จะแตกตา่ งกนั หรือไม่ อยา่ งไร
ส่งผล เพราะความเขม้ เสียงเป็ นตวั แปรที่ข้ึนกบั กาลงั เสียง (P) และระยะห่างระหวา่ งแหล่งกาเนิดเสียงกบั ผฟู้ ัง (R)
ดงั สมการ P
I= 4πR2

ซ่ึงกาลงั เสียง คือ พลงั งานเสียงที่ปลอ่ ยออกมาจากแหล่งกาเนิดเสียงต่อหน่ึงหน่วยเวลา ดงั สมการ
P = Wt
ดงั น้นั ถา้ พลงั งานเสียงมีค่าเปล่ียนแปลงไป จะทาใหค้ วามเขม้ เสียงมีคา่ เปลี่ยนแปลงตามไปดว้ ย
113/193

3. เม่ือนกั เรียนอยใู่ นสภาวะท่ีเป็นมลพิษทางเสียงจะมีวธิ ีการแกป้ ัญหาอยา่ งไร
1. หลีกเลี่ยงหรือไม่เขา้ ใกลแ้ หล่งกาเนิดเสียงท่ีดงั มาก ๆ
2. ควบคุมเสียงไม่ใหเ้ สียงดงั เกินมาตรฐานท่ีกาหนด
3. สวมใส่อุปกรณ์ลดเสียงเมื่อจาเป็นตอ้ งอยใู่ นบริเวณที่มีเสียงดงั มาก ๆ เป็นเวลานาน ๆ

4. เสียงดงั ที่สุดที่หูของมนุษยส์ ามารถรับฟังไดโ้ ดยไม่เกิดอนั ตรายตอ่ หูมีระดบั ความเขม้ เสียงเท่าไร
องคก์ ารอนามยั โลกไดก้ าหนดวา่ ระดบั ความเขม้ เสียงท่ีเป็ นอนั ตราย คือ เสียงที่มีความดงั เกินกวา่ 85 เดซิเบล หรือ

ความเขม้ เสียงมากท่ีสุดท่ีหูมนุษยส์ ามารถทนฟังไดม้ ีคา่ ความเขม้ เท่ากบั 1 วตั ตต์ ่อตารางเมตร

114/193

5. หูส่วนใดทาหน้าที่รับเสียง และถ้าได้ยินเสียงดัง
มากเกินไป หูส่วนใดจะไดร้ ับผลกระทบ

หูช้ันนอกที่บริ เวณเย่ือแก้วหู เน่ืองจากเย่ือแก้วหู
จะถ่ายทอดความส่ันสะเทือนของเสียงไปยงั กระดูกคอ้ น
กระดูกทงั่ และกระดูกโกลน ซ่ึงถา้ ไดย้ ิงเสียงที่ดงั มาก
เกินไปอาจทาให้เย่ือแก้วหูเกิดการส่ันพอ้ งจนอาจเกิด
การฉีกขาดได้

115/193

เสียงดนตรีเกิดจากการรวมกนั ของคลื่นเสียงอย่างมีระเบียบ ทาให้เสียงที่ไดย้ ินมีความไพเราะน่าฟัง ซ่ึงแตกต่าง
จากเสียงรบกวนที่คล่ืนเสียงไม่เป็นระเบียบ ดงั รูป

ความดัน เวลา

เสียงดนตรี

ความดัน เวลา
116/193
เสียงรบกวน

เสียงดนตรีเป็ นเสียงท่ีถูกสร้างข้ึนโดยเคร่ืองดนตรี ซ่ึงเกิดจากการส่ันของตวั กลางที่ถูกรบกวนด้วยวิธีต่าง ๆ กนั
เช่น ดีด สี ตี เป่ า เครื่องดนตรีแตล่ ะชนิดจะใหล้ กั ษณะของคลื่นเสียงท่ีแตกต่างกนั ออกไป ดงั รูป

เปี ยโน ไวโอลิน
ทรัมเป็ ต
แซกโซโฟน
117/193

การเกิดเสียงของเคร่ืองเป่ าจาพวกขลุ่ย เสียงจะเกิดจาก

การสั่นของลาอากาศในกระบอกซ่ึ งใช้หลักการเดียวกับ
การส่ันพอ้ งของเสียงในท่อหลายเปิ ด สามารถเปล่ียนระดบั สูงต่า
ของเสียงไดโ้ ดยเปลี่ยนแปลงความยาวของลาอากาศในกระบอก

โดยใชน้ ิ้วมือปิ ด-เปิ ดตามช่องของขลุย่
การเกิดเสียงของเครื่ องสาย เช่น กีตาร์ จะใช้หลักการ

เดียวกบั คลื่นนิ่งในเส้นเชือกปลายตรึง เม่ือดีดสายกีตาร์จะทาให้
เกิดคลื่นนิ่งและเกิดเสียงข้ึน สามารถเปล่ียนระดับสูงต่าของ
เสียงไดโ้ ดยการเปลี่ยนแปลงความยาวสายกีตาร์โดยใช้นิ้วมือ
กดสายตามตาแหน่งที่ตอ้ งการ

118/193

ระดับสูงตา่ ของเสียง (pitch) ใชบ้ อกความสูงและต่าของเสียงซ่ึงข้ึนอยกู่ บั ความถ่ีเสียง โดยเสียงสูงเป็นเสียงที่มีความถี่
มาก และเสียงต่าเป็นเสียงท่ีมีความถ่ีนอ้ ย

ระดบั เสียงดนตรี ตารางแสดงการแบ่งระดบั สูงต่าของเสียงดนตรีทางวทิ ยาศาสตร์ B (ที) Cʹ (โด)
ความถ่ี (Hz) C (โด) D (เร) E (มี) F (ฟา) G (ซอล) A (ลา) 480 512
256 288 320 341 384 427
ระดบั เสียงดนตรี B (ที) Cʹ (โด)
ความถี่ (Hz) ตารางแสดงการแบ่งระดบั สูงต่าของเสียงในเครื่องดนตรีสากล 439.9 523.2
C (โด) D (เร) E (มี) F (ฟา) G (ซอล) A (ลา)
261.6 293.7 329.7 349.2 392.0 440.0

119/193

พิจารณาการแบ่งระดบั สูงต่าของเสียงดนตรีทางวทิ ยาศาสตร์

ระดบั เสียงดนตรี C (โด) D (เร) E (มี) F (ฟา) G (ซอล) A (ลา) B (ที) Cʹ (โด)

ความถี่ (Hz) 256 288 320 341 384 427 480 512

เสียง Cʹ มีความถี่เป็ น 2 เท่าของเสียง C และ เสียงดนตรีพ้ืนเมืองของแต่ละชาติ
เสียง Dʹ, Eʹ, Fʹ, Gʹ, Aʹ และ Bʹ ก็จะมีความถี่เป็ น มีการแบ่งระดบั สูงต่าของเสียงแตกต่างกนั
2 เท่าของเสียง D, E, F, G, A และ B เช่นกนั
และถา้ พิจารณาเสียง Cʹʹ จะมีความถี่เป็ น 2 เท่าของ จึงทาใหเ้ สียงดนตรีแต่ละชาติ
เสียง Cʹ และมีความถี่เป็น 4 เท่าของเสียง C ซ่ึงเสียง
โน้ตคู่ระหว่าง C กบั Cʹ และ Cʹ กบั Cʹʹ จะเรียกว่า มีเอกลกั ษณ์แตกต่างกนั

คู่แปด (octave)

120/193

คุณภาพเสียง (sound quality) คือ เสียง
ที่มีลักษณะเฉพาะที่ทาให้แยกประเภ ท
ของเสียงจากแหลง่ กาเนิดที่แตกต่างกนั ได้

โดยทั่วไปแหล่งกาเนิ ดเสี ยงทาให้
เกิดเสียงไดห้ ลายความถ่ี โดยแอมพลิจูดหรือ
ความเขม้ ของเสียงแต่ละความถี่แตกต่างกนั
เมื่อคลื่นเสียงเหล่าน้ันซ้อนทบั กันจะทาให้
เกิดคล่ืนเสียงท่ีมีลกั ษณะเฉพาะได้

121/193

พิจารณาคลื่นเสียงที่มีความถ่ีแตกต่างกนั จากแหล่งกาเนิดมากกว่า 2 แหล่ง เม่ือคล่ืนเสียงเกิดการซ้อนทบั กนั จะให้
คลื่นลพั ธ์ท่ีมีลกั ษณะดงั รูป

f f f
2f 2f 2f
คลื่นลพั ธ์ คลื่นลพั ธ์ 3f
คล่ืนลพั ธ์
แบบที่ 1 แบบที่ 2
แบบท่ี 3
122/193

คล่ืนเสียงที่ออกมาจากเคร่ืองดนตรีหรือแหล่งกาเนิดต่าง ๆ
จะมีความถี่หลายคา่ เกิดข้ึนพร้อมกนั

- ความถี่ต่าสุดที่เกิดจากแหลง่ กาเนิด เรียกวา่ ความถ่มี ูลฐาน
- ความถ่ีค่าอ่ืน ๆ ที่เป็ นจานวนเท่าของความถ่ีมูลฐาน
เรียกวา่ ฮาร์มอนิก
เม่ือแหล่งกาเนิดเสียงเกิดการสั่นจะเกิดฮาร์มอนิกหลายค่า
ออกมาพร้อม ๆ กัน โดยความเข้มเสียงของแต่ละฮาร์มอนิก
จะแตกต่างกนั
เม่ื อค ลื่ นเ สี ยง แ ต่ล ะ ฮา ร์ มอ นิ กร วมกัน จะ ท าใ ห้เกิ ดเสี ย ง
ที่แตกต่างกนั เป็นลกั ษณะเฉพาะของแหล่งกาเนิดน้นั

123/193

(หนงั สือเรียนหนา้ 117)

124/193

1. นกั เรียนคิดว่า เครื่องดนตรีต่างชนิดกนั เล่นโน้ตตวั เดียวกนั เสียงที่นักเรียนไดย้ ินจะมีความถี่แตกต่างกนั หรือไม่
อยา่ งไร
ไม่แตกตา่ งกนั เพราะโนต้ ดนตรีตวั เดียวกนั มีความถ่ีเสียงเท่ากนั หรือมีระดบั สูงต่าของเสียงเท่ากนั

2. ในการแบ่งระดบั สูงต่าของเสียงดนตรีทางวิทยาศาสตร์ เสียงของโนต้ Cʹ มีความถ่ี 512 เฮิรตซ์ ซ่ึงมีค่าเป็ น 2 เท่า
ของโนต้ C เสียงของโนต้ Cʹʹ จะมีความถี่เท่าไร และมีค่าเป็นก่ีเท่าของโนต้ C

เสียง Cʹʹ เป็ นคู่แปดของเสียง Cʹ จึงมีความถี่เป็ น 2 เท่าของเสียง Cʹ ซ่ึงมีค่าเท่ากบั 1,024 เฮิรตซ์ และมีค่าเป็ น 4 เท่า
ของเสียง C

3. นกั เรียนคิดวา่ กล่องหรือโพรงท่ีมกั เป็ นส่วนประกอบของเครื่องดนตรีประเภทเครื่องสาย เช่น กีตาร์ ไวโอลิน ซอ

มีประโยชนอ์ ยา่ งไร

ช่วยใหเ้ สียงเกิดการสั่นพอ้ งภายในท่อ ทาใหเ้ สียงดงั ชดั เจนมากข้ึน 125/193

4. เหตุใดนกั เรียนจึงสามารถแยกแยะเสียงพดู ของเพื่อนแตล่ ะคนได้
เนื่องจากเสียงของเพื่อนแต่ละคนมีคุณภาพเสียงแตกต่างกนั ซ่ึงเกิดจากปัจจยั ท่ีส่งผลต่อเสียงของแต่ละบุคคล เช่น

ขนาดตวั ท่ีตา่ งกนั ขนาดคอท่ีต่างกนั มดั กลา้ มเน้ือที่ต่างกนั โพรงจมูกที่ตา่ งกนั ทาใหเ้ สียงของแตล่ ะคนไม่เหมือนกนั

5. เสียงที่แตกตา่ งกนั ของเครื่องดนตรีแต่ละประเภทเกิดข้ึนไดอ้ ยา่ งไร
เกิดจากคุณภาพเสียงของเคร่ืองดนตรี เนื่องจากลกั ษณะของแหล่งกาเนิดของเครื่องดนตรีแต่ละชนิดแตกต่างกนั

เช่น เคร่ืองดนตรีประเภทสายอาศัยการส่ันสะเทือนของสายที่ถูกดีด เคร่ืองดนตรีประเภทเป่ าอาศัยการส่ันพอ้ ง
ในท่อปลายเปิ ด เคร่ืองดนตรีประเภทตี อาศัยการส่ันสะเทือนท่ีถูกตี และลักษณะของเครื่องดนตรีเองก็ส่งผล
ทาใหเ้ กิดเสียงที่ไม่เหมือนกนั อีกดว้ ย

126/193

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ (doppler effect) เกิดข้ึนเมื่อแหล่งกาเนิดเสียงหรือผูฟ้ ังเคล่ือนที่ ความถ่ีที่ผูฟ้ ังได้ยิน
จะเปล่ียนแปลงไปจากความถ่ีจริงของแหล่งกาเนิดเสียง

127/193

(หนงั สือเรียนหนา้ 118) 128/193

กจิ กรรมท่ี 3.5 ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์

สรุปผลการทดลอง

เมื่ อใช้ไม้ปลายแหลมจิ้ มบนผิวน้ าที่ ตาแหน่ งเดิ มจะเกิ ดหน้าคล่ื น
วงกลมท่ีมีระยะห่างสม่าเสมอ แต่เม่ือเล่ือนตาแหน่งของไมป้ ลายแหลม
ไปด้านขวาด้วยความเร็วคงตัว หน้าคล่ืนด้านขวาจะมีลักษณะชิ ดกัน
มากกว่าด้านซ้าย ส่งผลให้คล่ืนด้านขวามีความยาวคล่ืนน้อยลงและ
มีความถ่ีมากข้ึน ส่วนคล่ืนดา้ นซา้ ยจะมีความยาวคล่ืนมากข้ึนและมีความถี่
นอ้ ยลง

**คลิกท่ี เพื่อใหข้ อ้ ความปรากฏหรือซ่อนขอ้ ความ

คาถามท้ายกจิ กรรม

1. เมื่อนักเรียนใชไ้ มป้ ลายแหลมจิ้มบนผิวน้าท่ีตาแหน่งเดิม หน้าคลื่นมีลกั ษณะ
อยา่ งไร
เกิดหนา้ คล่ืนวงกลมท่ีมีระยะห่างสม่าเสมอแผอ่ อกไปรอบ ๆ ไมป้ ลายแหลม

2. เม่ือเปล่ียนตาแหน่งของไมป้ ลายแหลม หน้าคล่ืนมีลกั ษณะแตกต่างจากเดิม
หรือไม่ อยา่ งไร
แตกต่างจากเดิม โดยเมื่อเลื่อนไมป้ ลายแหลมไปดา้ นขวา หน้าคลื่นดา้ นขวา

(ดา้ นหนา้ ไมป้ ลายแหลม) จะชิดกนั มากข้ึน ส่วนหนา้ คลื่นดา้ นซ้าย (ดา้ นหลงั ไม้
ปลายแหลม) จะห่างกนั มากข้ึน

129/193

กรณที ี่ 1 แหล่งกาเนิดเสียงเคล่ือนที่ ด้านหน้า
แหล่งกาเนิด
ด้านหลงั หนา้ คลื่นชิดกนั
แหล่งกาเนิด λ น้อย f มาก
หนา้ คล่ืนห่างกนั L2 ไดย้ นิ เสียงสูง
λ มาก f น้อย vS L2
L1 ไดย้ นิ เสียงต่า S f2 = v–vvS fS

L1 130/193
f1 = v+vvS fS

พิจารณาผสู้ ังเกต L1 เมื่อแหล่งกาเนิดเสียง fS เคล่ือนท่ีออกห่างดว้ ยอตั ราเร็ว vS ทาใหค้ วามยาวคลื่นเปล่ียนแปลงไป Δλ
จะไดว้ า่

λ1 = λ+Δλ vfSS
v
λ1 = fS +

λ1 = v+fSvS
v
จาก f1 =
λ1

จะได้ f1 = v fS
v+vS

131/193

พิจารณาผูส้ ังเกต L2 เม่ือแหล่งกาเนิด fS เคลื่อนที่ออกห่างดว้ ยอตั ราเร็ว vS ทาให้ความยาวคลื่นเปล่ียนแปลงไป Δλ
จะไดว้ า่

λ2 = λ–Δλ
vfSS
λ2 = v –
fS
λ1 = v–fSvS

จะได้ f2 = v fS
v–vS

132/193

กรณที ่ี 2 ผู้ฟังเคลื่อนท่ี วง่ิ ออกจาก
แหล่งกาเนิด
วง่ิ เข้าหา ไดร้ ับหนา้ คลื่นน้อย
แหล่งกาเนิด
ไดร้ ับหนา้ คล่ืนมาก f น้อย
L2 ไดย้ นิ เสียงตา่
f มาก
L1 ไดย้ นิ เสียงสูง L2
vL f2 = v–vv2 fS
L1 vL S
f1 = v–vv1 fS 133/193

พิจารณาผสู้ ังเกต L1 เคล่ือนท่ีดว้ ยอตั ราเร็ว v1 เขา้ หาแหลง่ กาเนิดเสียง fS เสียงจะเคลื่อนท่ีไปยงั ผฟู้ ังดว้ ยอตั ราเร็วปรากฏ
v1ʹ จะไดว้ า่

จะได้ v1ʹ = vv+1ʹ v1
f1 =
λ

f1 = v+v1

λ

ท่ีแหล่งกาเนิดเสียง λ = v
fS

จะได้ f1 = v+vv1 fS

134/193

พิจารณาผสู้ ังเกต L2 เคล่ือนท่ีดว้ ยอตั ราเร็ว v2 เขา้ หาแหลง่ กาเนิดเสียง fS เสียงจะเคลื่อนท่ีไปยงั ผฟู้ ังดว้ ยอตั ราเร็วปรากฏ
v1ʹ จะไดว้ า่

จะได้ v2ʹ = vv–2ʹv1
f2 =
λ

f2 = v–v2

λ

ท่ีแหล่งกาเนิดเสียง λ = v
fS

จะได้ f2 = v–vv2 fS

135/193

เม่ือพิจารณาสมการของดอปเพลอร์แต่ละกรณีแลว้ จะไดส้ มการสาหรับการคานวณดอปเพลอร์ทุกกรณี รวมถึง
กรณีท่ีท้งั แหล่งกาเนิดและผฟู้ ังตา่ งกเ็ คลื่อนท่ี ดงั น้ี

fL = vv±±vvLS fS

เม่ือ fL คือ ความถี่ที่ผสู้ งั เกตไดย้ นิ 136/193
fS คือ ความถ่ีเสียงของแหล่งกาเนิด
v คือ อตั ราเร็วของเสียงในตวั กลาง
vL คือ อตั ราเร็วของผฟู้ ัง มีค่าเป็น 0 เมื่ออยนู่ ่ิง เป็น + เมื่อคล่ือนท่ีเขา้ หาแหล่งกาเนิด และเป็น –
เมื่อเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกาเนิด
vS คือ อตั ราเร็วของแหล่งกาเนิด มีคา่ เป็น 0 เม่ืออยนู่ ิ่ง เป็น – เมื่อเคล่ือนที่เขา้ หาผฟู้ ัง และเป็น +
เม่ือเคล่ือนที่ออกจากผฟู้ ัง

ตัวอย่าง รถไฟขบวนหน่ึงเคล่ือนท่ีดว้ ยอตั ราเร็ว 150 เมตรต่อวินาที ส่งเสียงหวูดความถี่ 600 เฮิรตซ์ ความยาวคล่ืนของ
เสียงที่ปรากฏทางดา้ นหนา้ และดา้ นหลงั ของรถไฟและความถ่ีเสียงดา้ นหนา้ และดา้ นหลงั รถไฟมีค่าเท่าไร เม่ือกาหนดให้
อตั ราเร็วของเสียงเป็น 340 เมตรตอ่ วนิ าที
วธิ ีทา จากโจทยว์ าดภาพประกอบไดด้ งั น้ี

L1 vS L2
ดา้ นหลงั S

ดา้ นหนา้

หา λ2 ดา้ นหนา้ รถไฟจาก λ2 = v–fSvS
หา λ1 ดา้ นหลงั รถไฟจาก 340–150
λ2 = 600 = 0.317 m

λ1 = v+fSvS
340+150
λ1 = 600 = 0.817 m 137/193

หา f2 ดา้ นหนา้ รถไฟจาก f2 = v
หา f1 ดา้ นหลงั รถไฟจาก
λ2
340
f2 = 0.317 = 1,072 Hz

f1 = v

λ1

f1 = 340 = 416 Hz
0.817

ดงั น้ัน ความยาวคล่ืนของเสียงท่ีปรากฏทางดา้ นหน้าและดา้ นหลงั ของรถไฟเท่ากับ 0.317 และ 0.817 เมตร
ตามลาดบั ความถี่เสียงดา้ นหนา้ และดา้ นหลงั รถไฟเท่ากบั 1,072 และ 416 เฮิรตซ์ ตามลาดบั

138/193

ตัวอย่าง รถยนต์ A และรถยนต์ B วิ่งสวนกนั ดว้ ยอตั ราเร็ว 10 และ 15 เมตรต่อวินาที ตามลาดบั ถา้ A บีบแตรดว้ ยความถ่ี
500 เฮิรตซ์ ผูโ้ ดยสารในรถยนต์ B จะได้ยินเสียงแตรความถี่เท่าไร เม่ือกาหนดให้อตั ราเร็วเสียงในอากาศเท่ากบั 330
เมตรตอ่ วนิ าที
A B
10 m/s 15 m/s

fA = 500 Hz

วธิ ีทา จากโจทยท์ ราบ fS = 500 Hz, vS = –10 m/s, vL = 15 m/s และ v = 330 m/s

จาก fL = vv±±vvLS fS

fL = 330+15 (500)
330–10

fL = 539 Hz

ดงั น้นั ผโู้ ดยสารในรถยนต์ B จะไดย้ นิ เสียงแตรความถ่ีเท่ากบั 539 เฮิรตซ์ 139/193

ตัวอย่าง เครื่องบินเจ็ตบินในระดบั ต่าดว้ ยอตั ราเร็ว 800 กิโลเมตรต่อชว่ั โมง เขา้ ใกลผ้ ูส้ ังเกตที่หยุดน่ิงบนพ้ืนดิน ในวนั ท่ี
อากาศมีอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ถา้ เครื่องยนตข์ องเคร่ืองบินเกิดเสียงท่ีมีความถี่ 4,000 เฮิรตซ์ ผูฟ้ ังที่อยูน่ ่ิงบนพ้ืนดิน
จะไดย้ นิ เสียงท่ีมีความถ่ีเป็นเท่าไร เม่ือ

ก. เคร่ืองบินเจต็ บินเขา้ หาผฟู้ ัง

ข. เครื่องบินเจต็ บินออกห่างจากผฟู้ ัง 1000
3600
วธิ ีทา จากโจทยท์ ราบ fS = 4,000 Hz และ vS = 800 km/hr = 800× m/s = 222 m/s

ที่อุณหภูมิที่ 25 องศาเซลเซียส หาอตั ราเร็วเสียงในอากาศไดจ้ าก

v = 331+0.6TC = 331+(0.6)(25)
v = 346 m/s

140/193

ก. กรณีเคร่ืองบินเจต็ บินเขา้ หาผฟู้ ัง

จาก fL = v–vvS fS

fL = 346 (4,000)
346–222

fL = 11,161 Hz
ดงั น้นั ความถ่ีของเคร่ืองบินเจต็ เม่ือบินเขา้ หาผฟู้ ังเท่ากบั 11,161 เฮิรตซ์

141/193

ข. กรณีเคร่ืองบินเจต็ บินออกจากผฟู้ ัง v+vvS fS
จาก fL =
fL = 346 (4,000)
346+222

fL = 2,436.6 Hz

ดงั น้นั ความถ่ีของเครื่องบินเจต็ เม่ือบินออกจากผฟู้ ังเท่ากบั 2,436.6 เฮิรตซ์

142/193

ตัวอย่าง รถยนต์คันหน่ึงเคล่ือนที่ด้วยอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที รถบัสเคล่ือนท่ีด้วยอัตราเร็ว 5 เมตรต่อวินาที
ตา่ งเปิ ดสัญญาณเสียงที่มีความถ่ี 300 เฮิรตซ์พร้อมกนั ผทู้ ่ีอยใู่ นรถบสั จะไดย้ นิ บีตส์กี่คร้ังต่อวนิ าที ถา้ อตั ราเร็วเสียงในอากาศ
มีค่าเท่ากบั 350 เมตรต่อวนิ าที

vรถยนต์ = 3 m/s vรถบสั = 5 m/s

วธิ ีทา จากโจทยท์ ราบ fS = 300 Hz, vS = –3 m/s, vL = 5 m/s และ v = 350 m/s
จาก fL = vv±±vvLS fS

fL = 350+5 (300)
350–3

fL = 306.92 Hz 143/193

หาความถี่บีตส์จาก fB = |f1–f2|

fB = |fL–fS|

fB = |306.92–300|

fB = 6.92 Hz

ดงั น้นั ผทู้ ี่อยใู่ นรถบสั จะไดย้ นิ บีตส์ 6.92 คร้ังตอ่ วนิ าที

144/193

ค ล่ื น ก ร ะ แ ท ก ( shock wave)
เกิ ดข้ึนเม่ื อแหล่งกาเนิ ดเคลื่อนท่ี
ดว้ ยอตั ราเร็วมากมากกวา่ อตั ราเร็วคลื่น
ในตัวกลางทาให้หน้าคล่ืนอัดตัวกัน
ในลักษณะที่เป็ นหน้าคลื่นวงกล ม
ซอ้ นเรียงกนั ไป โดยแนวหนา้ คลื่นที่มา
เสริมกนั จะมีลกั ษณะเป็นรูปกรวย

145/193

แหล่งกาเนิดอยนู่ ิ่งกบั ที่ แหล่งกาเนิดเคลื่อนที่ดว้ อตั ราเร็วนอ้ ย

แหล่งกาเนิดเคล่ือนท่ีดว้ ยอตั ราเร็ว แหล่งกาเนิดเคลื่อนท่ีดว้ ยอตั ราเร็ว 146/193
เท่ากบั อตั ราเร็วคลื่นในตวั กลาง มากกวา่ อตั ราเร็วคลื่นในตวั กลาง

- คลื่นกระแทกที่พบในชีวติ ประจาวนั เช่น การเคล่ือนท่ีของเรือ การเคลื่อนท่ีของเคร่ืองบิน
- คล่ืนกระแทกท่ีเกิดจากเครื่องบินจะทาให้เกิด ซอนิกบูม (sonic boom) ซ่ึงเป็ นเสียงดงั คลา้ ยเสียงระเบิด เกิดจาก
การเปลี่ยนแปลงความดนั อากาศอยา่ งรวดเร็วเมื่อเคร่ืองบินเคล่ือนท่ีผา่ นกาแพงเสียง

147/193

พิจารณาเครื่องบินลาหน่ึงท่ีบินดว้ ยอตั ราเร็ว vS จากจุด A ไปยงั จุด C

A C AD C vS

θ

vt h x

B
vSt

จากรูป เครื่องบินจะบินได้ระยะทาง vSt อตั ราเร็วของเสียงในอากาศขณะน้ันเป็ น v ขณะที่ผูส้ ังเกตท่ีจุด B ได้ยิน
เสียงคลื่นกระแทก คลื่นเสียงเคล่ือนท่ีมาถึงผฟู้ ังดว้ ยระยะ vt เครื่องบินอยสู่ ูงจากผสู้ ังเกตเป็นระยะ h และอยหู่ ่างจากผสู้ ังเกต

เป็นระยะ x 148/193

A C AD C vS
149/193
พจิ ารณา ΔABC vt h θ
พจิ ารณา ΔBCD B
จะได้ x
sin θ = vvStt = vvS
sin θ = hx vSt
sin θ = vvS = hx