การเคลื่อนที่และพลังงาน

การเคลื่อนที่และพลังงาน

1.การเคลื่อนที่ แบ่งเป็น 4 ประเภท ดังนี้

1.1 การเคลื่อนที่แนวตรง : เป็นการเคลื่อนที่ ที่ไม่มีการเปลี่ยนทิศทาง

การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวระดับ

• อัตราเร็วเฉลี่ย หาได้จาก อัตราส่วนระหว่างระยะทางกับเวลา

• ความเร็วเฉลี่ย หาได้จาก อัตราส่วนระหว่างกระจัดกับช่วงเวลา ( กระจัด คือ ระยะทางที่สั้นที่สุด)

• ความเร่ง หาได้จาก ความเร็วที่เปลี่ยนไปกับเวลาที่เปลี่ยนแปลง (เมตรต่อวินาที² )

การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวดิ่ง ภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก (แนวดิ่ง)

ใช้สูตร V = U + g t

1.2 การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ : เป็นการเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งพาราโบลา เช่น การโยนของจากเครื่องบิน การโยนลูกบาสเกตบอลเข้าห่วง การขว้างก้อนหิน การยิงธนู การตีลูกกอล์ฟ

1.3 การเคลื่อนที่แบบวงกลม : เกิดจากเมื่อวัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลม เช่น การเหวี่ยงหมุนของบนศีรษะ การเลี้ยวของรถ การขี่มอเตอร์ไซค์ไต่ถัง การโคจรของดวงดาว

1.4 การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย : เป็นการเคลื่อนที่กลับไปกลับมา ซ้ำทางเดิมในแนวดิ่ง โดยมุมที่เบนจากแนวดิ่งจะมีค่าคงที่เสมอ เช่น การแกว่งของชิงช้า การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกา

2.สนามของแรง คือ บริเวณที่มีแรงกระทำต่อวัตถุ แบ่งเป็น 3 ประเภท

2.1 สนามแม่เหล็ก คือ บริเวณที่มีแรงแม่เหล็กกระทำ จะมีทิศจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้ของแท่งแม่เหล็กเมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดตัวนำ ที่วางตัด (ตั้งฉาก) กับสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ จะมีแรงแม่เหล็กกระทำ ทำให้ขดลวดตัวนำเคลื่อนที่ได้ นำไปใช้สร้างมอเตอร์ไฟฟ้า

กรณีตรงข้าม ถ้าหมุนขดลวดตัวนำให้ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กสมํ่าเสมอ จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น เรียกว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ซึ่งค้นพบโดย ไมเคิล ฟาราเดย์ และนำไปสร้าง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า สนามแม่เหล็กโลก โลกเสมือนมีแม่เหล็กฝังอยู่ใต้โลก โดยขั้วโลกเหนือ ทำหน้าที่เป็น ขั้วใต้ของแม่เหล็ก ขั้วโลกใต้ ทำหน้าที่เป็น ขั้วเหนือของแม่เหล็ก ทำหน้าที่ เป็นโล่ป้องกันลมสุริยะ

2.2 สนามไฟฟ้า คือ บริเวณที่มีแรงไฟฟ้า กระทำ จะมีทิศจากขั้วบวกไปยังขั้วลบของขั้วไฟฟ้า

- อนุภาคที่มีประจุบวก (โปรตอน) จะเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังขั้วลบ

- อนุภาคที่มีประจุลบ (อิเล็กตรอน) จะเคลื่อนที่จากขั้วลบไปยังขั้วบวก

หลักการนี้นำไปใช้ในการทำเครื่องกำจัดฝุ่น โดยเมื่อฝุ่นละอองผ่านเข้าไปในเครื่อง ฝุ่นเล็กๆ จะรับประจุไฟฟ้าลบจากขั้วลบของเครื่อง และจะถูกดูดติดแน่นโดยแผ่นขั้วบวกของเครื่อง

2.3 สนามโน้มถ่วง คือ บริเวณที่มีแรงโน้มถ่วงกระทำ ทำให้เกิดแรงดึงดูดวัตถุ พุ่งเข้าสู่ศูนย์กลางโลก ณ ผิวโลก แรงโน้มถ่วงมีค่า 9.8 นิวตันต่อ กิโลกรัม แต่จะมีค่าลดลงไปเรื่อยๆ เมื่ออยู่ในระดับสูงขึ้นไปจากผิวโลกเรื่อยๆ แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุ ก็คือ นํ้าหนักของวัตถุบนโลก (weight)

3.คลื่น แบ่งเป็น 2 ประเภท

3.1 คลื่นกล คือ คลื่นที่เดินทางได้ต้องอาศัยตัวกลาง แบ่งเป็น

สมบัติของคลื่น มี 4 ประเภท

• การสะท้อน : เกิดจากการที่คลื่นไป แล้วกลับสู่ตัวกลางเดิม เช่น ค้างคาวและปลาโลมา โดยการส่งคลื่นเสียง (Ultrasound) ออกไป แล้วรับคลื่นที่สะท้อนกลับมา

• การหักเห : เกิดจากการที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางที่มีสมบัติต่างกัน ทำให้ทิศทางเบี่ยงเบน เนื่องจากอัตราเร็วของคลื่นเปลี่ยนไป เช่น บางครั้งเห็นฟ้าแลบ แต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อง

• การเลี้ยวเบน : เกิดจากการที่คลื่นปะทะสิ่งกีดขวาง แล้วแผ่กระจายไปตามขอบ เช่น การที่เราเดินผ่านมุมอาคารเรียนหรือมุมตึก จะได้ยินเสียงต่างๆ จากอีกด้านหนึ่งของอาคาร

• การแทรกสอด : เกิดจากการที่คลื่นสองขบวนเคลื่อนที่เข้าหากัน ทำให้เกิดบริเวณสงบนิ่งและบริเวณที่สั่นสะเทือนมาก ธรรมชาติของเสียง มี 3 ประเภท

• ระดับเสียง ขึ้นอยู่กับ ความถี่ของเสียง

- หูของคนสามารถรับรู้คลื่นเสียงในช่วงความถี่ 20 ถึง 20,000 เฮิรตซ์

เสียงที่มีความถี่ตํ่ากว่า 20 เฮิรตซ์ เรียกว่า อินฟราซาวนด์ (infrasound)

เสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์ เรียกว่า อัลตราซาวนด์ (ultrasound)

• ความดัง ขึ้นอยู่กับ แอมพลิจูด จะวัดเป็นระดับความเข้มเสียง มีหน่วยเป็น เดซิเบล ดังนี้

- เสียงค่อยที่สุดที่เริ่มได้ยิน มีระดับความเข้มเสียงเป็น 0 เดซิเบล

- เสียงดังที่สุดที่ไม่เป็นอันตรายต่อหู มีระดับความเข้มเสียงเป็น 120 เดซิเบล

องค์การอนามัยโลก กำหนดว่า ระดับความเข้มเสียงที่ปลอดภัยต้องไม่ เกิน 85 เดซิเบล และได้ยิฯติดต่อกันไม่เกินวันละ 8 ชั่วโมง ถ้าเกินกว่านี้ จะถือว่าเป็นมลภาวะของเสียง

คุณภาพเสียง คือ คุณลักษณะเฉพาะตัวของเสียง (ไม่ได้แปลว่าเสียงดี หรือไม่ดี ) ขึ้นอยู่กับ รูปร่างของคลื่น ช่วยระบุแหล่งกำเนิดเสียงที่แตกต่างกัน ทำให้เสียงที่ได้ยินว่าเป็นเสียงอะไร

3.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ คลื่นที่สามารถเคลื่อนที่ได้ โดยไม่อาศัยตัวกลาง มี 7 ชนิด ดังนี้

แกมมา เอกซ์ อัลตราไวโอเลต แสง อินฟราเรด ไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ

พลังงานมาก ------------------------------------------> พลังงานน้อย

ความยาวคลื่นน้อย -------------------------------------> ความยาวคลื่นมาก

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จะเคลื่อนที่ในสุญญากาศด้วยความเร็วเท่ากัน คือ 3 x 10⁸ เมตร/วินาที

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ใช้ประโยชน์มากในชีวิตประจำวัน คือ คลื่นวิทยุ มี 2 ระบบ คือ

- ระบบเอเอ็ม (AM : Amplitude Modulation) : เป็นการผสมคลื่นที่ทำให้แอมพลิจูดเปลี่ยนแปลง แต่ความถี่คงที่ ส่งกระจายเสียงด้วยความถี่ 530-1,600 กิโลเฮิรตซ์

- ระบบเอฟเอ็ม (FM : Frequency Modulation) : เป็นการผสมคลื่นที่ทำให้ความถี่เปลี่ยนแปลง แต่แอมพลิจูดคงที่ ส่งกระจายเสียงด้วยความถี่ 88-108 เมกะเฮิรตซ์

4.กัมมันตภาพรังสีและพลังงานนิวเคลียร์

4.1 กัมมันตภาพรังสี แบ่งเป็น 3 ชนิด

รังสีแกมมา  เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีความยาวคลื่นสั้น มีอำนาจทะลุผ่านมาก กั้นได้ใช้ตะกั่ว

รังสีบีตา  เป็นอิเล็กตรอน สามารถกั้นได้โดยใช้แผ่นอะลูมิเนียม

รังสีแอลฟา  เป็นนิวเคลียสของธาตุฮีเลียม ( He) สามารถทำให้สารเกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้ดี มีอำนาจทะลุผ่านน้อยมาก สามารถกั้นได้โดยใช้กระดาษ

4.2 พลังงานนิวเคลียร์ แบ่งเป็น 2 ประเภท

ฟิชชัน                                                 ฟิวชัน

- ใหญ่ ----> เล็ก                                       - เล็ก ----> ใหญ่

- ควบคุมได้                                             - ควบคุมไม่ได้

- เกิดลูกโซ่                                              - ไม่เกิดลูกโซ่

- พลังงานน้อย                                           - พลังงานมาก