ฟิสิกส์ คลื่นเสียง

สรุปเนื้อหาเรื่อง คลื่นเสียง คืออะไร

คลื่นเสียง (Sound wave) คือ คลื่นกล (Mechanical wave) ตามยาวที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ หรือ “แหล่งกำเนิดเสียง” ซึ่งต้องอาศัยตัวกลาง (Medium) ในการเคลื่อนที่ ซึ่งลักษณะของคลื่นเสียง ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ ส่วนอัด และส่วนขยาย ดังรูป

ทั้งนี้ การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ความถี่จะมีค่าคงที่ โดยความเร็วของคลื่นเสียงจะขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลางและอุณหภูมิ ดังรูป

 

สมบัติของเสียง

• การสะท้อน (Reflection) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงไปกระทบสิ่งกีดขวาง ส่งผลให้เกิดการสะท้อนกลับของเสียงที่เรียกว่า “เสียงสะท้อน” (Echo)
• การหักเห (Refraction) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน หรือการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีอุณหภูมิต่างกัน ส่งผลให้อัตราเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของเสียงเปลี่ยนไป
• การเลี้ยวเบน (Diffraction) คือ การเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางหรือเลี้ยวเบนผ่านช่องว่างต่างๆของเสียง โดยคลื่นเสียงที่มีความถี่และความยาวคลื่นมาก สามารถเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางได้ดีกว่าคลื่นสั้นที่มีความถี่ต่ำ
• การแทรกสอด (Interference) เกิดจากการปะทะกันของคลื่นเสียงจากหลายแหล่งกำเนิด ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงที่ดังขึ้นหรือเบาลงกว่าเดิม หากคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย (ไม่เกิน 7 เฮิรตซ์) เมื่อเกิดการแทรกสอดกันจะทำให้เกิดเสียงบีตส์ (Beats)

 

การได้ยินเสียงและความเข้มของเสียง

เสียงที่เราได้ยิน คือ อัตราการถ่ายโอนพลังงานของแหล่งกำเนิดเสียงต่อหนึ่งหน่วยเวลา หรือที่เรียกว่า กำลังเสียง (Power of sound wave) ซึ่งมีหน่วยเป็นจูลต่อวินาที (J/s) หรือ วัตต์ (Watt)

โดยเสียงเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดในลักษณะของการแผ่ขยายออกไปในรูปทรงกลม มีแหล่งกำเนิดเสียงเป็นจุดศูนย์กลาง ซึ่งกำลังของเสียงที่ส่งออกจากแหล่งกำเนิดต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ผิวทรงกรม เรียกว่า “ความเข้มของเสียง” (Intensity) และระดับความเข้มของเสียงนั้น ถูกตรวจวัดในรูปของ “ความดัง” (Volume) ในหน่วยเดซิเบล (Decibel) ซึ่งมนุษย์สามารถรับรู้ถึงเสียงได้ตั้งแต่ที่ระดับเสียง 0 จนถึงราว 120 เดซิเบล โดยเสียงที่ดังเกินกว่า 120 เดซิเบล คือเสียงที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้รับฟังได้

ทั้งนี้ นอกจากความเข้มของเสียงแล้ว ความถี่ (Frequency) ของคลื่นเสียง ยังเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญต่อการได้ยินเสียงของมนุษย์ ความถี่มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hertz) ซึ่งมนุษย์สามารถรับคลื่นเสียงที่ระดับความถี่ ตั้งแต่ 20 ถึง 20,000 เฮิรตซ์ หรือเป็นช่วงความถี่ที่เรียกว่า โซนิค (Sonic)

ข้อควรรู้

• มนุษย์สามารถรับเสียงได้ดีที่สุด ในช่วงความถี่ 1,000 ถึง 6,000 เฮิรตซ์ โดยเสียงที่มีระดับความถี่ต่ำกว่า 20 เฮิรตซ์ เรียกว่า คลื่นใต้เสียง หรือ อินฟราโซนิค (Infrasonic)
• เสียงที่เกิดจากแหล่งกำเนิดขนาดใหญ่ เช่น การสั่นสะเทือนของสิ่งก่อสร้าง เป็นเสียงที่มนุษย์ไม่สามารถรับรู้ได้เช่นเดียวกับคลื่นเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์ หรือที่เรียกว่า คลื่นเหนือเสียง หรือ อัลตร้าโซนิค (Ultrasonic) ยกเว้น สัตว์บางชนิด เช่น ค้างคาว หรือโลมา สัตว์เหล่านี้จะสามารถใช้ประโยชน์คลื่นเสียงในความถี่นี้ ในการสื่อสารและการระบุตำแหน่งได้
• มนุษย์สามารถจำแนกเสียงต่าง ๆ ตามระดับเสียงหรือเรียกเสียงที่มี ความถี่ต่ำ ว่า “เสียงทุ้ม” และเรียกเสียงที่มีความถี่สูงว่า “เสียงสูง/แหลม”

 

ปรากฏการการกำทอนของเสียง คืออะไร

ปรากฏการการกำทอนของเสียง คือ ปรากฏการณ์ที่เสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางแล้วอนุภาคของตัวกลางมีการสั่นด้วยความถี่เดียวกับความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง ถ้าเราให้คลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านอากาศที่อยู่ในท่อกำทอนซึ่งมีปริมาตรต่างๆ กัน ณ ตำแหน่งที่เกิดการกำทอนเราจะได้ยินเสียงดังที่สุด ในขณะที่เกิดการกำทอนของเสียงในท่อกำทอนจะมีการแทรกสอดระหว่างคลื่นเสียงจากแหล่งกำเนิดกับเสียงที่สะท้อนจากท่อกำทอน ทำให้เกิดคลื่นนิ่งขึ้น และระยะทางระหว่างตำแหน่งถัดกันที่ได้ยินเสียงดังสองครั้งจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นเสียง

 

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ของเสียง คืออะไร

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ของเสียง คือ ปรากฏการณ์ที่เกิดจากการรับคลื่นของผู้ฟังหรือผู้สังเกต อันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กันของแหล่งกำเนิดคลื่นหรือการเคลื่อนที่ของผู้ฟัง “ความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างผู้ฟังกับแหล่งกำเนิดไม่เท่ากับศูนย์”

 

ตัวอย่างข้อสอบเรื่อง คลื่นเสียง

1. ตัวกลางที่คลื่นเสียงผ่าน 3 ชนิด คือ น้ำทะเล เหล็ก และอากาศ ณ อุณหภูมิเดียวกัน ข้อใดเรียงลำดับความสามารถในการถ่ายทอดคลื่นเสียงจากดีที่สุดไปหาน้อยที่สุด

ก. น้ำทะเล เหล็ก อากาศ
ข. เหล็ก น้ำทะเล อากาศ
ค. อากาศ น้ำทะเล เหล็ก
ง. ทุกข้อถ่ายทอดได้ดีเท่ากัน เนื่องจากอุณหภูมิเท่ากัน

2. อัตราเร็วเสียงในอากาศที่มีอุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส มีค่าเป็น 350 เมตร/วินาที อัตราเร็วเสียงในอากาศที่มีอุณหภูมิ 927 องศาเซลเซียสจะมีค่าเท่าใด

ก. 900 เมตร/วินาที
ข. 700 เมตร/วินาที
ค. 1,250 เมตร/วินาที
ง. 1,050 เมตร/วินาที

3. ข้อใดถูกต้องเกี่ยวกับอัตราเร็วเสียงในอากาศ

ก. เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิอากาศที่เพิ่มขึ้น
ข. เพิ่มขึ้นตามแอมปลิจุดของคลื่นเสียง
ค. ลดลง เมื่ออุณหภูมิอากาศเพิ่มขึ้น
ง. มีค่าคงที่เสมอ

4.ความดังและระดับเสียงขึ้นกับปัจจัยในข้อใด

ก. ความถี่และความยาวคลื่น ตามลำดับ
ข. อัมปลิจูดและความถี่ ตามลำดับ
ค. อัตราเร็วและความถี่ ตามลำดับ
ง. ความยาวคลื่นและอัมปลิจุด ตามลำดับ

5. เสียงที่มีความเข้มเสียง 10-8 w/m2 มีระดับความเข้มเสียงเท่าไร

ก. 40 dB
ข. 60 dB
ค. 80 dB
ง. 50 dB

 

 

ฟิสิกส์ ม. ปลาย ต้องเรียนเรื่องอะไรบ้าง

การเรียนฟิสิกส์ ม.ปลาย ตั้งแต่ฟิสิกส์ ม.4 ฟิสิกส์ ม.5 หรือ ฟิสิกส์ ม.6 นอกจากเรื่องคลื่นเสียงที่จะต้องเจอแล้ว การเรียนวิชานี้ยังครอบคลุมไปถึงเรื่องอื่น ๆ ด้วย ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการเคลื่อนที่แนวตรง, การเคลื่อนที่แบบต่างๆ, กฎนิวตัน, โมเมนตัม, การหมุน, งานและพลังงาน, แรงและกฏการเคลื่อนที่, การเคลื่อนที่แนวโค้ง, การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย, สมดุลกล, คลื่นกล, แสง, ของไหล, ความร้อน, ของแข็งและของไหล, ไฟฟ้าสถิต, ไฟฟ้ากระแสตรง, สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า, ไฟฟ้ากระแสสลับ, ฟิสิกส์อะตอม, ฟิสิกส์นิวเคลียร์ และอื่น ๆ ดังนั้น ใครที่กำลังเตรียมตัวจะเลือกเรียนสายวิทย์ หรือกำลังเรียนสายวิทย์อยู่ ก็จะต้องเจอกับการเรียนเรื่องต่าง ๆ เหล่านี้อย่างแน่นอน

 

 

คอร์สเรียน Private ตัวต่อตัว

เป็นคอร์สเรียนที่ผู้เรียนสามารถออกแบบการเรียนให้เหมาะกับตัวเองได้เป็นอย่างดี ไม่ว่าจะเรียนเพื่อติวสอบปลายภาค, ติวเพิ่มเกรด, กวดวิชาเข้ามหาวิทยาลัย ก็สามารถเลือกได้ตามแบบที่เราต้องการได้ด้วยหลักสูตรจำนวน 10 ชม. แต่หากใครที่พื้นฐานอ่อนหรืออยากมาเรียนเนื้อหาล่วงหน้าก็สามารถเพิ่มชั่วโมงเรียนให้เหมาะสมกับเราได้

 

เรียน ติว ฟิสิกส์ คลื่นเสียง ตัวต่อตัว
จำนวนนักเรียน	จำนวนชั่วโมง
	10 ชม.	20 ชม.	30 ชม.	40 ชม.
1 คน	8,000 ฿	16,000 ฿	24,000 ฿	32,000 ฿
2 คน ( ประหยัดถึง 25% )	12,000 ฿	24,000 ฿	36,000 ฿	48,000 ฿
3 คน ( ประหยัดถึง 40% )	14,400 ฿	28,800 ฿	43,200 ฿	57,600 ฿
			แถมฟรี 2 ชม.	แถมฟรี 4 ชม.
หมายเหตุ : – คอร์สเรียนส่วนตัวออนไลน์ ผ่านทาง Zoom ผู้เรียนสามารถเลือกวันและเวลา เรียนเองได้

 

คลื่นเสียง