ปฏิบัติการฟิสิกส์ เรือง การศึกษาคลื่นกล

วันที่ 2 ตุลาคม 2562 เวลา 14.30– 16.30 น. ณ ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ โครงการ SMP โรงเรียนคัมภีร์วิทยา นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 smp ได้เข้ามาใช้บริการเพื่อทำการทดลองวิชาฟิสิกส์ เรื่อง การศึกษาคลื่นกล  โดยมี อ.นูรีดา กะลูแป อาจารย์ประจำวิชาฟิสิกส์ เป็นผู้สอน และนักวิทยาศาสตร์เป็นผู้ช่วยสอนปฏิบัติการ

วัตถุประสงค์

1.เพื่อให้นักเรียนมีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการเกิดคลื่นนิ่ง

2.เพื่อให้นักเรียนมีความเข้าใจคุณสมบัติของการเกิดคลื่นนำ้

คลื่นกล (Mechanical Wave )

คลื่นกล คือการถ่ายโอนพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง โดยการเคลือนที่ไปของคลื่นต้องมีโมเลกุลหรืออนุภาคตัวกลางเป็นตัวถ่ายโอนพลังงานจึงจะทำให้คลื่นแผ่ออกไปได้ ดังนั้นคลื่นกลจะเดินทางและส่งผ่านพลังงานโดยไม่ทำให้เกิดการเคลื่อนตำแหน่งอย่างถาวรของอนุภาคตัวกลาง เพราะตัวกลางไม่ได้เคลื่อนที่แต่จะสั่นไปมารอบจุดสมดุล ต่างจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง สามารถแบ่งคุณสมบัติของคลื่นกลได้เป็น 4 ประการ ดังนี้ 1. การสะท้อน 2. การหักเห 3. การเลี้ยวเบน 4. การแทรกสอด

1. การสะท้อน การสะท้อนของคลื่นเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญประการหนึ่งของคลื่น  ถือได้ว่าเป็นสมบัติของคลื่นอย่างหนึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวางหรือเปลี่ยนตัวกลางในการเคลื่อนที่  โดยคลื่นที่เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางเรียกว่า คลื่นตกกระทบ และคลื่นที่สะท้อนออกมาเรียกว่าคลื่นสะท้อนการสะท้อนของคลื่นต้องเป็นไปตามกฏการสะท้อนของคลื่น

วีดีโอ 1. การสะท้อนของคลื่น

2. การแทรกสอด การแทรกสอดเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นได้เมื่อคลื่นสองขบวนเคลื่อนที่บนตัวกลางเดียวกันมาพบกันทำให้เกิดคลื่นลัพธ์จากการรวมกันของคลื่นทั้งสองขณะที่เกิดการซ้อนทับกันการแทรกสอดกันของคลื่นมี 2 แบบ คือ แบบเสริม (Constructive interference) และการแทรกสอดแบบหักล้าง (Destructive interference)

วีดีโอที่ 2. การแทรกสอด

3.คลื่นนิ่งในเส้นเชือก  ถ้าตรึงปลายเชือกข้างหนึ่งไว้ ดึงที่ปลายเชือกอีกข้างหนึ่งให้ตึงแล้วสะบัดจะเกิดคลื่นตามขวางเคลื่อนที่จากปลายด้านที่สะบัดไปยังจุดตรึง และขณะเดียวกันก็จะเกิดคลื่นสะท้อนกลับจากจุดตรึงโดยที่คลื่นทั้งสองลูกมีความถี่ (frequency) และแอมพลิจูด (Amplitude) เท่ากัน แต่มีเฟส (phase) ต่างกัน คลื่นทั้งสองลูกจะเกิดการซ้อนทับกัน ถ้าจัดความยาวและความตึงของเชือกให้พอเหมาะ  คลื่นทั้งสองจะรวมกันแบบเสริมกันและเกิดเป็นคลื่นนิ่ง (Standing wave) ขึ้น โดยจะเห็นเชือกสั่นเป็นส่วนๆ ตำแหน่งที่เชือกไม่สั่นเรียกว่าบัพ (node) มีตำแหน่งคงที่บนเส้นเชือก ตำแหน่งที่เชือกสั่นแรงที่สุด เรียกว่า ปฏิบัพ (antinode) ระยะห่างบัพหรือปฏิบัพที่อยู่ถัดกัน จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น

วีดีโอที่ 3 คลื่นนิ่งในเส้นเชือก

ภาพประกอบการทดลอง

   จากการทดลองนักเรียนสามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดคลื่น  และเข้าใจคุณสมบัติต่างๆของการเกิดคลื่น ทั้งนี้สามารถนำความรู้และหลักการใช้เครื่องมือไปต่อยอดในการเรียนในระดับอุดมศึกษาต่อไป  โรงเรียนขอขอบคุณ ทางโครงการห้องเรียนพิเศษ smp มหาวิทยาลัยราชภัฏยะลาเป็นอย่างสูงที่ได้สนับสนุนเครื่องมือวิทยาศาสตร์ ทำให้นักเรียนได้มีโอกาสสัมผัสและลงมือปฏิบัติได้จริง