วันที่ 22 ธันวาคม 2562 เวลา 15.00 – 16.20 น. ณ ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ โครงการ SMP โรงเรียนสุทธิศาสน์วิทยา นางสาวซากียะ วาเงาะ ครูผู้สอนรายวิชาฟิสิกส์ ได้จัดการเรียนการสอนปฏิบัติการฟิสิกส์เรื่อง การเกิดคลื่นนิ่งของคลื่นตามขวางในเส้นเชือก (Standing wave) และการสั่นพ้องของอากาศในหลอดเรโซแนนซ์ (Resonance Frequency) ให้แก่นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1
จุดประสงค์ในการทดลอง
1. เพื่อให้นักศึกษามีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการเกิดคลื่นนิ่ง
2. เพื่อให้นักศึกษาเข้าใจถึงความสัมพันธ์ของความเร็วและความตึงของเส้นเชือก
3. ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความถี่กับตำแหน่งของการสั่นพ้องของเสียง ที่เกิดจากท่อปลายปิดหนึ่งด้าน
การเกิดคลื่นนิ่งของคลื่นตามขวางในเส้นเชือก (Standing wave)
ถ้าตรึงปลายเชือกข้างหนึ่งไว้ ดึงที่ปลายเชือกอีกข้างหนึ่งให้ตึงแล้วสะบัดจะเกิดคลื่นตามขวางเคลื่อนที่จากปลายด้านที่สะบัดไปยังจุดตรึง และขณะเดียวกันก็จะเกิดคลื่นสะท้อนกลับจากจุดตรึงโดยที่คลื่นทั้งสองลูกมีความถี่ (frequency) และแอมพลิจูด (Amplitude) เท่ากัน แต่มีเฟส (phase) ต่างกัน คลื่นทั้งสองลกจะเกิดการส้อนทับกัน ถ้าจัดความยาวและความตึงของเชือก ให้พอเหมาะ คลื่นทั้งสองจะรวมกันแบบเสริมกันและเกิดเป็นคลื่นนิ่ง (Standing wave) ขึ้นโดย จะเห็นเชือกสั่นเป็นส่วนๆตำแหน่งที่เชือกไม่สั่นเรียกว่าบัฟ (node) มีตำแหน่งคงที่บนเส้นเชือก ตำแหน่งที่เชือกสั่นแรงที่สุด เรียกว่า ปฏิบัฟ (antinode) ระยะห่างบัฟหรือปฏิบัพที่อยู่ถัดกัน จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น แสดงดังรูป
 |
รูปแสดงคลื่นนิ่งที่เกิดในเส้นเชือกยาว L
การสั่นพ้องของอากาศในหลอดเรโซแนนซ์ (Resonance Frequency)
เสียงที่เกิดขึ้นนั้น เกิดจากปรากฏการณ์การสั่นพ้องของเสียงหรือที่ภาษาอังกฤษใช้คำว่า Sound Resonance : เนื่องจากเสียงเกิดจากการสั่นของแหล่งกำเนิด และการเคลื่อนที่ของเสียงเป็นการเคลื่อนที่แบบคลื่น ขณะที่เสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง อนุภาคของตัวกลางจะสั่นด้วยความถี่เดียวกับความถี่ของแหล่งกำเนิด เช่น ถ้าเราส่งคลื่นเสียงจากลำโพงเข้าไปทางปากหลอด เรโซแนนซ์ อนุภาคของอากาศในหลอดเรโซแนนซ์จะถูกบังคับให้สั่นด้วยความถี่ของเสียงจากลำโพง ถ้าปรับความถี่ของคลื่นเสียงให้มีค่าเท่ากับความถี่ธรรมชาติของอนุภาคของอากาศภายในหลอดเรโซแนนซ์อนุภาคของอากาศจะสั่นแรงที่สุด ทำให้เกิดเสียงออกจากปากหลอดเรโซแนนซ์ดังที่สุด ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นนี้ เรียกว่า "การสั่นพ้องของเสียง"
 |
รูปกราฟการกระจัดและกราฟความดันที่เปลี่ยนแปลงของอากาศเมื่อเกิดการสั่นพ้องในท่อปลายปิดหนึ่งด้าน
บรรยากาศการเรียนการสอน
จากการทดลอง นักเรียนเข้าใจและสามารถอธิบายความสัมพันธ์ของความเร็วและความตึงของเส้นเชือกได้ นักเรียนสามารถหาความถี่ของเสียงที่ใช้ โดยการใช้สูตร fn = nv/4L ได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น