physics m 4 introduction physics by krutor ·...

โรงเรยนพมายวทยา อ าเภอพมาย จงหวด นครราชสมา หนา 1

PHYSICS M 4 INTRODUCTION PHYSICS BY KRUTOR 2556

บทน ำ

ควำมหมำยของวทยำศำสตร วทยาศาสตร (Science) หมายถง การศกษาหาความจรงเกยวกบ ปรากฏการณธรรมชาตรอบๆตวเรา ทงทมชวตและไมมชวต อยางมขนตอนและระเบยบแบบแผน วทยาศาสตรแบงออกไดดงน วทยำศำสตรบรสทธ (pure science) หรอ วทยาศาสตรธรรมชาต (natural science) เปนการศกษาหาความจรงใหมๆ เกยวกบปรากฏการณธรรมชาต เพอน าไปสกฎเกณฑและทฤษฎตางๆทางวทยาศาสตร เชน กฎการเคลอนทของนวตน กฎของโอหม ทฤษฎสมพทธภาพของของไอนสไตน ทฤษฎคลนแมเหลกไฟฟาของแมกซเวลล เปนตน วทยาศาสตรบรสทธแบงออก เปน 2 สาขาคอ วทยาศาสตรกายภาพ (physical science) ศกษาคนควาเกยวกบสงไมมชวต เชน ฟสกส เคม ดาราศาสตร ธรณวทยา เปนตน วทยาศาสตรชวภาพ (biological science) ศกษาคนควาเกยวกบสงมชวต เชน พฤกษศาสตร สตวศาสตร เปนตน วทยำศำสตรประยกต (applied science ) เปนการน าความรจากกฎเกณฑหรอทฤษฎของวทยาศาสตรบรสทธ มาประยกตเปนหลกการทางเทคโนโลย เพอน าไปใชใหเกดประโยชนแกสงคม เชน วศวกรรมศาสตร แพทยศาสตร สถาปตยกรรมศาสตร เปนตน กำรคนควำหำควำมรทำงวทยำศำสตร กำรคนควำหำควำมรทำงวทยำศำสตร ความรทางวทยาศาสตรเปนการคนควาหาความจรงจากปรากฏการณธรรมชาต ซงสามารถท าได 3 แนวทางคอ

1. จากการสงเกตปรากฏการณธรรมชาต 2. จากการทดลองในหองปฏบตการ 3. จากการสรางแบบจ าลอง (model ) ทางความคด

วทยาศาสตร

วทยาศาสตรบรสทธ

วทยาศาสตรประยกต

วทยาศาสตรชวภาพ

วทยาศาสตรกายภาพ

พฤกษศาสตร สตวศาสตร

อน ๆ

ฟสกส เคม

อตนยมวทยา

ธรณวทยา

อน ๆ แพทยศาสตร

วศวกรรมศาสตร

อน ๆ

สถาปตยกรรมศาสตร



ฟสกส(Physics) เปนวทยาศาสตรแขนงหนง ศกษาธรรมชาตของสงไมมชวต ซงไดแก การเปลยนแปลงทางกายภาพและปรากฏการณตางๆ ทเกดขนรอบตวเรา การคนควาหาความรทางฟสกสท าไดโดยการสงเกต การทดลอง และการเกบขอมลมาวเคราะหเพอสรปผลเปนทฤษฎ หลกหรอกฎ ความรเหลาน สามารถน าไปใชอธบายปรากฏการณธรรมชาต หรอท านายสงทอาจเกดขนในอนาคตและความรนสามารถน าไปใชเปนพนฐานในการแสวงหาความรใหมเพมเตม และพฒนาคณภาพชวตของมนษย ความส าคญของการศกษาทางดานฟสกส คอขอมลทมผลตอการเปลยนแปลงกฎและทฤษฎทมอยเดม ขอมลทไดน แบงออกเปน 2 ประเภท คอ ขอมลเชงคณภำพ ( qualitative data ) เปนขอมลทไมเปนตวเลข ไดจากการสงเกตตามขอบเขตของการรบร เชน รปราง ลกษณะ กลน ส รส เปนตน ขอมลเชงปรมำณ ( quantitative data ) เปนขอมลทเปนตวเลข ไดจากการวดปรมาณตางๆโดยใชเครองมอวดและวธการวดทถกตอง เชน มวล ความยาว เวลา อณหภม เปนตน เทคโนโลย(Technology) เปนวทยาการทเกยวของกบศลปะ ในการสราง การผลต หรอการใชอปกรณ เพอกอใหเกดประโยชนกบมนษยโดยตรง ปรมำณทำงฟสกส แบงเปน 2 ประเภท คอ ปรมำณสเกลำร (Scalar quantity) เปนปรมาณทมแตขนาดเพยงอยางเดยว เชน มวล อตราเรว ปรมำณเวกเตอร (Vector quantity) เปนปรมาณทมทงขนาด และทศทาง เชน น าหนก ความเรว ปรมำณกำยภำพ ปรมาณกายภาพ (physical quantity ) เปนปรมาณทางฟสกสทไดจากขอมลเชงปรมาณ เชน มวล แรง ความยาว เวลา อณหภม เปนตน ปรมาณกายภาพแบงออกเปน 2 ชนด คอ 1. ปรมาณฐาน ( base unit ) เปนปรมาณหลกของระบบหนวยระหวางชาต ม 7 ปรมาณ ดงน

ปรมำณฐำน ชอหนวย สญลกษณ ความยาว เมตร m

มวล กโลกรม kg เวลา วนาท s

กระแสไฟฟา แอมแปร A อณหภมอณหพลวต เคลวน K

ปรมาณสาร โมล mol ความเขมของการสองสวาง แคนเดลา cd



2. ปรมาณอนพทธ ( derived unit ) เปนปรมาณทไดจากปรมาณฐานตงแต 2 ปรมาณขนไปมาสมพนธกน ดงตวอยางตอไปน

ปรมาณอนพทธ ชอหนวย สญลกษณ เทยบเปนหนวยฐาน

และอนพทธอน ความเรว เมตรตอวนาท m/s

1 m / s = s 1m 1

ความเรง เมตรตอวนาท2 m /s2

1 m / s2 = s 1x 1s

m 1

แรง นวตน N 1 N = 1 kg. m /s2 งาน พลงงาน จล J 1 J = 1 N.m

ก าลง วตต W 1 W = 1 J /s ความดน พาสคาล Pa 1 Pa = 1 N / m2 ความถ เฮรตซ Hz 1 Hz = 1 s – 1

ระบบหนวยระหวำงชำต ในสมยกอนหนวยทใชส าหรบวดปรมาณตางๆ มหลายระบบ เชน ระบบองกฤษ ระบบเมตรกและระบบของไทย ท าใหไมเปนมาตรฐานเดยวกน ดงนนปจจบนหลายๆประเทศ รวมทงประเทศไทยดวยไดใชหนวยสากลทเรยกวา ระบบหนวยระหวางชาต ( The International System of Unit ) เรยกยอวา ระบบเอสไอ ( SI Units ) ซงประกอบดวยหนวยฐาน และหนวยอนพทธ ดงน 1. หนวยฐาน ( base unit ) เปนปรมาณหลกของระบบหนวยระหวางชาต ม 7 ปรมาณ ดงน

ปรมาณฐาน ชอหนวย สญลกษณ ความยาว เมตร m

มวล กโลกรม kg เวลา วนาท s

กระแสไฟฟา แอมแปร A อณหภมอณหพลวต เคลวน K

ปรมาณสาร โมล mol ความเขมของการสองสวาง แคนเดลา cd

2. หนวยอนพทธ ( derived unit ) เปนปรมาณทไดจากปรมาณฐานตงแต 2 ปรมาณขนไปมาสมพนธกน ดงตวอยางตอไปน



ปรมาณอนพทธ ชอหนวย สญลกษณ เทยบเปนหนวยฐาน

และอนพทธอน ความเรว เมตรตอวนาท m/s

1 m / s = s 1m 1

ความเรง เมตรตอวนาท2 m /s2

1 m / s2 = s 1x 1s

m 1

แรง นวตน N 1 N = 1 kg. m /s2 งาน พลงงาน จล J 1 J = 1 N.m

ก าลง วตต W 1 W = 1 J /s ความดน พาสคาล Pa 1 Pa = 1 N / m2 ความถ เฮรตซ Hz 1 Hz = 1 s – 1

กำรบนทกปรมำณทมคำมำกหรอนอย ผลทไดจากการวดปรมาณทางวทยาศาสตร บางครงมคามากกวาหรอนอยกวา 1 มากๆท าใหเกด ความยงยากในการน าไปใชงาน ดงนน การบนทกปรมาณดงกลาว เพอใหเกดความสะดวกในการน าไปใชสามารถท าได 2 วธ คอ 1. เขยนใหอยในรปของจ ำนวนเตมหนงต ำแหนง ตำมดวยเลขทศนยม แลวคณดวยเลขสบยกก ำลงบวกหรอลบ ดงน ตวอยำง จงเขยนปรมาณตอไปนในรปเลขยกก าลง ก. 360,000,000 เมตร ข. 6,539,000 กโลเมตร ค. 0.00048 กโลกรม ง. 0.00127 วนาท วธท ำ ก. 360,000,000 เมตร = 360,000,000 = 3.6x108 เมตร ข. 6,539,000 กโลเมตร = 7,539,000 = 6.5x106 กโลเมตร ค. 0.00038 กโลกรม = 0.00038 = 3.8x10 – 4 กโลกรม ง. 0.00117 วนาท = 0.00117 = 1.17x10- 3 วนาท

0.000 x10

n

จ ำนวนเตม 1 ต ำแหนง เทากบจ านวนตวเลขหลงจดหรอตวเลขระหวางจด



2. เขยนโดยใชค ำ “อปสรรค ( prefix)” ค าอปสรรค คอ ค าทใชเตมหนาหนวย SI เพอท าใหหนวย SI ใหญขนหรอเลกลง ดงแสดงในตาราง

ค าอปสรรค สญลกษณ ตวพหคณ ค าอปสรรค สญลกษณ ตวพหคณ เทอรา T 10 12 พโค p 10 -12

จกะ G 10 9 นาโน n 10 - 9

เมกะ M 10 6 ไมโคร 10 – 6

กโล k 10 3 มลล m 10 – 3

เฮกโต h 10 2 เซนต c 10 – 2

เดคา da 10 เดซ d 10 - 1

ตวอยำง จงเขยนปรมาณตอไปน โดยใชค าอปสรรค ก. ความยาว 12 กโลเมตร ใหมหนวยเปน เมตร ข. มวล 0.00035 เมกะกรม ใหมหนวยเปน มลลกรม วธท ำ

ก. เปลยน กโล เมตร ข. เปลยน เมกะ กโล กรม มลล

= 12 x 10 3 = 0.00035 x 10 3 x 10 3 x 10 3

= 1.2 x 10 4 เมตร = 0.00035 x 10 9

= ( 3.5 x 10 – 4 ) x 10 9

= 3.5 x 10 5 มลลกรม

ลองท ำด 1. สงเกตหนวยของปรมาณเหลานแลวบอกวาเปนปรมาณฐาน หรอ ปรมาณอนพทธ

ชอปรมำณ หนวยปรมำณ ปรมำณฐำน หรอ ปรมำณอนพทธ 1. อณหภม เคลวน ( K ) 2. ความดน นวตนตอตารางเมตร ( N/m2 ) 3. เวลา วนาท ( s ) 4. ความเรง เมตรตอวนาทยกก าลงสอง ( m /s2) 5. พลงงาน กโลกรม.(เมตร)2ตอ(วนาท)2 ( kg.m2 /s2 ) 6. ปรมาณของสาร โมล ( mole )



2. ใหเตมค าตอบทถกตองลงในชองวางตอไปน 1) 7.2 cm = ……..………………….…………....m 2) 6.524 mg = ……..……….…....g

3) 6.23 nm = ……..…………….……………....m 4) 55.26 μm = …………………....m 5) 62.5 pg = ……..……………….……….….....g 6) 425 km = ………………………....m

7) 0.042 μg = ……..……………………..….....g 8) 0.0659 MΩ = …....…….…....Ω

9) 0.0073 GΩ = ……..……………………......Ω 10) 3.3 x 103 km = ……..……......m

11) 4.625 x 105 nA = ………………....……....A 12) 2.55 x10–3 μg = ……..……....g

13) 4.62 x 10–7 cg = ………………..………....g 14) 5.21 x 10–10 μA = …………....A

กำรเปลยนหนวย ในการวดปรมาณตางๆ ในบางครงยงมหนวยวดออกมาไมใชหนวยในระบบเอสไอ หรอ เปนหนวยในระบบ เอสไอ แตมค า

อปสรรคอยดวย หากมความเปนตองเปลยนเปนหนวยทตองการ เพอน าไปแทนคาในสตรหรอสมการตางๆ ในทางวทยาศาสตร กมวธการเปลยนแปลงดงน

1. การเปลยนหนวยจากไมมค าอปสรรคเปนหนวยทมค าอปสรรค ตวอยาง 1.1 จงเปลยนความยาว 7 เมตรเปนหนวย พโกเมตร วธท 1 ใหน าค าอปสรรคนนมาคณและหารหนวยจากนนเปลยนค าอปสรรคตวหารเปนตวคณทเทยบเทา ดงน

7 m = p

pm7 (น า p มาคณและหาร)

= 1210

7

pm (เปลยน p ตวหารเปน 1210 )

7 m = 7 1210 p m Ans. วธท 2 สมมตค าตอบเปนตวแปรใดๆ มหนวยตามทตองการเปลยน แลวน ามาท าเปนสมการ เพอหาคาตวแปร

ดงน ให x pm เทากบ 7 m จะได x p m = 7 m

x = pm

m7

= p

7 = 1210

7

= 7 1210 pm Ans.

2. การเปลยนหนวยจากมค าอปสรรคเปนหนวยทไมมค าอปสรรค หลกการ เปลยนสญลกษณ เปนตวเลข ตวอยาง 2.1 จงเปลยน 60 m เปนหนวย m 60 m = m121060 Ans.



3. การเปลยนหนวยจากมค าอปสรรคเปนหนวยทมค าอปสรรคอน หลกการ 1. เปลยนจากหนวยใหญไปหนวยเลก คณดวย x10 2. เปลยนจากหนวยเลกไปหนวยใหญ คณดวย x10 3. X คอ ผลตางของเลขยกก าลงของหนวยนนๆ (ก าลงหนวยใหญ - ก าลงหนวยเลก) ตวอยาง 3.1 จงเปลยน 1.5 km เปนหนวย µm

310k , 610

9)6(3 x ดงนน 1.5 km = mx105.1 ( ใหญไปเลก X เปนบวก)

m9105.1 Ans. หรออาจใชวธท 1 ดงตวอยาง 1.1 เชน ตวอยาง 3.2 ระยะหางระหวางเมองสองเมองเทากบ 40 กโลเมตร ใหเปนมลลเมตร วธท า 40 km = 40 m (km) / m = 40 k (mm) / m

= 40 103 mm / 10-3

40 km = 4.0 107 mm 4. การเปลยนหนวยรปแบบอนๆ

4.1 หลกการเปลยนพนท ใหเปลยนหนวยธรรมดากอนแลวจงยกก าลงสองทงสองขาง 4.2 หลกการเปลยนปรมาตร ใหเปลยนหนวยธรรมดากอนแลวยกก าลงสามทงสองขาง

4.3 เปลยน km/hr เปน m/s คณดวย 18

5

4.4 เปลยน m/s เปน km/hr คณดวย 5

18

ตวอยาง 4.1 สารชนดหนงวดความหนาแนนได 500,000 ไมโครกรมตอลกบาศกเซนตเมตร สารนมความหนาแนนเทาใดในหนวยกรมตอลกบาศกเมตร



กำรทดลองในวชำฟสกส สงทส าคญประการหนงในการทดลองคอการบนทกขอมลตามความเปนจรง การบนทกขอมลนนมได 2 ลกษณะ คอ การบนทกขอมลเชงคณภาพ (บอกถงลกษณะ และคณสมบตตางๆทสงเกตไดจาการทดลอง) และการบนทกขอมลเชงปรมาณ (บอกถง จ านวนมากนอยในลกษณะเปนตวเลข) ในการทนจะกลาวถงการบนทกตวเลขทไดจากเครองมอตางๆในการทดลอง ดงน 1. เลขนยส ำคญ คอ ตวเลขทไดจากการวดโดยใชเครองมอทเปนสเกล โดยเลขทกตวทบนทกจะมความหมายสวนความส าคญของตวเลขจะไมเทากน ดงนนเลขทกตวจงม นยส าคญ ตามความเหมาะสม เชน วดความยาวของไมทอนหนงได ยาว 121.54 เซนตเมตร เลข 121.5 เปนตวเลขทวดไดจรง สวน 0.04 เปนตวเลขทประมาณขนมา เราเรยกตวเลข 121.54 นวา เลขนยส าคญ และมจ านวนเลขนยส าคญ 5 ตว หลกกำรพจำรณำจ ำนวนเลขนยส ำคญ 1. เลขทกตวทไมใช เลข 0 ถอเปนเลขทมนยส าคญ (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 และ 9)

ยกเวน 1.1 เลข 0 (ศนย) ทตอทายเลขจ านวนเตมไมใชเลขนยส าคญ เชน 120 (มเลขนยส าคญ 2 ตว) , 200 ( มเลขนยส าคญ 1 ตว )

1.2 เลข 0 (ศนย) ทหนาตวเลข ไมใชเลขนยส าคญ เชน 0.02 ( มเลขนยส าคญ 1 ตว ) 2. เลข 0 (ศนย ) ทอยระหวางตวเลขถอเปนเลขนยส าคญ เชน 1.02 ( 3 ตว ) , 10006 ( 5 ตว ) 3. เลข 0 (ศนย ) ทอยทายแตอยในรปเลขทศนยม ถอวาเปนเลขนยส าคญ เชน 1.200 ( 4 ตว ) 4. เลข 10 ทอยในรปยกก าลง ไมเปนเลขนยส าคญ เชน 1.20 x105 ( 3 ตว ) กำรบนทกตวเลขจำกกำรค ำนวณ 1. กำรบวกลบเลขนยส ำคญ โดยบวกลบเลขนยส าคญกอน เมอไดผลลพธ ใหมจ านวน ทศนยมเทากบจ านวนททศนยมนอยทสด เชน 12.03 + 152.246 + 2.7 = 166.976 ผลลพธ คอ 167.0 2. กำรคณหำรเลขนยส ำคญ โดยคณหารเลขนยส าคญกอน แลวพจารณา ผลลพธใหม จ านวนเลขนยส าคญ เทากบ ตวเลขทนยส าคญนอยทสดทคณหารกน เชน 54.62 x2.5 = 136.550 = 1.36x102 ผลลพธ คอ 1.4 x 102 ควำมไมแนนอนในกำรวด ในการวดปรมาณตางๆ ดวยเครองยอมม ควำมผดพลำด ( error ) หรอ ควำมคลำดเคลอน อยเสมอ เชนวดความหนาของทอนไม ได 2.5 เซนตเมตรกวา ๆ แตไมถง 2.6 เซนตเมตร ดงนนจงควรบนทก 2.54 หรอ 2.55 หรอ 2.56 โดยตวสดทาย

( 4 , 5 , 6 ) เปนการคาดคะเน การบนทกเราควรบนทกใหมความคลาดเคลอนนอยทสด เราควรบนทกดงน 2.55 0.01 โดย

2.55 คอปรมาณทวดได ( A ) และ 0.01 คอ คาความคลาดเคลอน หรอ ความไมแนนอนของการวด ( A )

สรปไดวา การบนทกตวเลขทไดจากการวด ยอมมความผดพลาด จงควรแสดงผลการวดเปน ( A A )



ลองท ำด

กำรบนทกผลกำรค ำนวณตวเลขทมควำมไมแนนอนในกำรวด 1. การบวก หรอ ลบกน ความคลาดเคลอนของผลลพธตองคดจากปรมาณความคลาดเคลอนจรง มาบวกกนเสมอ เชน

1.1 ( A A ) + ( B B ) = ( A + B ) ( A + B )

1.2 ( A A ) - (2B 2 B ) = ( A - 2B ) ( A + 2 B ) 2. การคณ หรอ หารกน หาเปอรเซนต ( % ) ความคลาดเคลอนของผลลพธจากการคณหรอหาร โดยน าเปอรเซนต ( % ) ของความคลาดเคลอนของแตละปรมาณมาบวกกน เชน หาเปอรเซนตของความคลาดเคลอนพจารณาดงน

- ( A A ) หา เปอรเซนต ( %) ของความคลาดเคลอน = AA

x 100 %

- ( B B ) หา เปอรเซนต ( %) ของความคลาดเคลอน = BB

x 100 %

- ( C C ) หา เปอรเซนต ( %) ของความคลาดเคลอน = CC

x 100 %

2.1 ( A A ) ( B B ) = ( A B ) ( AA

x 100 % + BB

x 100 % )

2.2 ( A A ) / ( B B ) = ( A / B ) ( AA

x 100 % + BB

x 100 % )

2.3 ( A A ) ( B2 2BB ) = ( A B2 ) ( AA

x 100 % + 2BB

x 100 % )

2.4 ( A A ) ( B B ) / ( C 21

CC

) = ( A B / C ) ( AA

x 100 % + BB

x 100 %

+ 21

CC

x 100 % )

1. นกเรยนคนหนงบนทกตวเลขจากการทดลองเปน 0.0825 กโลกรม , 650 x10- 2 เมตร , 20.5 เซนตเมตร , 8.00 วนาท และ 200 ลกบาศกเซนตเมตร จ านวนตวเลขเหลานมเลขนยส าคญกตว ตอบ 0.0825 กโลกรม มเลขนยส าคญ………3…….ตว 650 x10- 2 เมตร มเลขนยส าคญ………3…….ตว 20.5 เซนตเมตร มเลขนยส าคญ………3…….ตว 8.00 วนาท มเลขนยส าคญ………3…….ตว

200 ลกบาศกเซนตเมตร มเลขนยส าคญ………1…….ตว



2. จงหาผลลพธของ 7.0

3.50 + 4.95 – 2.52 ตามหลกเลขนยส าคญ

วธท า

7.0

3.50 + 4.95 – 2.52 = ( …0.5……… ) + 4.95 – 2.52

= ……………2.93……………… ผลลพธตามหลกเลขนยส าคญ = ………………2.9…………… ตอบ

3. จงหาผลบวกและผลตางของจ านวน ( 3.45 0.02 ) กบ ( 2.13 0.03 )

( 3.45 0.02 ) + ( 2.13 0.03 ) = ( .3.45+2.13. ) ( …0.02+0.03…. )

= ….. ………5.58 0.05……………….

( 3.45 0.02 ) - ( 2.13 0.03 ) = ( .3.45-2.13. ) ( …0.02+0.03…. )

= .. 1.32 0.05… การวดปรมาณตางๆ ดวยเครองมอ ซงเปนขอมลทไดจากการทดลอง ยอมวดไดแมนย าโดยมขดจ ากดในระดบหนง

โดยทวไปจะมความผดพลาด (Error) อยเสมอ โอกาสทจะวดไดคลาดเคลอนจากความเปนจรงของปรมาณทวดไดจะมากหรอนอยขนกบเครองมอ วธการวด สถานการณทท าการวด ความสามารถและประสบการณของผทท าการวด และปจจยอนๆ ซงสรปสาเหตของความคลาดเคลอนไดจาก 3 แหลงคอ

1. Groos error เปนความคลาดเคลอนทเกดจากความสะเพรา เซอซา ของเราเอง แกไขโดยการระมดระวงและท าการทดลองหลายๆ ครง

2. Systemtic error เปนความคลาดเคลอนทเกดจากการวดและใชเครองมอแบบผดวธ หรอไมกใชเครองมอในสภาพแวดลอมทตางไปจากทก าหนดใหใช เปนตน แกไขโดยการ caribrate เครองมอ หรอเลอกวธทเหมาะสม

3. Random error เปนความคลาดเคลอนทนอกเหนอจากขอท 1 และ 2 เชนการอานสเกลจากมเตอรผดพลาดเนองจากพาราแลกซ การจบเวลาในขณะเรมตน หรอหยดเวลา เปนตน แกไขโดยทดลองหรอวดมากๆครง แลวหาคาเฉลย

ซงเมอท าการวดปรมาณ A โดยตรงยอมมปรมาณ A ซงเปนโอกาสผดพลาดของปรมาณ A ทเปนไปได ดงนนคาทวดไดจะอยในระหวาง AA



แบบทดสอบ วชาฟสกส ม.4 เรอง บทน า : ธรรมชาตของฟสกสและการวด 1) จงพจารณาขอความตอไปน 1.ปรากฏการณธรรมชาตคนในสมยโบราณอธบายวาเปนเหตการณทเทพเจาและภตผเปนผกระท า 2. วชาฟสกสมงศกษาปรากฏการณธรรมชาตโดยไมค านงถงการน าไปประยกต 3. การสงเกต การบนทกขอมล การวเคราะหขอมล ท าใหเกดการพฒนาความร ขอใดถกตอง ก. 1 และ 2 ข. 1 และ 3 ค. 2 และ 3 ง. 1 2 และ 3 2) จงพจารณาขอความตอไปน 1.ความซอสตยตรงไปตรงมา 2.ความเออเฟอ เผอแผ โอบออมอาร 3.ความมนใจในตวเอง ขอใดคอลกษณะนสยทดของนกวทยาศาสตร ก. 1 ข. 1 และ 2 ค. 2 และ 3 ง. 1 2 และ 3 3) ขอใดมใชหลกส าคญส าหรบการบนทกขอมลทางวทยาศาสตร ก. บนทกวธการทใชในการสงเกตปรากฏการณธรรมชาต ข. บนทกตวแปรตางๆทจ าเปนในขณะท าการสงเกตเหตการณ ค. ใชสมดบนทกทจดเตรยมไวอยางด ง. บนทกขอมลดวยความรอบคอบและซอสตย 4) จากการสรางแบบจ าลองทางความคดอยางมเหตผล สามารถน าไปอธบายปรากฏการณตางๆ ไดอยางดสอดคลองกบขอมลทได จากการทดลองเปนวธหนงซงน าไปส ก. สมมตฐาน ข.ทฤษฎ ค.กฎเกณฑ ง.ระเบยบทยดถอปฏบต 5) ขอใดตอไปนถกตอง ก. วชาฟสกสอยในสาขาวชาวทยาศาสตรกายภาพทศกษาเนนในเชงคณภาพ ข. เทคโนโลยจะพฒนาตามหลกการพฒนาวชาฟสกสเสมอ ค. การสอสารโดยใชทศนสญญาณของทหารเรอจ าเปนตองใชวชาฟสกส ง. วชาฟสกสไมเนนการน าไปประยกต 6) ถาตองการวดความหนาของกระดาษ ควรใชเครองมอวดชนดใด ก. สายวด ข. ไมบรรทด ค. ไมโครมเตอร ง. เวอรเนยร 7) ระบบหนวยระหวางชาต (หนวยเอสไอ) ไดก าหนดหนวยของเวลาตามขอใด ก. วนาท ข. นาท ค. ชวโมง ง. วน 8) ปรมาณใดตอไปนเปนปรมาณฐานทงหมด ก. ก าลง มวล ความยาว ข. มวล เวลา ความยาว ค. แรง งาน กระแสไฟฟา ง. เวลา ความดน ปรมาณสาร 9) ปรมาณกายภาพในขอใดทตองบอกทงขนาดและทศทางจงจะสมบรณ ก. แรง งาน ความเรว ข. น าหนก ความเรง การกระจด ค. โมเมนตม สนามไฟฟา ความถ ง. สนามแมเหลก ความเรว พลงงาน



10) ปรมาณกายภาพขอใดไมเปนปรมาณเวกเตอร ก. ความเรว สนามแมเหลก ข. ก าลง ความหนาแนน ค. มวล อณหภม ง. พลงงาน ความถ 11) ขอใดตอไปนมเลขนยส าคญ 3 ตวทกตว ก. 100, 1.00, 1.12 ข. 1 x 102, 2.52, -1.00

ค. 1.00, 0.0100, 12.0 x 102 ง. 14.0, 123, 400

12) ผลรวมของปรมาณ 18.425 + 7.21 + 5.0 เปนเทาใด ก. 30 ข. 31 ค. 30.6 ง. 30.635 13) ผลลพธของปรมาณ 185.42 - 5.6 - 89.89 เปนเทาใด ก. 89 ข. 89.9 ค. 89.93 ง. 90 14) ผลคณของเลขนยส าคญตอไปน 345.65 x 6.7 เปนเทาใด ก. 2315.86 ข. 2315.9 ค. 2316 ง. 2.3 x 102 15) ผลหารของเลขนยส าคญตอไปน 4172.64 x 2.5 เปนเทาใด ก. 1669.06 ข. 1669.1 ค. 1669 ง. 1.7 x 103 16) จงเปลยนปรมาณตอไปนใหสอดคลองกบหนวยทก าหนดให (1) 450 nm = ……………m (2) 106.5 MHz = ………………pHz (3) 95.8 km = …………….m (4) 1.97 x 10-5 g = ………………g (5) 3.24 mV = ……………V (6) 78 Gm = ………………Mm 17) จงบอกขอสรปเกยวกบวชาฟสกส ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 18) น าฝนเดนจากบานไปตลาดซงอยทางทศตะวนออกเปนระยะทาง 40 เมตร เมอถงตลาดเดนเลยวไปทางทศเหนอเพอไปโรงพยาบาลซงอยหางออกไปเปนระยะ 30 เมตร น าฝนเดนไดระยะทางและการกระจดเทาใด ................................................................................................................................................................................................................. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... กำรวเครำะหผลกำรทดลอง

ในการศกษาทางวทยาศาสตรนน เมอท าการทดลองเสรจแลวตองมการน าผลการทดลองทไดมาวเคราะห วธการวเคราะหขอมลวธหนงคอ การน าผลการทดลองมาการเขยนกราฟแบบเสน ซงเสนกราฟทไดอาจเปนรปเสนตรง พาราโบลา รปคลน หรออนๆ ในกรณ ทกราฟทไดเปนรปเสนตรง จะมคาทมประโยชนตอการศกษาวทยาศาสตรคาหนงคอ ความชนของเสนตรง



วธกำรหำคำควำมชน (slope) = m กรำฟเสนตรง วธท 1 หาจากสตรตอไปน

2 1

2 1

y ym

x x

เมอ m คอ ความชนกราฟเสนตรง 1 1(x , y ) และ 2 2(x , y ) เปน จด 2 จด ทเสนตรงผาน หรอ เมอ คอมมเอยง หรอ มมทเสนตรงเอยงกระท ากบแกน x ในทศทวนเขมนาฬกา วธท 2 หาจากสมการเสนตรง y mx c จากสมการรปน จะไดวา

ความชนของกราฟเสนตรง (m) = สมประสทธของ x และ จดตดแกน y จะมคา y = c ตวอยาง จงหาความชนของกราฟเสนตรงทผาน จด (0, 1) และ (3, 7) วธท า ก าหนดให 1 1(x , y ) = (0, 1) และ 2 2(x , y ) = (3, 7)

จาก 2 1

2 1

y y 7 1 6m 2

x x 3 0 3

นนคอ เสนตรงน มคาความชนเทากบ 2 ตวอยาง เสนตรงเสนหนง มความเอยงเปนมม 450 จะมความชนเทาไร วธท า โจทยบอก มมเอยง ( ) =450 จาก 0m tan tan 45 1 นนคอ เสนตรงนมคา ความชนเทากบ 1 ตวอยาง จงหาความชนของเสนตรง ทมสมการเปน 2y = 6x + 16 พรอมทงบอกคา y ทจดซงสมการตดแกน y วธท า 2y = 6x + 16 (ตองน า 2 หารตลอด เพอท าใหสมประสทธ y เปน 1 กอน)

2y 6x 16

2 2 2

y = 3x + 8 เทยบกบ y mx c จะได ความชน (m) = สมประสทธ x = 3 และ จดตดแกน y คา y = c = 8 1.จงหาความชนของเสนตรงทผานจดตอไปน 1.1 (0, 0) , (2, 6) ความชน (m) = ............. 1.2 (3, 4) , (6, -5) ความชน (m) = ............. 1.3 (3, 5) , (4, 5) ความชน (m) = ............. 1.4 (4, 6) , (4, 7) ความชน (m) = ............. 1.5 (2, 0) , (5, 6) ความชน (m) = ............. 1.6 (3, 4) , (4, 6) ความชน (m) = ............. 2. จงหาความชนของเสนตรงทเอยงท ามม ตอไปน 2.1 มมเอยง ( ) =300 ความชนเทากบ............. 2.2 มมเอยง ( ) =600 ความชนเทากบ............. 3. จากสมการตอไปน เสนตรงมความชนเทาไร 3.1 y = 4x + 6 ความชน = ......... 3.2 y = 3

2x - 4 ความชน = .........

y

x

(x2 , y2)

(x1 , y1)

m tan

m tan

y

x 450

y

x

(3 ,7)

(0 ,1)

y

x 8



3.3 4y = 8x - 4 ความชน = ......... 3.4 8x = 2y - 4 ความชน = ......... 4. จากการทดลองหาอตราเรวของการเคลอนทของวตถหนง พบวา ระยะทาง (s) ทวตถเคลอนทได กบเวลา (t) ทวตถใชในการเคลอนทมความสมพนธดงกราฟ จงหาอตราเรวของการเคลอนทของวตถน ในหนวย เมตร/วนาท ( ก าหนดให S = v t เมอ S = ระยะทาง (เมตร) v = อตราเรว (เมตร/วนาท) , t = เวลา (วนาท) )

จาก 2 1 2 1

2 1 2 1

y y s s ... ...mm .....m / s

x x t t ... ...s

กำรใชเวอรเนยรคำลปเปอร กำรใชไมโครมเตอร กำรใชเวอรเนยรคำลปเปอร (Vernier Calipers)

เมอตองการวดความยาว ความสง หรอความลกของวตถขนาดไมใหญมากนก และตองการความแมนย ามากกวาใชไมบรรทดหรอไมเมตร เราจะใชเวอรเนยคาลปเปอร อยางไรกตามผลการวดยงคงมความคลาดเคลอนอยดวยเหมอนเดม

ลกษณะเวอรเนยคาลปเปอรเปนดงรป 1

รปท 1 เวอรเนยคาลปเปอร

บรเวณ cd ใชวดระยะภายนอก บรเวณ ef ใชวดระยะภายใน(เชน เสนผาศนยกลางภายในของทอกลม) และบรเวณ g

ใชวดความสง ปกตจ านวนชองของสเกลหลกจะนอยกวาจ านวนชองบนสเกลวอรเนยรอย 1 ชองเสมอ ตามสมการ

NVSN 1

หรอ N

VSS

เมอ S คอระยะหางหรอความยาว 1 ชอง บนสเกลหลก V คอระยะหางหรอความยาว 1 ชอง บนสเกลเวอรเนยร N จ านวนชองทงหมดบนสเกลเวอรเนยร

สเกลหลก

สเกลเวอรเนย

t (วนาท)

S ( เมตร )

12

(0 ,0) 10



สมการ22 เปนสมการบอกความละเอยดของเวอรเนยร สมการนยงนอยแสดงวาเวอรเนยรมความละเอยดมาก เชน

ถา VS หรอ

N

S เทากบ 0.01 มลลเมตร แสดงวาเวอรเนยรวดไดถงทศนยม 2 ต าแหนงในหนวยมลลเมตร

วธอำนเวอรเนยร ใชหลกดงตอไปน

1 หาความละเอยดของเวอรเนยรอนนนเปนอนดบแรก (ปกตจะเขยนตดไวทตว เวอรเนยร) โดยหาวาแตละชองบนสเกลหลกหางกนเทาใด ในหนวยใด บนทกเปนคา S และสเกลเวอรเนยรมจ านวนกชอง (คา N ) แลวค านวณความ

ละเอยดจากสมการ N

S

ตวอยาง ถาแตละชองบนสเกลหลกของเวอรเนยรหางกน 1 มลลเมตร และสเกลเวอรเนยรมจ านวน 10 ชอง

ความละเอยดของเวอรเนยรอนนจะเทากบ mm 1.010

1

2 น าเวอรเนยรไปวดวตถทตองการ เลอนจนสเกลเวอรเนยรชดวตถดงรป 12 อานความยาวของวตถจากสเกลหลก โดยสงเกตวาขดศนยของสเกลเวอรเนยรเลยขดศนยสเกลหลกมากชอง จากนนหาเศษความยาวทเกนไปอกเลกนอย โดยสงเกตวาขดเทาไรของสเกลเวอรเนยรตรงกบขดบนสเกลหลก น าจ านวนขดคณกบกบความละเอยดของเวอรเนยรทหามาแลวตามขอ 1 น าความยาวทหาทงสองครงบวกกนจะไดเปนความยาวของวตถ

ตวอยาง เมอน าเวอรเนยรไปวดวตถชนหนง ไดดงรป 2

รปท 2 การใชเวอรเนยรคาลปเปอรวดความยาววตถ

เมอพจารณารป 12 จะพบวาเวอรเนยรอนน สเกลหลกมหนวยเปนเซนตเมตรและมลลเมตร แตสเกลเวอรเนยรมหนวยเปนมลลเมตร ดงนนความละเอยดของเวอรเนยรจงตองใชระยะหางระหวางขดในหนวยมลลเมตรค านวณ ซงจะไดวา

เวอรเนยรมความละเอยด mmmm 02.0 50

1

ขณะทวดวตถตามรป12 นน ขดศนยของสเกลเวอรเนยรอยระหวาง 1.7 ถง 1.8 ในหนวยเซนตเมตร หรอ 17 ถง 18 ในหนวยมลลเมตร คาทอานไดคาแรก คอ 1.7 เซนตเมตร หรอ 17 มลลเมตร ตามล าดบ

สเกลเวอรเนยร 50 ชอง

ขดตรงกน



ตอไปสงเกตขดบนสเกลเวอรเนยร จะเหนวาขดท 19 บนสเกลเวอรเนยร ( ตองนบขดทงหมด โดยไมตองสนใจตวเลขบนสเกลเวอรเนยร) ตรงพอดกบขดบนสเกลหลก ดงนนเศษความยาวจะเทากบ mm 95.005.019 หรอ 095.0 เซนตเมตร

ดงนน วตถชนนยาว 795.1095.07.1 เซนตเมตร ตอบ หรอยาว 17+0.95 = 17.95 มลลเมตร ตอบ

กำรใชไมโครมเตอร (Micrometer)

เมอตองการวดความหนาของวตถซงมคานอยมาก ๆ เชนความหนาของเสนผม ความหนาของกระดาษ ความหนาของเสนลวด เราจะใชไมโครมเตอรดงรปท 3 เพราะใหคาทละเอยดถกตองวาเวอรเนยรคาลปเปอร

รปท 3 ไมโครมเตอร

สเกลบนทรงกระบอก T เรยกวาสเกลไมโคร สวนสเกลบนแกน S เรยกวาสเกลหลก การวดท าโดยหมนกระบอกนอก T ใหเลอนเขาจนขอบ B ชดวตถทตองการวด แลวอานจากสเกลบนทรงกระบอก

วธอำนไมโครมเตอร ใชหลกดงตอไปน

1 หาความละเอยดของไมโครมเตอร โดยส ารวจวาสเกลไมโครบนทรงกระบอก T มทงหมดกชอง และตองหมนทรงกระบอก T กรอบ ทรงกระบอก T จงจะเลอนออก(หรอเขา) 1 ชองบนสเกลหลก ผลหารจะเปนความละเอยดของไมโครมเตอรอนนน

ตวอยาง ถาพบวาสเกลไมโครมทงหมด 50 ชอง และตองหมนทรงกระบอก T จ านวน 2 รอบ จงจะท าให

เลอนออกหรอเขา 1 ชองมลลเมตรบนสเกลหลก ความละเอยดของไมโครมเตอรอนนจะเทากบ mm 01.0502

1

หรอ

0.001 cm 2 ตรวจดความคลาดเคลอนของขดศนยบนสเกลไมโครมเตอร โดยหมนทรง กระบอก T จนแกน B ชนกบแกน

A ซงจะมเสยงดง “คลก” แลวสงเกตขดศนยบนสเกลไมโครวาตรงกบขดศนยของสเกลหลกหรอไม ถาตรงกนพอดแสดงวาไมมความคลาดเคลอน และไมตองแกไขใด ๆ แตถาไมตรงแสดงวามความคลาดเคลอนเกดขนแลว ตองแกไขโดยปรบไมโครมเตอร

A B T

S



จนขดศนยตรงกน การปรบจะใชไขควงหมนทปมปรบศนยบรเวณปลายแกน D ซงผทจะปรบไดถกตองนนตองมประสบการณมาบางพอสมควร

3 น าวตถทตองการวดมาวางแตะปลายแกน A แลวหมนทรงกระบอก T จนปลายแกน B เลอนมาแตะขอบวตถอกดานหนง และไดยนเสยง “คลก” ใหความยาวคาแรกจากสเกลหลก จากนนหาเศษความยาวโดยสงเกตวาขดบนสเกลไมโครมเตอรขดใดตรงกบขดบนสเกลหลก และขณะนนทรงกระบอก T หมนไปแลวกรอบ คดเปนจ านวนชองทหมนไปแลวกชอง น าจ านวนชองคณกบความละเอยดของไมโครมเตอร คาความยาวของวตถจะเทากบผลบวกของคาทสอง

ตวอยาง เมอน าไมโครมเตอรไปวดความยาวหรอความหนาของวตถชนหนง สเกลหลกและสเกลไมโครมลกษณะดงรป 4

รปท 4 การใชไมโครมเตอรวดความหนาวตถ

ถาไมโครมเตอรอนนมสเกลไมโครทงหมด 50 ชอง และตองหมนทรงกระบอก T จ านวน 2 รอบ จงจะเลอน

ออกเทากบ 1 ชองมลลเมตรของสเกลหลก ดงนนความละเอยดของไมโครมเตอรอนน เทากบ mm 01.0502

1

ตามรป 14 สงเกตวาขอบทรงกระบอก T เลอนเลยขดศนยของสเกลหลกไปอยระหวาง 5.5 ถง 6 มลลเมตร คาแรกทอานได คอ 5.5 มลลเมตร

ตอไปหาเศษความยาว โดยสงเกตวาขดท 27.5(เลข 5 ไดจากการประมาณ) บทสเกลไมโคร ตรงกบแกนกลางของสเกลหลก ดงนนเศษความยาวจงเทากบ mm 275.001.05.27

ดงนน วตถชนนยาวหรอหนา mm 775.5275.05.5 ตอบ

สเกลหลก(mm)

physics m 4 introduction physics by krutor ·...

Documents