+ เมนูหลัก
  ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง
  บทนำ
  แบบทดสอบก่อนเรียน
 + เนื้อหา
  การถ่ายโอนพลังงานของคลื่นกล
  คลื่นผิวน้ำ
  การซ้อนทับของคลื่น
  สมบัติของคลื่น
      การสะท้อน
      การหักเห
      การแทรกสอด
      การเลี้ยวเบน
  คลื่นนิ่ง และการสั่นพ้อง
  ใบงาน
  แบบทดสอบหลังเรียน
  บทสรุป
  อ้างอิง
 


การถ่ายโอนพลังงานของคลื่นกล

แอมพลิจูด (A) หมายถึง ระยะทางที่อนุภาคเบี่ยงเบนจากตำแหน่งสมดุลมากที่สุด มีหน่วยเป็นเมตร
คาบ (หรือความถี่) และแอมพลิจูด เป็นปริมาณที่คงที่ไม่เปลี่ยนแปลง แต่ยังมีปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการสั่นหลายปริมาณที่ไม่คงตัว แต่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ตามสภาวะของอนุภาคในขณะนั้น ปริมาณดังกล่าวได้แก่ การกระจัด (displacement) และเฟส (phase)
การกระจัด (x) หมายถึง ระยะทางจากตำแหน่งของอนุภาคกับตำแหน่งสมดุล มีหน่วยเป็นเมตร
เช่นเดียวกับแอมพลิจูด เราต้องกำหนดเครื่องหมายของการกระจัดลงไปด้วย เพื่อทำให้ทราบว่า
ขณะนั้นตำแหน่งของอนุภาคอยู่ทางซ้ายมือหรือขวามือของตำแหน่งสมดุล ตัวอย่างเช่นรูป 5 อาจกำหนดว่า
ถ้าลูกตุ้มอยู่ทางขวามือของตำแหน่งสมดุล การกระจัดมีเครื่องหมายเป็นบวก
และถ้าลูกตุ้มอยู่ทางซ้ายมือของตำแหน่งสมดุล การกระจัดมีเครื่องหมายเป็นลบ
จากนิยามของการกระจัดข้างต้น ทำให้เราทราบว่า แอมพลิจูดก็คือการกระจัดที่มากที่สุดนั่นเอง กล่าวคือ

A = |xสูงสุด|

การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย (simple harmonic motion ; SHM) คือการเคลื่อนที่ของอนุภาคกลับไปกลับมาซ้ำทางเดิมรอบตำแหน่งสมดุล โดยมีคาบของการเคลื่อนที่ (T)
และแอมพลิจูด (A) คงตัวเสมอ ลักษณะการเคลื่อนที่แบบนี้ถือว่าเป็นการสั่นชนิดหนึ่ง
แรงที่กระทำต่ออนุภาคที่สั่นแบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายต้องมีทิศพุ่งเข้าสู่ตำแหน่งสมดุลตลอดเวลา และ
มีขนาดแปรผันตรงกับการกระจัด (x) ของอนุภาคจากตำแหน่งสมดุล กล่าวคือ

F = kx

และมีพลังงานศักย์ของการสั่น

เมื่อ k เป็นค่าคงตัวของสปริงมีหน่วยเป็น นิวตันต่อเมตร (N/m)

ตัวอย่างของการเคลื่อนที่แบบนี้ที่เห็นชัดที่สุดคือ การสั่นของมวลซึ่งติดอยู่ที่ปลายของสปริง ในที่นี้ค่า k
ก็คือ ค่าคงตัวของสปริง (spring constant) นั่นเอง อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติจริง
การสั่นของมวลที่ติดอยู่กับปลายสปริงจะค่อยๆ ช้าลง จนกระทั่งหยุดนิ่ง สาเหตุที่เป็นเช่นนี้
เพราะมีความเสียดทานไปลดพลังงานของการสั่น วิธีแก้ปัญหานี้ก็คือ การเพิ่มพลังงานให้แก่มวล
ที่กำลังสั่นอยู่ให้มีการสั่นได้ตลอดไป ในบรรดาการสั่นทั้งหลาย
การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายเป็นการเคลื่อนที่ชนิดที่สำคัญที่สุด เพราะเราสามารถอธิบาย
การเคลื่อนที่ชนิดนี้ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ได้ง่ายที่สุด

  

 
     

 

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล