บทที่1-2

 ทราบวา่ ปริมาณเชิงฟิ สิกส์ใดใดประกอบดว้ ยขนาด(ตวั เลข)และหน่วย  รู้จกั ปริมาณเชิงฟิ สิกส์พ้นื ฐาน (base quantities) และมีความเขา้ ใจใน การใชค้ าอุปสรรค (prefixes)  เขา้ ใจความหมายของปริมาณสเกลาร์ (scalar) และเวคเตอร์ (vector)  รู้จกั และเขา้ ใจหน่วยมาตรฐาน SI และการเปล่ียนหน่วย

ข้อเปรียบเทยี บระหว่ำงข้อมูลเชิงปริมำณและคุณภำพ • การสงั เกตการณ์เชิงฟิ สิกส์ส่วนใหญ่จะรายงานเป็นขอ้ มูลเชิงปริมาณ (quantitative) • การรายงานผลเชิงคุณภาพ (qualitative) เช่น วตั ถุมีรูปร่างกลม มีความสาคญั นอ้ ยกวา่ ผลเชิงปริมาณ เพราะ……………………………………………… เคร่ืองบินกาลงั บินต่ำ เคร่ืองบินกาลงั บินสูงจากพ้ืน 1 km

• ปริมาณทางฟิ สิกส์ตอ้ งสามารถวดั ได้ (ไม่ทางตรงกท็ างออ้ ม) และประกอบดว้ ย ขนาด (ตวั เลข) และหน่วย กำรวดั ควำมยำว  4.5 m  ความสูง ระบบหน่วยมำตรฐำน ยานพาหนะ นำนำชำติ (SI units) ไม่เกิน 4.5 m

แบ่งเป็ นสองประเภท: ปริมาณพ้นื ฐาน (Base quantity) ปริมาณอนุพทั ธ์ (Derived quantity) สามารถแยกยอ่ ย เป็นปริมาณอ่ืนไดไ้ ดแ้ ก่ อตั ราเร็ว (m/s) แยกยอ่ ยเป็น ไม่สามารถแยกยอ่ ยเป็นปริมาณอื่นใด ระยะทางต่อเวลา ไดอ้ ีกแลว้

 SI Units – International System of Units Base Quantities Name of Unit Symbol of Unit length metre m mass kg time kilogram s second A electric current ampere K temperature kelvin mol mole cd amount of substance candela luminous intensity



• ตวั อย่ำงปริมำณอนุพทั ธ์: พืน้ ท่ี ปริมำตร และควำมหนำแน่น สมการท่ีใชน้ ิยาม: พ้นื ท่ี = กวา้ ง × ยาว หน่วยของพ้ืนที่: m × m = m2 สมการที่ใชน้ ิยาม: ปริมาตร = กวา้ ง × ยาว × สูง หน่วยของปริมาตร: m × m × m = m3 สมการที่ใชน้ ิยาม: ความหนาแน่น = มวล ÷ ปริมาตร หน่วยของความหนาแน่น: = kg / m3 = kg m−3

• จงระบุหน่วยของปริมำณอนุพทั ธ์ดังต่อไปนี้ Defining equation: speed = distance time In terms of units: Units of speed = Defining equation: acceleration = v elocity time In terms of units: Units of acceleration = Defining equation: force = mass × acceleration In terms of units: Units of force =

• จงระบุหน่วยของปริมำณอนุพทั ธ์ดงั ต่อไปนี้ Defining equation: Pressure = Force Area In terms of units: Units of pressure = Defining equation: Work = Force × Displacement In terms of units: Units of work = Work done Defining equation: Power = Time In terms of units: Units of power =

หน่วยอนุพทั ธ์ ควำมสัมพนั ธ์ระหว่ำงหน่วย หน่วย Special อนุพทั ธ์และหน่วยพืน้ ฐำน Name area volume length × width newton length × width × height (N) density mass  volume pascal speed (Pa) acceleration distance  time joule (J) force change in velocity  watt (W) time mass × acceleration pressure force  area work force × distance power work  time



 โลกมีมวล 5972000000000000000000000 kg  อะตอมของไฮโดรเจนมีรัศมี 0.0000000000529 m  ปริมาณทางฟิ สิกส์บางอยา่ งอาจมีค่าเยอะหรือนอ้ ยมากๆได้ เราสามารถทา ใหต้ วั เลขเหลา่ น้นั ง่ายต่อการอา่ นไดอ้ ยา่ งไร

• เปล่ียนตวั เลขใหอ้ ยใู่ นรูปแบบ • c × 10n โดย 1  c < 10 และ n เป็นจานวนเตม็ โลกมีมวล 5.972 × 1024 kg รัศมีของอะตอมไฮโดรเจน 5.29 × 10-11 m

สญั กรณ์วทิ ยาศาสตร์ที่มีเลขช้ีกาลงั เป็นบวก (แปลงจานวนเตม็ ) 6,300,000.0 = 6.3 x 106 94,700.0 = 9.47 x 104 เลขช้ีกาลงั n เท่ากบั จานวนคร้ังท่ี เล่ือนจุดทศนิยมไปทางซา้ ย

สญั กรณ์วทิ ยาศาสตร์ท่ีมีเลขช้ีกาลงั เป็นลบ (แปลงเลขทศนิยม) 0.000 008 = 8 x 10–6 0.00736 = 7.36 x 10–3 เลขช้ีกาลงั n เท่ากบั จานวนคร้ังท่ี เล่ือนจุดทศนิยมไปทางขวา

 โลกมีมวล 5.972 × 1024 kg  อะตอมของไฮโดรเจนมีรัศมี 5.29 × 10-11 m  แมจ้ ะเขียนปริมาณอยใู่ นรูปแบบสัญกรณ์วทิ ยาศาสตร์แลว้ แตก่ ย็ งั สามารถ ยอ่ ใหส้ ้นั ลงและสะดวกต่อการจดบนั ทึกกวา่ น้นั ไดอ้ ีก Prefix Abbreviation Power nano n 10−9 micro 10−6 milli  10−3 centi m 10−2 deci c 10−1 kilo d 103 mega k 106 giga M 109 G



อะตอมของไฮโดรเจนมีรัศมี 5.29 × 10-11 m คำถำม? อะตอมของไฮโดรเจนมีรัศมีเท่าไหร่ในหน่วย nm, m, และ cm ตามลาดบั



• ปริมำณสเกลำร์เป็ นปริมำณทมี่ ีเฉพำะขนำดเท่ำน้ัน • ตวั อยา่ งเช่น : มวล อุณหภูมิ

• ปริมำณสเกลำร์สำมำรถทำกำร บวก ลบ ได้โดยตรง • เช่น แผนเหลก็ หนัก 4 kg วำงซ้อนแผนเหลก็ 6 kg ให้นำ้ หนักรวม10 kg 6 kg +4 kg = 10 kg

• ปริมำณเวคเตอร์ เป็ นปริมำณที่มที ้งั ขนำด (magnitude) และทศิ ทำง (direction) A Force Magnitude = 100 N Direction = Left

ตวั อยา่ งปริมาณสเกลาร์ (scalar) และปริมาณเวคเตอร์ (vector) Scalars Vectors distance displacement speed velocity mass weight time acceleration pressure force energy momentum volume density

กำรบวกลบเวคเตอร์ด้วยวธิ ีกำรเชิงรูปภำพ • เวคเตอร์ขนานกนั สามารถบวกลบไดโ้ ดยตรง 4N 4N 6N 2N 2N 2N เวคเตอร์ช้ีทิศเดียวกนั จะเสริมกนั (บวกกนั ) เวคเตอร์ช้ีทิศตรงขา้ ม จะหักล้ำงกนั (ลบกนั )

กำรบวกลบเวคเตอร์ด้วยวธิ ีกำรเชิงรูปภำพ • เวคเตอร์ไม่ขนานกนั ไม่สามารถบวกลบไดโ้ ดยตรง • วิธีที่ 1 ใชก้ ฎส่ีเหล่ียมดา้ นขนาน (parallelogram law) (นาหางเวคเตอร์มาต่อกนั สร้างสี่เหล่ียมดา้ นขนาน )

กำรบวกลบเวคเตอร์ด้วยวธิ ีกำรเชิงรูปภำพ • เวคเตอร์ไม่ขนานกนั ไม่สามารถบวกลบไดโ้ ดยตรง • วธิ ีที่ 2 ใชก้ ฎสามเหลี่ยม (Triangle law) (นาหวั เวคเตอร์ที่หน่ึงต่อหางเวคเตอร์ท่ีสอง สร้างรูปสามเหลี่ยม ) B A A A B B





• ตารางแสดงช่วงการวดั และความแม่นยาของเคร่ืองมือวดั ความยาว Instrument Range of Accuracy measurement Measuring tape 0.1 cm Metre rule 0−5m 0.1 cm 0.01 cm Vernier calipers 0−1m 0.01 mm Micrometer screw gauge 0 − 15 cm 0 − 2.5 cm

เวอร์เนีย คำลปิ เปอร์ (Vernier Calipers) • แสดงการวดั ที่ละเอียดถึง 0.01 cm

เวอร์เนีย คำลปิ เปอร์ (Vernier Calipers) • วตั ถุที่ถูกวดั มีความยาวอยรู่ ะหวา่ ง 2.4 cm และ 2.5 cm. • เลขทศนิยมตาแหน่งที่สองของความยาวใหด้ ูจากขีดสเกลที่ตรงกนั ระหวา่ ง สเกลเวอร์เนียร์และสเกลหลกั

• ในที่น้ีขีดที่แปดของสเกลเวอร์เนียร์ตรงกบั ขีดบนสเกลหนกั (ตาแหน่ง C) • ดงั น้นั ระยะ AB ยาว 0.08 cm, ไดค้ วามยาวรวมเท่ากบั 2.48 cm

• คา่ ท่ีอา่ นไดจ้ ากรูป คือ 3.15 cm. • ขากรรไกรใน (inside jaws) สามารถใชว้ ดั เสน้ รอบวงของท่อได้ • แท่งตรงปลายสุด (depth bar) สามารถใชว้ ดั ความลึก

สกรู เกจไมโครมิเตอร์ (Micrometer Screw Gauge) หรือไมโครมิเตอร์ • ใชว้ ดั สิ่งที่บางมากๆ เช่น กระดาษ • ไมโครมิเตอร์มี 2 สเกล: ไดแ้ ก่ สเกลหนกั (main scale) และ สเกลหมุน (circular scale) • สเกลหมุนแบ่งเป็น 50 สเกลยอ่ ย หมุนหน่ึงรอบไดร้ ะยะ 0.5 mm ดงั น้นั ความละเอียด(ตอ่ หน่ึงช่องสเกลหมุน) =0.5 mm/50 = 0.01 mm

1. The metre rule and half-metre rule are used to measure lengths accurately to 0.1 cm. 2. Vernier calipers are used to measure lengths to a precision of 0.01 cm. 3. Micrometer are used to measure length to a precision of 0.01 mm.