ธรรมชาติทางฟิสิกส์

ธรรมชาตทิ างฟสิ กิ ส์

ฟิสิกส์คืออะไร การอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติ “กระบวนการทางวิทยาศาสตร์” ซึง่ เปน็ กระบวนการแสวงหาความจริง ได้รับการยอมรับและนา่ เชื่อถอื

การอธบิ ายปรากฏการณธ์ รรมชาติ เปน็ นกั บวช และ นักดาราศาสตร์ ชาวโปแลนด์ ทีส่ ามารถอธบิ ายการเคล่ือนท่ขี องดาวเคราะหแ์ ละ ดวงอาทติ ย์ โดยอาศัยข้อมลู จากนกั ดาราศาสตร์ รุ่นกอ่ นๆ นโิ คลสั โคเปอรน์ ิคสั นักคณิตศาสตรแ์ ละนักดาราศาสตร์ ชาวเยอรมนั ได้ต้ังกฏเกณฑเ์ พือ่ อธิบาย การเคลอ่ื นที่ของดาวเคราะห์ โยฮันเนส เคปเลอร์

วิทยาศาสตร์ “กระบวนการหรือวธิ ีการทางวทิ ยาศาสตร”์ สงั เกต การตัง้ ปัญหา การต้ังสมมตุ ฐิ าน ออกแบบการทดลอง สรุปผลการทดลอง

ฟสิ กิ ส์ ความรทู้ างฟสิ กิ ส์ ข้อมลู จากการสงั เกต และการวดั แล้วนามาวิเคราะห์ สรปุ สร้างเปน็ เกณฑ์ตา่ งๆ แบบจาลองทางความคดิ เพ่ือสรา้ งทฤษฏใี หมๆ่ ถา้ มี ขอ้ มูลใหม่ท่แี ตกต่างจากขอ้ มลู เดิม

ฟสิ กิ สท์ ี่มผี ลตอ่ วิทยาศาสตร์สาขาอ่นื ๆ

ฟสิ กิ ส์และเทคโนโลยี ในปจั จบุ นั ฟสิ ิกส์และเทคโนโลยีกา้ วหน้าขึ้น จึงมี การนาความรู้จากฟิสกิ ส์และเทคโนโลยีมาใชอ้ ย่างกวา้ งขวาง ซึง่ เมอื่ เราพิจารณาส่ิงรอบๆตัวเรา จะพบวา่ มีการประดิษฐ์สง่ิ ต่างๆขึน้ มา เพือ่ ใชป้ ระโยชนใ์ นดา้ นต่างๆ และส่ิงเหลา่ น้นั มักจะเปน็ ผลผลิตที่เกิดจาก ความร้ทู างฟิสิกส์และเทคโนโลยแี ทบท้งั ส้ิน

ฟสิ ิกส์และ พลังงานจาก พลงั งานจาก เครือ่ งจกั รสันดาป เทคโนโลยี ธรรมชาติ เคร่อื งจักรกล ภายนอก ดา้ นพลงั งาน เคร่ืองจกั รสนั ดาป พลงั งานไฟฟา้ ภายใน พลังงานนวิ เคลียร์ พลงั งานจากดวง อาทิตย(์ พลงั งาน พลาสมา)

ฟิสิกสแ์ ละ โทรเลข เทคโนโลยี โทรศัพท์ ดา้ นสอื่ สาร วทิ ยุ โทรคมนาคม โทรทศั น์ ระบบสื่อสารผ่านดาวเทยี ม

การวดั และการ บันทึกผลการวัด ปรมิ าณทางฟิสกิ ส์

ปริมาณทางฟสิ ิกส์ และ หนว่ ย “ปรมิ าณทางฟิสกิ ส”์ ปรมิ าณกายภาพ เปน็ ปรมิ าณทส่ี ามารถวดั ได้ด้วยเครือ่ งมอื โดยตรงหรอื โดยออ้ ม เปน็ ปรมิ าณทม่ี คี วามหมาย เฉพาะเจาะจง และมหี น่วยกากับ จงึ จะมีความหมายชดั เจน เช่น -มวล หนว่ ยเป็น กิโลกรมั -ความยาว หน่วยเป็น เมตร

ปรมิ าณทางฟิสกิ ส์ และ หน่วย “ระบบหนว่ ยระหว่างชาติ” ระบบหนว่ ยระหว่างชาติ : การกาหนดมาตรฐานเพือ่ เปน็ หน่วยกลาง ทางวิทยาศาสตร์ เรียกว่า หนว่ ยระหวา่ งชาติ (International System of Units หรอื System-International d’ Unites) และกาหนดใหอ้ ักษรย่อแทนช่อื ระบบน้ี ว่า \"SI หรือ หนว่ ยเอสไอ (SI unit)” เพอ่ื ใชใ้ นการวัดทางวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี ระบบหน่วยระหว่างชาติ หรอื เอสไอ ประกอบดว้ ย 3 หนว่ ย คอื หนว่ ยฐาน หนว่ ยอนพุ นั ธ์ หน่วยเสริม

ระบบหน่วยระหวา่ งชาติ หนว่ ยฐาน (Base units) เป็นหน่วยหลักของระบบเอสไอ ประกอบดว้ ยทง้ั หมด 7 หน่วย ได้แก่ ปรมิ าณ ชือ่ หนว่ ย ตัวยอ่ ความยาว เมตร (meter) m มวล กิโลกรมั (kilogram) kg เวลา s วินาที (second) A กระแสไฟฟา้ แอมแปร์ (ampere) K อณุ หภมู ิ เคลวนิ (kelvin) mol cd ปรมิ าณของสาร โมล (mole) ความเข้มของการสอ่ งสวา่ ง แคนเดลา (candela)

ระบบหนว่ ยระหวา่ งชาติ มหี น่วยเป็น newton ใช้ หนว่ ยอนุพนั ธ์ (Derived units) เปน็ หน่วยทเ่ี กดิ จากหน่วยฐานหลายหน่วย เชน่ ปรมิ าณ “แรง” เทียบกบั ช่ือหน่วย SI อนื่ ๆ สญั ลักษณ์ N เกดิ จากหนว่ ยฐาน (Kg.m)/s2 1 Hz = s-1 ปรมิ าณ หน่วยอนพุ นั ธ์ สัญลักษณ์ 1 N = 1 Kg.m/s2 1 Pa = 1 N/m2 ความถี่ เฮริ ตซ์ (hertz) Hz 1 J = 1 N.m 1 W = 1 J/s แรง นวิ ตัน (newton) N 1 C = 1 As ความดนั พาสคัล (pascal) Pa 1 V = 1 j/C 1 F = 1 C/V พลงั งาน (Energy) งาน (work) จูล (joule) J 1 Ω = 1 V/A กาลงั (power) วตั ต์ (watt) W ประจไุ ฟฟา้ ,ปรมิ าณไฟฟ้า คลู อมบ์ (coulomb) C ศักยไ์ ฟฟ้า,ความต่างศักย,์ แรงไฟฟ้า,แรงเคล่ือนไฟฟา้ โวลต์ (volt) V ความจุไฟฟ้า ฟารดั (farad) F ความตา้ นทานไฟฟ้า โอหม์ (ohm) Ω

คานาหน้าหนว่ ย ตวั อยา่ ง K เมอ่ื นามาวางหนว่ ย g —> จะทาให้หนว่ ย g เป็น Kg ซง่ึ มีขนาดใหญข่ น้ึ 1000 เทา่ ตามคา่ ของ K m เมื่อนามาวางหน่วย g —> จะทาใหห้ นว่ ย g เป็น mg ซ่ึงมขี นาดเล็กลง 0.001 เทา่ ตามคา่ ของ m

คานาหนา้ หนว่ ย คานาหน้าหน่วย ท่ีสาคัญและใช้บ่อย มีดังน้ี สัญลกั ษณ์ ตัวคณู คาอุปสรรค T 1012 G 109 เทระ (tera) M 106 จกิ ะ (giga) k 103 เมกะ (mega) h 102 กิโล (kilo) da 101 เฮกโต (hecto) d 10-1 เดคา (deca) c 10-2 เดซิ (deci) m 10-3 เซนติ (centi) 10-6 มิลลิ (milli) μ 10-9 ไมโคร (micro) 10-12 นาโน (nano) n พิโค (pico) p

ระบบหนว่ ยระหวา่ งชาติ หน่วยเสรมิ (Supplimentry Units) หน่วยเสริมของระบบ SI มี 2 หนว่ ย คือ เรเดียน (Radian : rad) เปน็ หน่วยวัดมุมในระนาบ โดย 1 เรเดียน คอื มมุ ท่จี ุดศูนยก์ ลางของวงกลมทรี่ องรับ ความยาวสว่ นโคง้ ท่มี ีความยาวเทา่ กับรัศมี สเตอเรเดียน (Steradian : sr) เป็นหนว่ ยวดั มุมตัน โดย 1 สเตอเรเดยี น คอื มมุ ท่ีจดุ ศูนย์กลางของทรงกลมที่รองรับพืน้ ที่ผวิ โค้งทมี่ พี นื้ ที่เป็นรปู ส่เี หลยี่ ม จัตุรัสที่มีความยาวด้านเทา่ กบั รศั มี

การวดั และการแปลความหมายข้อมูล การแสดงผลการวัด แบบขีดสเกล เชน่ โวลต์มเิ ตอร์ท่วั ไป เคร่ืองมอื ดังกล่าวจะมีเขม็ กระดิกและช้ตี ัวเลขหนา้ ปดั การใชเ้ ครอื่ งมอื ชนิดน้ี ผ้วู ดั ต้องเขา้ ใจวธิ กี ารใช้ เช่น การเลอื กสเกลที่เหมาะสมกับสง่ิ ทีว่ ัด ทั้งนี้เพราะว่าบน หนา้ ปดั จะมสี เกลตัวเลขหลายชดุ แบบตัวเลข เชน่ โวลต์มิเตอร์ , แอมมิเตอร์ ชนิดทน่ี ิยมเรยี กกนั วา่ ดจิ ติ อล เป็นเครอ่ื งวดั แบบอา่ นตวั เลขบนจอภาพของเครือ่ งมอื ขณะทาการวดั ได้เลย การใช้สะดวกและรวดเรว็ แมน่ ยา ปัจจบุ ันเคร่ืองมือดังกล่าวจึงนิยมใช้กนั อยา่ งกว้างขวาง

การวดั และการแปลความหมายข้อมลู การอ่านผลจากการวดั พิจารณาจากรูป ส่วนแรกอา่ นไดโ้ ดยตรงคือ = 5.5 ส่วนทส่ี องไดจ้ ากการประมาณ โดยสายตา = 0.08 เมอ่ื นาสองส่วนมารวมเขา้ กนั ได้ = 5.58

เลขนยั สาคญั 1. ถา้ เป็นจานวนทม่ี ีทศนิยมใหน้ ับจากหนา้ ไปหลงั 2. ถ้าเป็นจานวนทไี่ มม่ ที ศนิยมและไม่ลงทา้ ยดว้ ยศูนย์ โดยเร่มิ จากตัวเลขทไ่ี ม่เปน็ ศูนย์ เช่น ใหน้ บั ทุกตัว เช่น 0.0028 มจี านวนเลขนัยสาคัญ = 2 ตวั 64,201 มจี านวนเลขนัยสาคญั = 5 ตวั 0.0102 มจี านวนเลขนัยสาคญั = 3 ตวั 9,007 มจี านวนเลขนยั สาคญั = 4 ตัว 0.0060 มจี านวนเลขนยั สาคัญ = 2 ตัว 5,675 มจี านวนเลขนยั สาคัญ = 4 ตวั 930.00 มจี านวนเลขนัยสาคัญ = 5 ตัว 80,800.0 มจี านวนเลขนัยสาคญั = 6 ตวั

เลขนัยสาคญั 3. จากขอ้ 2 ถ้าลงท้ายดว้ ยศูนย์จานวนเลขนัยสาคัญ 4. ถา้ เขยี นอยใู่ นรปู พหคุ ณู (ax10n โดยท่ี ไมแ่ นน่ อน เชน่ 400 มจี านวนเลขนยั สาคัญ = 3, 2 หรือ 1 ตัว 1<a<10 และ n ∈ I ) ใหน้ ับที่ a 560 มจี านวนเลขนยั สาคญั = 3 หรอื 2 ตวั เทา่ นัน้ เชน่ 60,200 มจี านวนเลขนยั สาคญั = 5, 4 หรือ 3 ตวั 1.0x105 มจี านวนเลขนยั สาคญั = 2 ตวั 8.02x10-2 มีจานวนเลขนัยสาคญั = 3 ตวั 62,760 มจี านวนเลขนยั สาคัญ = 5 หรือ 4 ตัว 2.00x1012 มีจานวนเลขนยั สาคญั = 3 ตัว

การบวกหรอื ลบ ใหบ้ วกลบข้อมลู ตามปกติ แล้วเม่อื ได้ผลลัพธ์ใหบ้ นั ทึกโดยมี เลขนัยสาคัญ จานวนตาแหน่งทศนยิ มเท่ากบั ตาแหนง่ ทศนิยมของขอ้ มูลหลกั ทม่ี จี านวน ตาแหนง่ ทศนิยมนอ้ ยทสี่ ดุ เช่น 1) 2.12 + 3.895 + 5.4236 = 11.4386 2.12 มคี วามละเอียดถงึ ทศนิยมตาแหนง่ ท่ี 2 3.895 มีความละเอียดถงึ ทศนยิ มตาแหนง่ ที่ 3 5.4236 มีความละเอยี ดถงึ ทศนิยมตาแหนง่ ที่ 4 ผลลพั ธ์ 11.4386 มีความละเอียดถงึ ทศนยิ มตาแหนง่ ที่ 4 ซึง่ มากกวา่ เคร่ืองมือวัดท่ีอ่านได้ 2.12 , 3.895 ดังนน้ั ผลลพั ธต์ อ้ งมเี ลขนยั สาคัญมคี วาม ละเอยี ดไมเ่ กนิ ทศนยิ มตาแหนง่ ท่ี 2 ดังนนั้ ผลลัพธ์ คือ 11.44 2) 15.7962 + 6.31 - 16.8 = 5.3062 ดังน้นั ผลลัพธ์ คอื 5.3

การคณู หรือหาร ผลลพั ธ์ต้องมีจานวนตวั เลขนยั สาคัญเทา่ กบั จานวนตวั เลข เลขนัยสาคัญ นยั สาคญั ของตัวต้ังทมี่ ีเลขนยั สาคญั นอ้ ยท่สี ุด เช่น 4.51x3.6666 = 16.536366 ผลลัพธ์ คอื 16.5 (เพราะว่าตวั ทคี่ ูณกนั มเี ลขนัยสาคัญน้อยทสี่ ดุ เพยี ง 3 ตวั )

เลขนยั สาคัญ แบบฝึกทักษะ 1. จงบอกถึงเลขนยั สาคัญของจานวนตอ่ ไปน้ี 1.1) 4.60 มีจานวนเลขนยั สาคัญ ................... ตวั 1.6) 426.73 มีจานวนเลขนยั สาคญั .................... ตวั 1.2) 0.36 มีจานวนเลขนัยสาคัญ ................... ตวั 1.7) 85.301 มจี านวนเลขนยั สาคญั .................... ตวั 1.3) 0.504 มจี านวนเลขนยั สาคัญ ................. ตัว 1.8) 0.00550 มีจานวนเลขนยั สาคัญ .................. ตวั 1.4) 680.0 มีจานวนเลขนัยสาคญั ................. ตัว 1.9) 0.49x108 มีจานวนเลขนยั สาคัญ ................... ตวั 1.5) 987 มีจานวนเลขนัยสาคญั ................... ตวั 1.10) 6.02x10-29 มีจานวนเลขนยั สาคญั ............... ตัว 2. จงเขียน 9,680 ใหเ้ ป็นจานวนท่ีมเี ลขนยั สาคัญ 2 ตวั 3. จงเขียน 53,480 ให้เป็นจานวนที่มเี ลขนยั สาคญั 3 ตวั

เลขนยั สาคญั แบบฝกึ ทักษะ จงหาผลลพั ธข์ องปริมาณตอ่ ไปนเ้ี ป็นเทา่ ใด 1) 6.245 + 426.8 = ..................................... 2) 94.35 + 36.2 = ..................................... 3) 1.65 x 2.2 = ..................................... 4) 4.5 x 116 = ..................................... 5) (4.5)2 = ..................................... 6) 224 / 14 = ..................................... 7) 25 = ..................................... 8) (2.20x102) / 2.0 = .....................................

leFssinoinsh 1