ม.4 เล่ม 1 @unit 6 การเคลื่อนที่แบบ SHM

การเคลอื่ นทแี่ บบฮาร์มอนิกอย่างง่าย (simple harmonic motion) ใช้ประกอบการเรียนการสอนรายวชิ าฟิ สิกส์(ว41103) สําหรับนักเรียนช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 4 โรงเรียนเทพสถติ วทิ ยาลยั

การเคลอ่ื นทแี่ บบฮาร์มอนิกอย่างง่าย (simple harmonic motion) มาตรฐานการเรียนรู้ มาตรฐาน ว 4.2 : เขา้ ใจลกั ษณะการเคล่ือนที่แบบต่าง ๆของวตั ถุในธรรมชาติมี กระบวนการสืบเสาะหาความรู้และจิตวทิ ยาศาสตร์ส่ือสารสิ่งที่เรียนรูปและนาํ ความรู้ไปชะ ประโยชน์ ผลการเรียนทคี่ าดหวงั สาํ รวจ ตรวจสอบ และอธิบายการเคลื่อนท่ี แบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่ายและการนาํ ไป ใชป้ ระโยชน(์ ว 4.2-2) วตั ถุปะสงค์ เพอ่ื ใหผ้ เู้ รียนสามรถ 1. อธิบายความหมายของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่ายได้ 2. นาํ ความรู้กาเคล่ือนท่ีแบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่ายไปประยกุ ใชใ้ นชีวติ ประจาํ วนั

ขอ้ แนะนาํ ก่อนใชส้ ื่อ  เโพดือ่ ยใเคหรก้ ่ือางรขนอาํ งเสทน่านอตมอี้คงวอามยใู่สนมสบถูราณน์คะรบออถนว้ นไลกนรก์ุณบั าอตินิดตเต้งั อโรป์เนรแ็ตกรเพมอ่ืดดา้ นาวลน่าโง์ นห้ีกล่อดน (หากเคยติดต้งั บนเคร่ืองน้ีแลว้ ท่านสามารถผา่ นเงื่อนไขน้ีไปได)้ Download Setup

ลกั ษณะของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่าย  ลกั ษณะของการเคลื่อนท่ี การเคลื่อนที่แบบซิมเปิ ลฮาร์มอนิก หรือ ฮาร์มอนิกอยา่ งง่ายหรือ เรียก ยอ่ ๆวา่ SHM คือการเคล่ือนท่ีกลบั ไปกลบั มาในลกั ษณะการสนั่ หรือ แกวง่ กไ็ ด้ แต่ตอ้ งผา่ นตาํ แหน่งคงที่ พลงั งานไมส่ ูญเสีย ดงั น้นั จึงมี ขนาดการกระจดั มากที่สุด คงที่ตลอดการเคลื่อนที่ SHM มีท้งั แรงลพั ธ์ และความเร่ง ท้งั สองปริมาณไม่คงท่ีเปล่ียนแปลงท้งั ทิศทางและขนาด

ปริมาณท่ีเก่ียวขอ้ งกบั การเคล่ือนท่ี แบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่าย คาบ (Period ; T ) คือ ช่วงเวลาท่ีวตั ถุเคลื่อนที่ครบแต่ละรอบ หน่วยเป็นวนิ าที ความถี่ (Frequency ; f ) คือ จาํ นวนรอบที่วตั ถุเคล่ือนที่ในแต่ละวนิ าที หรือ จาํ นวนรอบท่ีวตั ถุเคล่ือนท่ีไดใ้ นหน่ึงหน่วยเวลา หน่วยเป็น รอบต่อวนิ าที (หรือ Hertz ; Hz.) แอมพลิจูด (Amplitude ; A) คือขนาดของการกระจดั สูงสุดจากแนวสมดุล หน่วยเป็นเมตร (m)

ปริมาณท่ีเก่ียวขอ้ งกบั การเคลื่อนที่ แบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่าย(ต่อ) อัตราเร็วเชิงมุม (angular velocity ; ω) หรือ ความถ่ีเชิงมุม คืออตั ราการเปล่ียนแปลง มุมรอบจุดคงท่ีในหน่ึงหน่วยเวลาหน่วยเป็นเรเดียนต่อวนิ าที (rad/s) ความเร่ง (a) คือความเร่งขณะที่วตั ถุไดร้ ับแรงลพั ธ(์ แรงยดื หยนุ่ มากระทาํ ดงั น้นั ความเร่งมีขนาดแปรผนั ตรงกบั ขนาดของการกระจดั แต่ทิศทางตรงกนั ขา้ ม แรงลพั ธ์ (Force ; F ) คือ แรงยดื หยนุ่ หรือแรงดึงจากสปริงซ่ึงเป็นแรงท่ีมีขนาด แปรผนั ตรงกบั ขนาดของการกระจดั แต่ทิศทางตรงกนั ขา้ ม

การสน่ั ของมวลผกู ติดปลายสปริง  เมื่อผกู มวลติดปลายสปริงแลว้ นาํ ไปวางบนพ้ืนราบผวิ ลื่น เมื่อออกแรงดึงมวลออก ตจารกงตดาว้ํ แยหคานบ่งกสามรดสุล่นั แคลงตว้ ปวั ลห่อรยือใหแอม้ มวพลเลคิจลดู ่ือคนงทตี่วั มวลจะสัน่ กลบั ไป-กลบั มาในแนว  ขนาดของแรงที่กระทาํ ตอ่ มวล คือแรงสปริงดึงมวลกลบั เขา้ หาตาํ แหน่งสมดุล รูปแสดงการแกว่งของมวลผกู ติดปลายสปริง (ตาํ แหน่งท่มี วลวางอยแู่ ละสปริงยงั ไม่ไดร้ ับแรงภายนอกใหเ้ กิดการยดื หยนุ่ )



การเคล่ือนท่ีแบบวงกลม กบั การเคลื่อนท่ีแบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่าย

การกระจดั ความเร็ว และ ความเร่ง

การแกวง่ ของชิงชา้

ตวั อยา่ ง การเคล่ือนท่ีแบบฮาร์มอนิกอยา่ งง่าย

ฮาร์มอนิกอยา่ งง่ายจากการแกวง่ ของมวล และ จากการสนั่ ของสปริง

ฮาร์มอนิกอยา่ งง่าย กบั กฎของฮุก

การสัน่ ของสปริงและกราฟแสดงการเคล่ือนท่ี