กิจกรรม 24-28 มกราคม 2554




ตอบข้อ  1ความเร่ง คือ ความเร็วที่เปลี่ยนไปในหนึ่งหน่วยเวลา หรืออัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
เป็นปริมาณ เวคเตอร์
เราสามารถหาค่าของ ความเร่งได้จาก ความชัน (slope) ถ้าข้อมูลให้เป็นกราฟ ความเร็ว กับ เวลา (V-t)
ความเร่งขณะหนึ่ง คือ ความเร่งในช่วงเวลาสั้น ๆ ในกรณีที่เราหาความเร่ง เมื่อ t เข้าใกล้ศูนย์ ความเร่งขณะนั้นเราเรียกว่าความเร่งขณะหนึ่งถ้าข้อมูลเป็นกราฟ หาได้จาก slope ของเส้นสัมผัส
ความเร่งเฉลี่ย คือ อัตราส่วนระหว่างความเร็วที่เปลี่ยนไปทั้งหมดกับช่วงเวลาที่เปลี่ยนความเร็วนั้น
กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร่ง(a) กับเวลา(t)
ข้อสังเกต
1. วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง วัตถุจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่อเวลาผ่าน
2. วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความหน่วง วัตถุเคลื่อนที่ช้าลงเมื่อเวลาผ่านไป
3. วัตถุเคลื่อนที่ความเร็วคงที่ วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวตลอดการเคลื่อนที่
ตัวอย่างการคำนวณ
1. อนุภาคหนึ่งมีความเร็วของอนุภาคสัมพันธ์กับเวลาดังรูป จงหาความเร่งช่วงเวลา 2 – 6 วินาที
คิดวิเคราะห์ : กราฟระหว่างความเร็ว (v) กับเวลา (t) หาความเร่งได้จาก ความชันของกราฟ



ตอบข้อ 3
อัตราเร็วเฉลี่ย
อัตราเร็ว หมายถึง ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ ต่อ เวลาที่เปลี่ยนไป
อัตราเร็วเฉลี่ย หมายถึง ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ทั้งหมด / เวลาที่ใช้
ดังนั้น เราต้องหาระยะทาง กับ เวลา เสมอ
ใช้สูตรง่ายๆ v= s/t
 Ex1 เมือให้ v กับ t ต้องหา s ก่อน
รถยนต์ ออกจากเมือง ก ไปยังเมือง ข  ช่วงแรก ขับด้วยอัตราเร็ว 90km/hr เป็นเวลา 1 ชั้วโมง ช่วงหลังขับด้วยอัตราเร็ว 120 km/hr เป็นเวลา 1 ชั่วโมง จงหาอัตราเร็วเฉลี่ย
วิธีืำทำ  ช่วงแรก หาระยะทาง= 90x1=90 km
     ช่วงหลัง ระยะทาง=120x1=120 km
     อัตราเร็วเฉลี่ย=( 90+120)/2=105 km/hr
Ex2 เมื่อให้ v กับ s  ต้องหา t ก่อน
รถยนต์ออกจากเมือง ก ไป ข ช่วงแรก ขับด้วยอัตราเร็ว 90 km/hr ระยะทาง 90 km
ช่วงหลัง ขับด้วยอัตราเร็ว 120 km/hr ได้ระยะทาง 120 km จงหาอัตราเร็วเฉลี่ย
วิธีทำ  ช่วงแรก เวลา =90/90=1 ชี่วโมง
     ช่วงหลัง เวลา =120/120=1ชั่วโมง
     อัตราเร็วเฉลี่ย= (90+120)/2 =105 km/hr
Ex3 เมื่อให้ s กับ t  หา vได้เลย
รถยนต์ออกจากเมือง ก ไปยังเมือง ข ช่วงแรกระยะทาง 90 km ใช้เวลา 1 ชั่วโมง
ช่วงหลัง ระยะทาง 120 km ใช้เวลา 1 ชั่วโมง จงหาอัตราเร็วเฉลี่ย
วิธีทำ  อัตราเร็วเฉลี่ย= (90+120)/2=105 km/hr
ที่มา http://gotoknow.org/blog/theps/378028


ความเร็วเฉลี่ยได้จาก  ระยะทางทั้งหมดหารด้วยเวลา จากรูป ความเร็วเฉลี่ย เท่ากับ 
25  ไมล์ต่อชั่วโมง
Instantaneous Speed - speed at any given instant in time.
Average Speed - average of all instantaneous speeds; found simply by a distance/time ratio.
ความเร็วขณะใดขณะหนึ่ง คือ ความเร็ว ที่เวลานั้น  เป็นความเร็วที่อยู่บนแป้นบอกความเร็วของรถยนต์ ณ .ขณะนั้นๆ
ความเร็วเฉลี่ย  คือ  ระยะทางทั้งหมดที่เคลื่อนที่ได้ หารด้วยเวลา
ที่มา http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/virtual1/surendranath/InstSpeedAppletthai1.html



ตอบข้อ 4
การตกอย่างเสรี (free fall)หมายถึง การตกโดย ไม่มีสิ่งใดกีดขวางหรือกระทบการมีอากาศกระทบระหว่างตกทำให้ไม่ได้ผลดังอุดมคติแต่อาจพิสูจน์ได้ว่าการมีอากาศไม่ทำให้การตกผิดไปจากอุดมคติมากนักโดยเฉพาะเมื่อความเร็วไม่มากแต่ถ้าวัตถุตกจากที่สูงวัตถุมีความเร็วมากในช่วงท้ายซึ่งอากาศจะต้านทานการเคลื่อนที่มากขึ้น และทำให้ความเร่งผิดไป ความเร่งในการตกของวัตถุลงสู่พื้นโลกเรียกว่า ค่าโน้มถ่วง(gravity) และใช้สัญลักษณ์เป็น g ค่าของความเร่งในจุดต่าง ๆ ของประเทศไทย จะมีค่าระหว่าง 9.780 ถึง 9.785เมตรต่อวินาทีกำลังสอง ค่านี้ขึ้นกับ ละติจูดของจุดที่ทดลอง ค่าเฉลี่ยของ gทั่วโลกที่ถือเป็นค่ามาตรฐานคือ 9.8065 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง

ก. วัตถุมีความเร็วต้น ในแนวราบ ()  
 วัตถุมวล   ที่ถูกยิงออกไปด้วยแรง   ทิศลงในแนวดิ่ง พิจารณาจากการเคลื่อนที่ในแนวราบ-แนวดิ่ง
แนวราบ     ดังนั้น  วัตถุมีความเร็วในแนวราบคงที่
แแนวดิ่ง   ดังนั้นวัตถุมีความเร่งคงที่    และมีความเร็วต้นในแนวดิ่ง  
วัตถุมีความเร็วในแนวราบ     และความเร็วในแนวดิ่ง พร้อมกันทำให้วัตถุเคลื่อนที่ในแนวโค้ง (แบบโพรเจกไทล์) (ดังรูป)



ความเร็ว   ของวัตถุขณะเวลาใด ๆ  หาได้จาก
                                                                     
              หรือ                                                              ...........aniapple_red.gif
การกระจัด จากจุดเริ่มต้น  0 ขณะเวลาใด ๆ หาได้จาก
หรือ                                                                          ..................anistar_yellow.gif
เวลาที่วัตถุใช้ในการเคลื่อนที่ทั้งหมด หาได้จาก  
   
 กรณียิงวัตถุในแนวระดับด้วยความเร็วต้นต่างกัน    แนวการเคลื่อนที่จะเป็นดังรูป (ข) แต่ความเร็วในแนวดิ่ง ขณะเวลาใด ๆ เท่ากัน ตกถึงพื้นพร้อมกัน ใช้เวลาเท่ากัน แต่กระทบพื้นตำแหน่งต่างกัน                    
ข. วัตถุมีความเร็วต้น  ทำมุมก้มกับแนวระดับ  

แตกความเร็ว ออกในแนวราบ   และในแนวดิ่ง   (ดังรูป ) จะได้
ในแนวราบ   
ความเร็วในแนวราบคงที่  
ในแนวดิ่ง     ดังนั้น
ความเร็วในแนวดิ่งขณะใด ๆ
  วัตถุมีความเร็วคงที่ในแนวราบ และมีความเร่งคงที่ในแนวดิ่งพร้อมกันในสองแนวแกน แนวการเคลื่อนที่ของวัตถุจึงเป็นเส้นโค้งแบบโพรเจคไทด์ (ดังรูป)
ขนาดของความเร็ว และการกระจัด ของวัตถุในเวลาใด ๆ หาได้จาก
      
         
    โดยที่ 
    และ 





เวลาที่วัตถุกระทบพื้น คิดได้จากการเคลื่อนที่ในนวดิ่ง  
ค. วัตถุมีความเร็วต้น    ทำมุมเงย

ที่มา http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/circular-motion/projectile/pro6.htm 


ตอบ ข้อ . 2
ความถี่ (อังกฤษ: frequency) คือปริมาณที่บ่งบอกจำนวนครั้งที่เหตุการณ์เกิดขึ้นในเวลาหนึ่ง การวัดความถี่สามารถทำได้โดยกำหนดช่วงเวลาคงที่ค่าหนึ่ง นับจำนวนครั้งที่เหตุการณ์เกิดขึ้น นำจำนวนครั้งหารด้วยระยะเวลา และ คาบ เป็นส่วนกลับของความถี่ หมายถึงเวลาที่ใช้ไปในการเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบ
ในระบบหน่วย SI หน่วยวัดความถี่คือเฮิรตซ์ (hertz) ซึ่งมาจากชื่อของนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Heinrich Rudolf Hertz เหตุการณ์ที่มีความถี่หนึ่งเฮิรตซ์หมายถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นหนึ่งครั้งทุกหนึ่งวินาที หน่วยอื่นๆ ที่นิยมใช้กับความถี่ได้แก่: รอบต่อวินาที หรือ รอบต่อนาที (rpm) (revolutions per minute) อัตราการเต้นของหัวใจใช้หน่วยวัดเป็นจำนวนครั้งต่อนาที
อีกหนึ่งวิธีที่ใช้วัดความถี่ของเหตุการณ์คือ การวัดระยะเวลาระหว่างการเกิดขึ้นแต่ละครั้ง (คาบ) ของเหตุการณ์นั้นๆ และคำนวณความถี่จากส่วนกลับของคาบเวลา:
f = \frac{1}{T}


ตอบข้อ 2
 การเคลื่อนที่แบบวงกลม
จากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันที่ว่าเมื่อมีแรงภายนอกกระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่โดยมีความเร่ง หรือมีการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
ถ้าแรงภายนอกกระทำต่อวัตถุในทิศเดียวกับการเคลื่อนที่ จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง โดยมีการเปลี่ยนแปลงขนาดของความเร็ว แต่ไม่เปลี่ยนทิศทางของความเร็ว ถ้ามีแรงภายนอกที่คงที่มากระทำต่อวัตถุ ในทิศที่ตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุตลอดเวลา จะทำให้แนวการเคลื่อนที่หรือทิศของความเร็วเปลี่ยนแปลง คือ แนวการเคลื่อนที่ของวัตถุจะเป็นงกลม  ดังนั้นการเคลื่อนที่ในแนววงกลมจึงหมายถึง การเคลื่อนที่ ที่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วตลอดเวลา ถึงแม้อัตราเร็วจะคงที่ แต่เวกเตอร์ของความเร็วเปลี่ยนแปลง
ความเร่งสู่ศูนย์กลางปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบวงกลมด้วยอัตราเร็วคงที่
1.คาบ (Period) "T" คือ เวลาที่วัตถุเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ หน่วยเป็นวินาที่/รอบ หรือวินาที
2.ความถี่ (Frequency) "f" คือ จำนวนรอบที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ภายในเวลา 1 วินาที หน่วยเป็นรอบ/วินาที หรือ เฮิรตซ์ (Hz)

รูปที่ 1

 








เมื่อวัตถุเคลื่อนที่แบบวงกลมด้วยอัตราเร็วคงที่ คาบ และความถี่จะมีค่าคงที่ โดยคาบและความถี่สัมพันธ์กันโดย




ความสัมพันธ์ระหว่าง v, T, f
จากรูปที่ 1 วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบจุด O มีรัศมี r ด้วยอัตราเร็วคงที่ เมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ







 







ความเร่งสู่ศูนย์กลาง (a)วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมจะเกิดความเร่ง 2 แนว คือ ความเร็วแนวเส้นสัมผัสวงกลม และความเร่งแนวรัศมีหรือความเร่งสู่ศูนย์กลาง ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่ เช่น วงกลมในแนวระนาบจะเกิดความเร่งสู่ศูนย์กลางเพียงแนวเดียวการที่วัตถุมีอัตราเร็วเท่าเดิม แต่ทิศทางเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ย่อมหมายความว่า ต้องมีความเร็วอื่นมาเกี่ยวข้องด้วย ความเร็วที่มาเกี่ยวข้องนี้จะพิสูจน์ได้ว่า มีทิศทางเข้าสู่จุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ และความเร็วนี้เมื่อเทียบกับเวลาจะเป็นความเร่งซึ่งมีค่า
 





การหาแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่แบบวงกลม
จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน และการเคลื่อนที่แบบวงกลม แรงลัพธ์ที่มากระทำต่อวัตถุกับความเร่งของวัตถุจะมีทิศทางเดียวกัน คือทิศพุ่งเข้าหาจุดศูนย์กลาง ซึ่งเขียนเป็นสมการได้ว่า 
 










อัตราเร็วเชิงมุม (Angular speed)                     
อัตราเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่แบบวงกลมที่กล่าวมาแล้วนั้นคือความยาวของเส้นโค้งที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในเวลา 1 วินาที ซึ่งเราอาจเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า อัตราเร็วเชิงเส้น (v)
 แต่ในที่นี้ยังมีอัตราเร็วอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งเป็นการบอกอัตราการเปลี่ยนแปลงของมุมที่จุดศูนย์กลาง เนื่องจากการกวาดไปของรัศมี ใน 1 วินาที เรียกว่า อัตราเร็วเชิงมุม (w) อ่านว่า โอเมก้า
นิยามอัตราเชิงมุม (w) คือ มุมที่รัศมีกวาดไปได้ใน 1 วินาทีมีหน่วยเป็น เรเดียน/วินาที
การบอกมุมนอกจากจะมีหน่วยเป็นองศาแล้ว ยังอาจใช้หน่วยเป็นเรเดียน (radian) โดยมีนิยามว่า มุม 1 เรเดียน มีค่าเท่ากับมุมที่จุดศุนย์กลางของวงกลม ซึ่งมีเส้นโค้งรองรับมุมยาวเท่ากับรัศมี หรือกล่าวได้ว่ามุมในหน่วยเรเดียน คือ อัตราส่วนระหว่างส่วนเส้นโค้งที่รองรับมุมกับรัศมีของวงกลม
          ถ้า a คือ ความยาวองส่วนโค้งที่รองรับมุม
          r   คือ รัศมีของส่วนโค้ง
          q  คือ มุมที่จุดศูนย์กลางเป็นเรเดียน














ความสัมพันธ์ระหว่างมุมในหน่วยองศากับเรเดียน 
เมื่อพิจารณาวงกลม พบว่ามุมรอบจุดศูนย์กลางของวงกลมเท่ากับ 360 องศา โดยส่วนโค้งที่รองรับมุมก็คือเส้นรอบวงนั้นเอง
 





ดังนั้น สรุปได้ว่า มุม 360 องศา เทียบเท่ากับมุม 2p เรเดียนเมื่อพิจารณาวัตถุเคลื่อนที่แบบวงกลมด้วยอัตราเร็วคงที่ครบ 1 รอบพอดี


















ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วเชิงเส้น (v) และอัตราเร็วเชิงมุม (w)
ที่มา http://teacher.skw.ac.th/orathai/physic_B02_02_circle.html


ตอบข้อ 4
 การเคลื่อนที่ ด้วย ความเร็ว ความเร่ง และ การเคลื่อนที่ในแนวตรง

การเคลื่อนที่ ในแนวตรง
อัตราเร็ว คือการเปลี่ยนแปลง ระยะทาง ต่อเวลา
อัตราเร็วเฉลี่ย หน่วย เมตร/วินาที(m/s)
s = ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ (m) ตามแนวเคลื่อนที่จริง
t = เวลาในการเคลื่อนที่ (s)
ความเร็ว คือ การเปลี่ยน แปลงการกระจัด
ความเร็วเฉลี่ย หน่วย เมตร/วินาที (m/s)
s = การกระจัด (m) คือ ระยะทางที่สั้นที่สุดในการย้ายตำแหน่ง หนึ่งไป อีกตำแหน่งหนึ่ง
ความเร่ง คือ อัตราการเปลี่ยน ความเร็ว
ความเร่ง หน่วย เมตรต่อ วินาที2( m/s2)
a = ความเร่ง
แสดง เป็นกราฟ
การกระจัดกับเวลาความเร็วกับเวลา ความเร่งกับเวลา

การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
การเคลื่อนที่ในแนวตรงด้วยความเร่งคงที่ มีสูตรดังนี้
s = vtu = ความเร็วเริ่มต้น (m/s)
v = ความเร็วตอนปลาย (m/s )
s = ระยะทาง(m)
a = ความเร่ง ( m/s2)
การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งภายใต้แรงดึงดูดของโลก
1.v = u - gtu = ความเร็วต้น เป็น + เสมอ
v = ความเร็วปลาย + ถ้าทิศเดียวกับ u และเป็น - ถ้าทิศตรงขามกับ u
s หรือ h = ระยะทางเป็น + ตอนวิ่งขึ้น และเป็น - ตอนวิ่งลง
3.v2 = u 2+2ghg = ความเร่งจากแรงโน้มถ่วง


ตอบข้อ 3
สนามแม่เหล็ก นั้นอาจเกิดขึ้นได้จากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า หรือในทางกลศาสตร์ควอนตัมนั้น การสปิน(การหมุนรอบตัวเอง) ของอนุภาคต่างๆ ก็ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเช่นกัน ซึ่งสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการ สปิน เป็นที่มาของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรต่างๆ
สนามแม่เหล็กคือปริมาณที่บ่งบอกแรงกระทำบนประจุที่กำลังเคลื่อนที่ สนามแม่เหล็กเป็นสนามเวกเตอร์และทิศของสนามแม่เหล็ก ณ ตำแน่งใดๆ คือทิศที่เข็มของเข็มทิศวางตัวอย่างสมดุล
เรามักจะเขียนแทนสนามแม่เหล็กด้วยสัญลักษณ์ \mathbf{B}\ เดิมทีแล้ว สัญลักษณ์ \mathbf{B} \ นั้นถูกเรียกว่าความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กหรือความเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ในขณะที่ \mathbf{H} = \mathbf{B} / \mu \ ถูกเรียกว่า สนามแม่เหล็ก (หรือ ความแรงของสนามแม่เหล็ก) และคำเรียกนี้ก็ยังใช้กันติดปากในการแยกปริมาณทั้งสองนี้ เมื่อเราพิจารณาความตอบสนองต่อแม่เหล็กของวัสดุชนิดต่างๆ. แต่ในกรณีทั่วไปแล้ว สองปริมาณนี้ไม่มีความแตกต่างกันมากนัก และเรามักใช้คำแทนปริมาณทั้งสองชนิดว่าสนามแม่เหล็ก
ในระบบหน่วย SI \mathbf{B} \ และ \mathbf{H} \ นั้นมีหน่วยเป็นเทสลา (T) และ แอมแปร์/เมตร (A/m) หรือในระบบหน่วย cgs หน่วยของทั้งสองคือ เกาส์ (G) และ oersted (Oe)

Magnetic fields
สนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กเป็นบริเวณรอบๆ แท่งแม่เหล็กซึ่งมีแรงแม่เหล็กกระทำต่อวัตถุความเข้มและทิศทางของสนามแม่เหล็กแสดงโดยเส้นแรงแม่เหล็ก
Magnetic field lines or flux  lines : 
เส้นแรงแม่เหล็ก หรือ ฟลักซ์แม่เหล็ก
เป็นเส้นที่แสดงทิศของสนามแม่เหล็กรอบๆ แท่งแม่เหล็กนอกจากนั้นยังแสดงความเข้มของสนามแม่เหล็กด้วย  ทิศของสนามคือทิศของแรงนี้กระทำกับขั้วเหนือในสนามแม่เหล็กเส้นแรงแม่เหล็กแสดงให้เห็นได้โดยใช้ผงเหล็กโรยรอบๆแท่งแม่เหล็กหรือการระบุตำแหน่งของเข็มทิศ  เล็กๆ ณ  จุดต่างๆ  รอบๆ แท่งแม่เหล็ก

ตอบข้อ 4
แม่เหล็ก (magnet) คือ ของแข็งชนิดหนึ่งที่มีสมบัติดูดโลหะบางชนิดได้
แร่แม่เหล็ก คือ สารประกอบประเภทออกไซด์ชนิดหนึ่งของเหล็กที่เกิดตามธรรมชาติ มีชื่อเรียกว่าแมกนีไทต์ (Fe3O4)
สารแม่เหล็ก คือ สารที่มีสมบัติถูกแม่เหล็กดูดได้ และมนุษย์สามารถทำให้กลายเป็นแม่เหล็กได้ ตัวอย่างของสารแม่เหล็ก เช่น เหล็ก นิเกิล โคบอลต์ แมงกานีส
สมบัติบางประการของแม่เหล็ก มีดังนี้
1. วางตัวในแนวทิศเหนือและทิศใต้
2. มีขั้วแม่เหล็ก 2 ขั้ว คือขั้วมุ่งทิศเหนือ เรียกสั้นๆ ว่า ขั้วเหนือ สัญลักษณ์ N ขั้วมุ่งทิศใต้ เรียกสั้นๆ ว่า ขั้วใต้ สัญลักษณ์ S
3. ขั้วแม่เหล็กชนิดเดียวกันจะออกแรงผลักกัน ขั้วแม่เหล็กชนิดต่างกันจะดูดกัน

รูป แม่เหล็กวางตัวในแนวทิศเหนือ ทิศใต้
4. แม่เหล็กจะส่งอำนาจแม่เหล็กออกไปรอบขั้ว ตรงปลายแท่งแม่เหล็ก จะมีอำนาจแม่เหล็กสูงสุด และลดน้อยลงเมื่อถัดเข้ามา และไม่แสดงอำนาจแม่เหล็กตรงกึ่งกลางแท่งแม่เหล็ก
5. แม่เหล็กส่งอำนาจแม่เหล็กไปได้รอบขั้วในลักษณะสามมิติ
6. สนามแม่เหล็ก คือบริเวณรอบๆ แท่งแม่เหล็กที่แม่เหล็กสามารถส่งอำนาจแม่เหล็กไปถึง
สนามแม่เหล็ก หมายถึง บริเวณรอบๆ แท่งแม่เหล็กที่แม่เหล็กสามารถส่งอำนาจแม่เหล็กไปถึง

ตอบข้อ 4
2.2สนามไฟฟ้า  นักเรียนอาจเคยพบว่าในวันที่อากาศแห้งเวลานำหวีมาถูกับผมแห้งแล้วนำไปวางใกล้เศษกระดาษชิ้นเล็กๆจะพบว่าหวีสามารถดูดเศษกระดาษได้แรงดูดนี้เป็นแรงไฟฟ้า (electric  force)และหวีที่ทำให้เกิดแรงดูดนี้มี  ประจุไฟฟ้า(electric  charge)เรียกสั้นๆว่าประจุซึ่งมีทั้งประจุบวกและประจุลบ
ประจุไฟฟ้าจะมี สนามไฟฟ้า (electric  field)แผ่กระจายโดยรอบสนามไฟฟ้าของประจุไฟฟ้ามีลักษณะดังภาพ  2.15                      

               ภาพ 2.15  สนามไฟฟ้าของประจุไฟฟ้า

            -  สนามไฟฟ้าของประจุบวกและประจุลบมีลักษณะแตกต่างกันอย่างไร
            -  เราจะตรวจสอบสนามไฟฟ้าได้อย่างไร
            เมื่อขั้วต่อไฟฟ้าซึ่งเป็นโลหะกับเครื่องจ่ายไฟตรงโวลต์สูงแล้วนำขั้วไฟฟ้าทั้งสองแตะบนกระดาษกรองเปียกน้ำหมาดๆที่วางบนแผ่นกระจก โดยให้ขั้วทั้งสองห่างกันประมาณ 4 เซนติเมตร โรยผงด่งทับทิมบดละเอียดลงบนกระดาษกรองโดยกระจายผงให้สม่ำเสมอในบริเวณระหว่างขั้วและรอบขั้วเมื่อเปิดเครื่องจ่ายไฟตรงโวลต์สูงให้ทำงาน ผงด่างทับทิมจะแผ่กระจายตามแนวต่างๆปรากฏเป็นเส้นให้เห็นอย่างชัดเจนซึ่งเรียกว่า เส้นสนามไฟฟ้า(electric  field  line)ตัวอย่างเส้นสนามไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าโลหะปลายแหลมสองปลายที่มีประจุต่างชนิดกันและแผ่นโลหะขนานสองแผ่นที่มีประจุต่างชนิดกัน  มีลักษณะดังภาพ 2.16                 


    ภาพ 2.16  เส้นสนามไฟฟ้าของวัตถุรูปทรงต่างๆ  ที่มีประจุ  หัวลูกศรแสดงทิศของสนามไฟฟ้า
จากภาพบริเวณใดที่มีเส้นสนามไฟฟ้าหนาแน่นมากบริเวณนั้นมีสนามไฟฟ้าที่มีค่ามากและบริเวณใดที่มีเส้นสนามไฟฟ้าหนาแน่นน้อย  บริเวณนั้นสนามไฟฟ้ามีค่าน้อยและบริเวณที่มีเสน้สนามไฟฟ้าขนานกันบริเวณนั้นมีสนามไฟฟ้าขนาดสม่ำเสมอในการศึกษาอนุภาคที่มีประจุในสนามไฟฟ้าพบว่าอนุภาคที่มีประจุบวกเมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้าจะถูกแรงเนื่องจากสนามไฟฟ้าหรือแรงไฟฟ้ากระทำต่ออนุภาคนั้นให้เคลื่อนที่ในทิศเดียวกับสนามไฟฟ้าส่วนอนุภาคที่มีประจุลบจะเคลื่อนที่ในทิศตรงข้ามกับสนามไฟฟ้าดังภาพ 2.1 และ  2.18
                                 

                                     

                    ภาพ 2.17  แรงกระทำต่อประจุ  ในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ


                    ภาพ 2.18  การเคลื่อนที่ของประจุในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ
 จากหลักการดังกล่าวข้างต้นอธิบายการแพร่กระจายของผงด่างทับทิมได้ดังนี้เมื่อผงด่างทับทิมถูกน้ำจะแตกตัวเป็นไอออนบวกและไอออนลบหากไอออนเหล่านี้อยู่ในสนามไฟฟ้าที่เกิดระหว่างขั้วโลหะทั้งสองโดยขั้วหนึ่งมีประจุบวก(ขั้วบวก)และอีกขั้วหนึ่งมีประจุลบ(ขั้วลบ)ไอออนทั้งสองชนิดจะถูกแรงไฟฟ้ากระทำโดยไอออนลบจะถูกแรงไฟฟ้ากระทำให้เคลื่อนที่ไปตามเส้นสนามไฟฟ้า จากขั้วลบไปขั้วบวกส่วนไอออนบวกจะถูกแรงไฟฟ้ากระทำให้เคลื่อนที่ในทิสตรงข้าม ทำให้เห็นเป็นแนวการแผ่กระจายดังภาพ 2.16
หลักการนี้สามารถนำไปใช้ในการกำจัดฝุ่น  เพื่อลดมลภาวะของอากาศโดยเมื่อให้อากาศที่มีฝุ่นละอองผ่านเครื่องกำจัดฝุ่น ฝุ่นเล็กๆจะรับประจุไฟฟ้าลบจากขั้วลบของเครื่องและถูกดูดติดแน่นโดยแผ่นขั้วบวกเครื่องกำจัดฝุ่นนี้มักใช้ดักจับฝุ่นจากปล่องควันของบ้านเรื่อนหรือโรงงานอุตสาหกรรมก่อนที่จะปล่อยออกสู่บรรยากาศ
ถ้าให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับสนามไฟฟ้าที่สม่ำเสมอแนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนไปหรือไม่อย่างไร
ในการทำให้ลำอิเล็กตรอนเบนไปจากแนวเดิมนอกจากสามารถใช้สนามแม่เหล็กแล้ว  ก็ยังใช้สนามไฟฟ้าได้ด้วยกล่าวคือเมื่ออิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบเคลื่อนที่ในทิศตั้งฉากกับสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ  พบว่าแรงไฟฟ้าที่กระทำต่ออิเล็กตรอน  จะทำให้แนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเบนจากแนวการเคลื่อนที่เม  ดังภาพ 2.19
                 


                ภาพ  2.19 การเบนของลำอิเล็กตรอนในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ

 ความรู้เกี่ยวกับการเบนของลำอิเล็กตรอนในสนามไฟฟ้าและหลอดรังสีแคโทดนำไปสู่การสร้างจอแสดงผลของเครื่องมือและอุปกรณ?ทางอิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด  เช่น จอเรดาร์ และออสซิลโลสโคปเป็นต้น
              
                                       

ตอบข้อ 3
รังสีแกมมา (อังกฤษ: gamma ray) คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ที่มีช่วงความยาวคลื่นสั้นกว่ารังสีเอกซ์ (X-ray) ที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 10-13 ถึง 10-17 หรือก็คือคลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10-13 นั่นเอง การที่ความยาวคลื่นสั้นนั้น ย่อมหมายถึงความถี่ที่สูง และพลังงานที่สูงตามไปด้วย ดังนั้นรังสีแกมมาถือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงที่สุดในบรรดาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ที่เหลือทั้งหมด
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือปฏิกิริยาที่เกิดความเปลี่ยนแปลงกับนิวเคลียสของอะตอม ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหรือการลด โปรตอนหรือนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม เช่นปฏิกิริยานี้

{}^{23}_{11} Na + {}^1_0 n \rarr {}^{24}_{11} Na + \gamma
จะเห็นได้ว่าโซเดียม ได้มีการรับนิวตรอนเข้าไป เมื่อนิวเคลียสเกิดความไม่เสถียร จึงเกิดการคายพลังงานออกมา และพลังงานที่คายออกมานั้น เมื่ออยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว มันก็คือรังสีแกมมานั่นเอง
โดยทั่วไป รังสีแกมมาที่แผ่ออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียรนั้น มักจะมีค่าพลังงานที่แตกต่างกันไปตามแต่ละชนิดของไอโซโทป ซึ่งถือเป็นคุณลักษณะประจำไอโซโทปนั้น ๆ

รังสีแกมมา
รังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์ แต่เดิมคำว่ารังสีแกมมาใช้เรียกคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงที่เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีเท่านั้น แต่ในปัจจุบันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์โดยทั่วไปก็จะเรียกว่ารังสีแกมมาทั้งหมด รังสีคอสมิกที่มาจากนอกโลกก็มีรังสีแกมมา หรือ การแผ่รังสีของอนุภาคประจุไฟฟ้าที่ถูกเร่งในเครื่องเร่งอนุภาคก็ทำให้เกิดรังสีแกมมาได้ และเนื่องจากรังสีแกมมาสามารถทำลายเซลล์ของสิ่งมีชีวิตได้ เราจึงนำไปใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์เพื่อทำลายเซลล์มะเร็ง



รังสีชนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic radiation หรือ EMR) ที่มีพลังงานและการทะลุทะวงสูงมาก ในธรรมชาติเกิดจากการสลายของนิวไคลด์กัมมันตรังสี มักเกิดร่วมกับรังสีแอลฟาและรังสีบีตา
รังสีแกมมามีพลังงานสูงมากในสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตามปกติจะมีพลังงานมากกว่า 10 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ (keV) ขึ้นไป เปรียบเทียบกับรังสีอัลตราไวโอเลตจะมีพลังงานในช่วง 2-3 eV เท่านั้น หรือเทียบกับรังสีเอกซ์ก็จะมีพลังงานในช่วง 100 eV ถึง 100 keV
สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
การป้องกันรังสีที่มีพลังงานสูงอย่างรังสีแกมมานี้ มักคำนวณว่าวัสดุที่ใช้ต้องมีความหนาเท่าใดจึงสามารถลดความแรงของรังสีลงได้ครึ่งหนึ่งที่เรียกว่า ความหนาลดรังสีลงครึ่ง (half thickness หรือ half value layer (HVL)) วัสดุที่ใช้ป้องกันรังสีแกมมาได้ดีต้องมีเลขเชิงอะตอมและความหนาแน่นสูง เช่น ตะกั่ว คอนกรีตหนา
เปรียบเทียบการทะลุทะลวงของรังสีแกมมากับรังสีแอลฟาและรังสีบีตา
ความสามารถในการทะลุทะลวงสูงของรังสีแกมมา ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างมากมาย จากต้นกำเนิดรังสีแกมมาหลายชนิด เช่น
  • ซีเซียม-137 ใช้วัดและควบคุมการไหลของของเหลว ควบคุมปริมาณบรรจุอาหารและเครื่องดื่ม วัดความหนาแน่นของดินในพื้นที่ก่อสร้าง
  • โคบอลต์-60 ใช้ปลอดเชื้อเครื่องมือแพทย์ ใช้พาสเจอไรส์อาหารและเครื่องเทศบางชนิด ใช้วัดความหนาในการผลิตเหล็กแผ่น
  • เทคนีเชียม-99เอ็ม ซึ่งมีครึ่งชีวิตสั้นมากสามารถใช้วินิจฉัยความผิดปกติอวัยวะสำคัญ (สมอง กระดูก ตับ ไต) ได้โดยมีผลกระทบน้อยที่สุด
  • อะเมริเซียม-241 ใช้มากในกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรม เช่น ใช้วัดระดับของเหลว ใช้วัดความหนาแน่นของของเหลว ใช้วัดความหนา ใช้วัดระดับเชื้อเพลิงของเครื่องบิน
นอกจากของผสมอะเมริเซียม-241 กับเบริลเลียมจะให้นิวตรอนใช้ในงานตรวจสอบโดยไม่ทำลาย (nondestructive testing) และใช้วัดความหนากระจก


3 ความคิดเห็น:

สมัครสมาชิก: บทความ (Atom)