ฟิสิกส์

ฟิสิกส์คืออะไร

ฟิสิกส์เป็นความรู้พื้นฐานที่นำไปใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยีเกี่ยวกับการผลิต และเครื่องใช้ต่าง ๆ เพื่ออำนวยความสะดวกแก่มนุษย์ ตัวอย่างเช่น การนำความรู้พื้นฐานทางด้านแม่เหล็กไฟฟ้า ไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ (โทรทัศน์ วิทยุ คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ ฯลฯ) อย่างแพร่หลาย หรือ การนำความรู้ทางอุณหพลศาสตร์ไปใช้ในการพัฒนาเครื่องจักรกลและยานพาหนะ ยิ่งไปกว่านั้นความรู้ทางฟิสิกส์บางอย่างอาจนำไปสู่การสร้างเครื่องมือใหม่ที่ใช้ในวิทยาศาสตร์สาขาอื่น

ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาฟิสิกส์

ข้อมูลเชิงคุณภำพ (Qualitative data)

เป็นข้อมูลที่ได้จากการบรรยายสภาพของสิ่งที่ สังเกตได้ ตามขอบเขตของการรับรู้ เช่น การระบุลักษณะของรูปทรง ลักษณะพื้นผิว สี กลิ่น รส ซึ่งเป็นข้อมูลที่ไม่ได้วัด หรือ วัดไม่ได้

ข้อมูลเชิงปริมาณ (Quantitative data)

เป็นข้อมูลที่ได้จากการวัดปริมาณต่าง ๆ ของ ระบบที่ศึกษาโดยใช้เครื่องมือวัดและวิธีการวัดที่ถูกต้อง ทำให้ได้ข้อมูลเชิงตัวเลข เช่น ระยะทาง มวล เวลา อุณหภุมูิ เป็นต้น

คณิตศาสตร์พื้นฐาน

ค่าฟังก์ชั่นตรีโกณมิติพื้นฐาน

image

ค่าฟังก์ชั่นตรีโกณมิตของสามเหลี่ยมมุมฉาก

image

การหาพื้นที่

image

image

การวัด

การแยกตัวประกอบพหุนามดีกรีสองที่อยู่ในรูป

image

เลขยกกําลัง

image

งานทางด้านฟิสิกส์มักจะเกี่ยวข้องกับการวัดปริมาณต่าง ๆ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้อง
อาศัยเครื่องมือวัดเข้าช่วย ซึ่งต้องทำความเข้าใจกับเครื่องมือวัดต่าง ๆ ให้มาก เพื่อที่จะ
เลือกใช้เครื่องมือวัดให้เหมาะสมกับงานการวัดทุกครั้งย่อมมีความไม่แน่นอนในการวัดไม่มากก็
น้อย

เครื่องมือวัด ต้องใช้ได้มาตรฐาน มีสเกลการวัดละเอียดเหมาะสมกับงานที่
ต้องการวัด

การบันทึกผลการวัด
การแสดงผลการวัดมี 2 แบบ คือแบบขีดสเกลและแบบตัวเลข ซึ่งมีข้อดีและข้อเสีย

การบันทึกผลการวัดที่นิยทใช้กันคือ การบันทึกเลขนัยสําคัญ

เลขนัยสำคัญ คือตัวเลขที่อ่านได้ถึงช่องสเกลที่เล็กที่สุดของเครื่องมือวัดโดยตรงรวม
กับตัวเลขตัวแรกที่ได้จากการประมาณด้วยสายตา

image

เครื่องมือวัดพื้นฐาน

ไม้บรรทัด

click to edit

image

เวอร์เนียร์คำลิปเปอร์ ( Vernier Caliper )

เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดขนาดของวัตถุที่ไม่เล็ก จนเกินไปนัก ประกอบด้วยสเกลหลักและสเกลเวอร์เนียร์ที่มีขีดแบ่งสเกลสัมพันธ์กันอย่างพอเห็มาะ ทำให้ สามารถอ่านค่าความยาวได้ละเอียดแน่นอนกว่าไม้บรรทัดธรรมดา รูปลักษณะของเวอร์เนียร์ แสดงไว้ในรูป บอกความละเอียด 0.01 เซนติเมตร ( 0.1 mm.)

ไมโครมิเตอร์ ( Micrometer )

ไมโครมิเตอร์เป็นเครื่องมือสำหรับวัดขนาดอย่างละเอียด ปกติใช้กับวัตถุที่มีขนาดเล็ก กว่า 50 มิลลิเมตรลงมา ไมโครมิเตอร์ประกอบด้วยสเกลหลักดังรูป ซึ่งแบ่งมาตราส่วนไว้บน แกนสกรูโดยแต่ละช่องยาว 1.0 มิลลิเมตร และมีสเกลเวอร์เนียร์แบ่งเป็น 50 ช่องรอบตัวหมุน เมื่อหมุนเกลียวไป 1 รอบ มันจะเคลื่อนที่ไปได้ระยะทาง 0.5 มม. ตามแนวสเกลหลัก ซึ่งการหมุนไป 1 รอบ ก็คือการหมุนให้สเกลเวอร์เนียร์เคลื่อนที่ไปได้ 50 ช่อง ดังนั้น 50 ช่องบนสเกลเวอร์เนียร์มีค่าเท่ากับ 0.5 มม. หรือ 1 ช่องบนสเกลเวอร์เนียร์มีค่าเท่ากับ 0.5 50 มม. เท่ากับ 0.01 มม. เราเรียกค่านี้ว่าความละเอียดของเครื่องมือเป็นค่าน้อยสุดที่จะอ่านได้จาก เครื่องมือนี้ บอกความละเอียด 0.001 เซนติเมตร ( 0.01 mm. )

image

image

หน่วย SI

เป็นหน่วยที่ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศกำหนดไว้เป็นพื้นฐาน โดยหน่วย เอสไออื่น ๆ ที่เรียกว่าหน่วยอนุพันธ์เอสไอ จะเกิดจากการนำหน่วยฐานเอสไอมาประกอบกันทั้งหมด หน่วยฐานเอสไอมีทั้งหมด 7 หน่วยได้แก่

หน่วยพื้นฐาน(Basic unit)

เมตรสำหรับวัดความยาว

กรัมสำหรับวัดมวล

วินาทีสำหรับวัดเวลา

แอมแปร์สำหรับวัดกระแสไฟฟ้า

เคลวินสำหรับวัดอุณหภูมิอุณหพลวัติ

แคนเดลาสำหรับวัดความเข้มของการส่องสว่าง

โมลสำหรับวัดปริมาณของสาร

หน่วยอนุพัทธ์(derived unit)

image

หน่วยเสริม

เรเดียน (rodian, rod) วัดมุมระนาบ

สเอดเรเดียน(Sterodian,Sr) วัดมุมตัน

การเปลี่ยนหน่วย

เมื่อปริมาณในหน่วยฐาน หรือหน่วยอนุพันธ์มากหรือน้อยเกินไป ควรเขียนตัวเองด้วย สิบยกกําลัง

image

เลขนัยสำคัญ

เลขนัยสำคัญเป็นตัวเลขในปริมาณใด ๆ ซึ่งแสดงขนาดของปริมาณนั้นอย่างแน่นอน หรือตัวเลขที่อ่านถึงช่องสเกลที่เล็กที่สุดที่แสดงในเครื่องวัดปริมาณนั้น ๆ เช่น ค่าที่ได้จากการ วัดด้วยไม้บรรทัด

การบวก – ลบ เลขนัยสําคัญ

“ให้บวกลบตามปกติ แต่ผลลัพธ์ที่ได้ต้องมีจํานวนทศนิยม เท่ากับจํานวนทศนิยมของตัวตั้งที่มี
จํานวนทศนิยมน้อยที่สุด”

การคูณ–หารเลขนัยสําคัญ

“ให้คูณหรือหารตามปกติ แต่ผลลัพธ์ที่ได้ต้องมีจํานวนตัวเลขนัยสําคัญเท่ากับจํานวนเลข
นัยสําคัญของตัวตั้งที่มีจํานวนเลขนัยสําคัญน้อยที่สุด”

เวกเตอร์

การบวกเวกเตอร์

โดยการเขียนรูป ของเวกเตอร์ในลักษณะหัวต่อหางไปเรื่อย ๆ เวกเตอร์ลัพธ์
หาได้จากการวัด

โดยการคํานวณ (หาขนาดและทิศทางของ ) ถ้า ให้ A และ ทํามุม R กัน

การลบเวกเตอร์

เป็นการรวมเวกเตอร์บวกและลบเข้าด้วยกัน

การคูณเวกเตอร์

การคูณแบบสเกลาร์ ( dot product )

ผลลัพธ์ที่ได้เป็นสเกลาร์ ถ้ากําหนดให้
Aและ B ทํามุม กัน

การคูณแบบเวกเตอร์ ( cross product )

ผลลัพธ์ที่ได้เป็นเวกเตอร์ คือมีทั้งขนาด และทิศทาง

การแยกเวกเตอร์

แตก ผ่านทางมุม เป็น cos0 ตรงข้ามมุม เป็น sin0

แตก ออกแล้วได้เวกเตอร์ใหม่ ( R ,Rx y ) ตั้งฉากกันเสมอ

การเคลื่อนที่แนวตรง

ปริมาณสเกลาร์และปริมาณเวกเตอร์

ปริมาณสเกลาร์ (Scalar quantity)

ปริมาณเวกเตอร์(Vector quantity)

คือปริมาณที่บอกขนาดอย่างเดี่ยว ก็ได้ ความหมายสมบูรณ์โดยไม่ต้องบอกทิศทางเช่น ระยะทาง มวล เวลา ปริมาตร ความหนาแน่น เป็นต้น

คือปริมาณที่ต้องบอกทั้งขนาดและทิศทาง จึงจะได้ความหมายสมบูรณ์เช่น การกระจัด แรง ความเร็ว ความเร่ง โมเมนตัม

image

image