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
ค่าฟังก์ชั่นตรีโกณมิตของสามเหลี่ยมมุมฉาก
การหาพื้นที่
การวัด
การแยกตัวประกอบพหุนามดีกรีสองที่อยู่ในรูป
เลขยกกําลัง
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
เครื่องมือวัดพื้นฐาน
ไม้บรรทัด
click to edit
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. )
หน่วย SI
เป็นหน่วยที่ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศกำหนดไว้เป็นพื้นฐาน โดยหน่วย เอสไออื่น ๆ ที่เรียกว่าหน่วยอนุพันธ์เอสไอ จะเกิดจากการนำหน่วยฐานเอสไอมาประกอบกันทั้งหมด หน่วยฐานเอสไอมีทั้งหมด 7 หน่วยได้แก่
หน่วยพื้นฐาน(Basic unit)
เมตรสำหรับวัดความยาว
กรัมสำหรับวัดมวล
วินาทีสำหรับวัดเวลา
แอมแปร์สำหรับวัดกระแสไฟฟ้า
เคลวินสำหรับวัดอุณหภูมิอุณหพลวัติ
แคนเดลาสำหรับวัดความเข้มของการส่องสว่าง
โมลสำหรับวัดปริมาณของสาร
หน่วยอนุพัทธ์(derived unit)
หน่วยเสริม
เรเดียน (rodian, rod) วัดมุมระนาบ
สเอดเรเดียน(Sterodian,Sr) วัดมุมตัน
การเปลี่ยนหน่วย
เมื่อปริมาณในหน่วยฐาน หรือหน่วยอนุพันธ์มากหรือน้อยเกินไป ควรเขียนตัวเองด้วย สิบยกกําลัง
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