ชีวะ ม.4 สิ่งมีชีวิต

ในฟิสิกส์ ม.5 เนื้อหาเกี่ยวกับคลื่น นักเรียนจะต้องเข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราเร็วของคลื่นในตัวกลาง

อัตราเร็วของคลื่นในตัวกลางขึ้นอยู่กับปัจจัย 2 ประการ ดังนี้

• ความยืดหยุ่นของตัวกลาง

ความยืดหยุ่นของตัวกลางคือความสามารถในการกลับคืนสู่สภาพเดิมหลังจากถูกรบกวน คลื่นจะเดินทางได้เร็วขึ้นในตัวกลางที่มีความยืดหยุ่นสูง

• ความหนาแน่นของตัวกลาง

ความหนาแน่นของตัวกลางคือปริมาณมวลต่อหน่วยปริมาตร คลื่นจะเดินทางได้เร็วขึ้นในตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่ำ

ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วของคลื่นกับความยืดหยุ่นและมวลต่อหน่วยปริมาตรของตัวกลาง

อัตราเร็วของคลื่นในตัวกลางสามารถคำนวณได้จากสมการดังนี้

v = √(E / ρ)

โดยที่

• v คือ อัตราเร็วของคลื่น (m/s)
• E คือ ความยืดหยุ่นของตัวกลาง (N/m^2)
• ρ คือ ความหนาแน่นของตัวกลาง (kg/m^3)

ตัวอย่าง

คลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศที่มีความยืดหยุ่น 1.42 × 10^5 N/m^2 และมีความหนาแน่น 1.225 kg/m^3 อัตราเร็วของคลื่นเสียงจะเท่ากับ

v = √(E / ρ)
= √(1.42 × 10^5 N/m^2 / 1.225 kg/m^3)
= 343 m/s

สรุป

อัตราเร็วของคลื่นในตัวกลางแปรผันตรงกับความยืดหยุ่นของตัวกลางและแปรผันผกผันกับความหนาแน่นของตัวกลาง กล่าวคือ เมื่อความยืดหยุ่นของตัวกลางเพิ่มขึ้น อัตราเร็วของคลื่นก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และเมื่อความหนาแน่นของตัวกลางเพิ่มขึ้น อัตราเร็วของคลื่นก็จะลดลงเช่นกัน