บทความ
 เคมี (Chemistry)
 สู่อิสรภาพทางการเงิน (To Financial Freedom)
 การคำนวณ และออกแบบ (Calculation and design)
 เทคโนโลยีการเกษตร (Agricultural Technology)
 เครื่องมือกล (Machine tools)
 Laws of Nature
 อวกาศ
 พลังงาน
 อิเล็กทรอนิกส์
 ทฤษฏีสัมพัทธภาพ
 ไครโอเจนิกส์
 เฮลิคอปเตอร์
 เกียร์อัตโนมัติ
 โทรศัพท์มือถือ
 ยาง
 รถไฟความเร็วสูง
 คลัตช์ และกระปุกเกียร์ธรรมดา
 เจ็ทแพ็ค
 แผ่นดินไหว
 คู่มือ ต้องรอด
 โรงไฟฟ้าพลังน้ำ
 ดาวเทียม
 เชื่อมโลหะใต้น้ำ
 กังหันลมผลิตไฟฟ้า
 เครื่องยนต์ดีเซล
 เครื่องยนต์เบนซิน
 คัมภีร์สงครามซุนวู ฉบับเข้าใจง่าย
 โลหะ
 ฟิสิกส์
 ปัญหาพระยามิลินท์
 ยานยนต์สมัยใหม่
 แมคาทรอนิกส์
 เครื่องกล 6 แกน
 เครื่องยนต์เจ็ท
 หุ่นยนต์
 สินค้า ผลงาน
 เขียนแบบ
 ออกแบบ คำนวณ
 วางโครงการ
 งานโลหะ
 อุปกรณ์
 เครื่องกล
วันนี้ 844
เมื่อวาน 1,871
สัปดาห์นี้ 6,949
สัปดาห์ก่อน 15,976
เดือนนี้ 69,875
เดือนก่อน 47,501
ทั้งหมด 4,337,762
  Your IP :35.175.174.36

ภาค 1 กลศาสตร์

 

บทที่ 1 ฟิสิกส์ และการวัด

 

      ฟิสิกส์ก็เหมือนกับวิทยาศาสตร์สาขาอื่น ๆ คือ หลักของมันจะต้องตั้งอยู่บนการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ได้จากการสังเกต และการวัดปริมาณ

 

1.1 มาตรฐานของความยาว, มวล และเวลา

 

      เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เราต้องทำการตรวจสอบแง่มุมต่าง  ๆ ของธรรมชาติ อย่างหนึ่งก็คือการวัด ซึ่งการวัดแต่ละครั้งจะมีความสัมพันธ์กับปริมาณทางกายภาพ เช่น ความยาวของวัตถุ โดยกฎทางฟิสิกส์จะแสดงความสัมพันธ์กันระหว่างปริมาณทางกายภาพ

 

      ในความรู้ทางด้านกลศาสตร์มีปริมาณที่เป็นพื้นฐานอยู่สามตัว ก็คือ ความยาว (Length), มวล (Mass) และเวลา (Time) ส่วนปริมาณอื่น ๆ ในทางกลศาสตร์ในทั้งหมดนั้น เกิดจากการผสมผสานของปริมาณทั้งสามเหล่านี้

 

รูปการวัดเกี่ยวกับความยาว

 

รูปการวัดเกี่ยวกับมวล

 

รูปการวัดเกี่ยวกับเวลา

 

      ถ้าหากมีการวัดสิ่งหนึ่งแล้วทำรายงานเพื่อเก็บบันทึก ก็เพื่อทำเป็นบรรทัดฐานของการวัด เพื่อที่จะเป็นการกำหนดเป็นมาตรฐาน แต่มันจะไม่มีความหมายเลยถ้ามีผู้มาจากดาวดวงอื่น แล้วมาคุยกับเราเกี่ยวกับตัวเลข และหน่วยของการวัด ซึ่งจะคุยกันคนละภาษา นี้จะเกิดความบกพร่องขึ้นถ้าเราไม่ทราบความหมายของหน่วยเหล่านี้

 

      แต่ถ้ามีคนในโลกที่มีความรู้เดียวกัน การพูดคุยก็จะไปในแนวทางเดียวกัน คุยกันรู้เรื่องจะทำให้เป็นสิ่งที่ง่าย สิ่งที่ได้จะมีความน่าเชื่อถือ ดังนั้น สิ่งที่ดีที่สุด มาตรฐานของการวัดไม่ว่าใครจะเป็นผู้วัด ไม่ว่าจะเป็นสถานที่ที่แตกต่างกัน ในจักรวาล การวัดต้องให้ผลเหมือนกัน นอกจากนี้มาตรฐานที่ใช้สำหรับการวัดต้องไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

     

      ในปี พ.ศ. 2503  คณะกรรมการระหว่างประเทศ ได้ทำการกำหนดมาตรฐานสำหรับปริมาณพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ ที่เรารู้จักกันว่า หน่วยเอสไอ (Système International: SI) และหน่วยพื้นฐานของมันก็คือ ความยาว หน่วยเป็น เมตร (Meter), มวล หน่วยเป็น กิโลกรัม (Kilogram) และเวลา หน่วยเป็น วินาที (Second)

 

      ส่วนหน่วยอื่น ๆ ของหน่วยเอสไอ ได้แก่ อุณหภูมิ หน่วยเป็น เคลวิน (Kelvin), กระแสไฟฟ้า หน่วยเป็น แอมแปร์ (Ampere), การส่องสว่าง หน่วยเป็น แคนเดลา (Candela) และปริมาณของสาร หน่วยเป็น โมล (Mole)

 

1.1.1 ความยาว

 

      เราสามารถกล่าวถึงความยาวว่า เป็นระยะห่างระหว่างจุดสองจุดในพื้นที่ ในปี พ.ศ. 1663 กษัตริย์ของอังกฤษมีคำสั่งว่ามาตรฐานของความยาวในประเทศของเขาเรียกว่า หลา (Yard) และวัดได้จากปลายจมูกของกษัตริย์ไปยังปลายแขนที่ยื่นออกมาสุด

 

      ในทำนองเดียวกัน มาตรฐานเริ่มต้นของความยาวสมัยนั้น จะวัดได้จากความยาวของพระบาทของกษัตริย์ หลุยส์ ที่ 14 (King Louis XIV) ประเทศฝรั่งเศส เมื่อกษัตริย์ หลุยส์ กำหนดเป็นมาตรฐานแล้ว กษัตริย์ที่จะมาสืบทอดอำนาจจะความยาวพระบาทเหมือนกันหรือ? แน่นอนจะมีการเปลี่ยนไปแน่! ทำให้ไม่นานมาตรฐานแบบนี้ก็ถูกยกเลิกการใช้งาน

 

      จนกระทั่ง ปี พ.ศ. 2342 เมื่อกฎของความยาวมาตรฐานในฝรั่งเศส กลายเป็น เมตร (m) โดยกำหนดให้เป็นหนึ่งในสิบล้าน (1/106) ของระยะทางจาก เส้นศูนย์สูตร (Equator) ไปยัง ขั้วโลกเหนือ (North Pole) ตามความยาว เส้นแวง (Longitude) โดยเฉพาะอย่างยิ่งลากผ่านปารีส สังเกตจะพบว่าเป็นเพียงค่ามาตรฐานของโลกที่ใช้ แต่ไม่สามารถนำมาใช้ได้ตลอดทั้งจักรวาล

 

      เมื่อไม่นานมานี้ในปี พ.ศ. 2503 ความยาวที่ถูกกำหนดให้เป็นเมตร ซึ่งหมายถึง ระยะห่างของ แท่งทองคำขาว (Platinum) –อิริเดียม (Iridium) ถูกเก็บไว้ในห้องที่มีการควบคุมสภาวะในฝรั่งเศส

 

รูปแท่งทองคำขาว-อิริเดียมวัดความยาวเป็นเมตรมาตรฐาน

 

      แต่ความต้องการในปัจจุบันของวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ยังคงมีความจำเป็นที่ต้องมีความแม่นยำมากกว่าการใช้วัดจากแท่งบาร์ ดังนั้นระหว่างปี พ.ศ. 2503 – 2513  ความยาวเมตรถูกกำหนดให้มีค่าเท่ากับ 1,650,763.73 ความยาวคลื่น (Wavelengths) ของแสงสีส้ม-แดงที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟ คริบตอน (Krypton) – 86

 

รูปหลอดไฟคริบตอน

 

รูปแถบสเปกตรัมแสงของแสงคริบตอน

 

      ต่อมาในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2526  ความยาวเมตรได้มีคำนิยามใหม่นั่นก็คือ ความยาว 1 เมตร เป็นระยะการเดินทางของแสงในสุญญากาศ เป็นเวลา 1/ 299,792,458 วินาที ในความหมายล่าสุดนี้ ถูกกำหนดตามความเร็วของแสงที่วิ่งผ่านสุญญากาศ โดยแสงจะมีความเร็ว 299,792,458 เมตร/วินาที ซึ่งคำนิยามนี้ใช้ได้ตลอดในปัจจุบัน ที่มีความถูกต้องตลอดทั้งจักรวาล โดยขึ้นอยู่กับข้อสมมติฐานของเราว่าแสงจะมีสภาวะเหมือนกันทุกที่

 

ระยะความยาวต่าง ๆ

ขนาด (เมตร)

ระยะทางจากโลกไปยังส่วนที่ไกลที่สุดของดวงดาว (Quasar: ดวงดาวที่ห่างจากโลก410 พันปีแสง) ที่ตรวจพบไกลสุด

1.4 ´ 1026

ระยะทางจากโลกไปยังส่วนที่ไกลที่สุดของกาแล็กซีที่พบ

9 ´ 1025

ระยะทางจากโลกไปยังกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่ใกล้สุด (กาแล็คซีอันโดรเมด้า (Andromeda))

2 ´ 1022

ระยะทางจากดวงอาทิตย์ไปถึงดวงดาวที่ใกล้ที่สุด (พรอกซิมา เซนทัวรี (Proxima centauri))

4 ´ 1016

 1 ปีแสง (Light-year) (ระยะทางที่แสงเดินทางหนึ่งปี)

9.46 ´ 1015

รัศมีวงโคจรเฉลี่ยของโลกรอบดวงอาทิตย์

1.50 ´ 1011

ระทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงจันทร์

3.84 ´ 108

ระยะทางจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วโลกเหนือ

1.00 ´ 107

รัศมีเฉลี่ยของโลก

6.37 ´ 106

ระดับความสูง (เหนือพื้นผิวโลก) ทั่วไปจากพื้นโลกไปถึงดาวเทียมที่โคจรรอบโลก

2 ´ 105

ความยาวของสนามฟุตบอล

9.1 ´ 101

ความยาวของแมลงวันบ้าน (Housefly)

5 ´ 10-3

ขนาดของอนุภาคฝุ่นที่เล็กที่สุด

1 ´10-4

ขนาดของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่

1 ´10-5

เส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมไฮโดรเจน

1 ´10-10

เส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียสของอะตอม

1 ´10-14

เส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอน

1 ´10-15

ตารางที่ 1.1 แสดงความยาวของสิ่งต่าง ๆ

                ตารางที่ 1.1 แสดงระยะค่าความยาวบางอย่าง โดยควรจะศึกษาเอาไว้ทั้งตารางนี้ และตารางต่อ ๆ ไป และเริ่มต้นตามสัญชาติญาณในการคิด ยกตัวอย่าง ความยาว 20 เซนติเมตร, มวล 100 กิโลกรัม หรือช่วงเวลา 3.2 ´ 107 วินาที

Share on Facebook
 
Google

WWW
http://www.thummech.com/
ฟังเพลงออนไลน์ คลิกเลย
 
Copyright © 2013-2015 Thummech All Rights Reserved. 
Powered by  ThaiWebPlus 
คนธรรมดามีความรู้คือคนฉลาด คนฉลาดมีความเข้าใจคือคนธรรมดา