การแกว่ง (Oscillation)

การแกว่ง (Oscillation) คือ การเคลื่อนที่กลับไปมา ซ้ำรอยเดิมในช่วงเวลาเท่ากัน ตัวอย่าง การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกา การสั่นของมวลติดปลายสปริง การสั่นของโมเลกุลในอากาศ การสั่นของเส้นลวด การแกว่งของกระแสหรือประจุไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ความหนาแน่นของอากาศที่ถูกอัดและขยายเมื่อคลื่นเสียงผ่าน การแกว่งของสนามไฟฟ้า เช่น คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ แสง

การสั่นของสาย

ถ้าอนุภาคหรือวัตถุ ถูกแรงภายนอกกระทำตลอดเวลา ไม่ว่าวัตถุจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ เรากล่าวว่า วัตถุอยู่ภายใต้สนามของแรงนั้น เช่น มนุษย์อยู่ภายใต้สนามแรงโน้มถ่วงของโลก วัตถุห้อยปลายสปริง ประจุไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า

สนามของแรงแบ่งเป็น 2 แบบ สนามแรงสถิตย์(Static field) สนามแรงไม่สถิตย์(non Static field) คือ สนามของแรงที่เปลี่ยนตามเวลา เช่น อิเล็กตรอนอิสระในสนามไฟฟ้าสลับ การขั้นลงของเรื่อกลางทะเลที่กำลังมีคลื่น คือ สนามของแรงที่ขึ้นกับตำแหน่งเพียงอย่างเดียว ไม่ขึ้นกับเวลา เช่น สนามของแรงโน้มถ่วง สนามแรงสปริง สนามแรงบิดของเส้นลวด

การแกว่งที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ หรือ ที่มนุษย์สร้างขึ้น จะมีรากฐานจากการแกว่งหรือ การสั่นแบบหนึ่ง เรียกว่า “ซิมเปิลฮาร์โมนิค”(Simple Harmonic Motion ; S.H.M)

การเคลื่อนที่แบบซิมเปิลฮาร์โมนิค คือการสั่นหรือแกว่งกลับไปมาซ้ำรอยเดิม โดยมีอัมปลิจูดคงที่ และช่วงเวลาการแกว่งแต่ละรอบ ( คาบ ) เท่ากัน

ดูโปรแกรมการเคลื่อนที่S.H.Mดูโปรแกรมการเคลื่อนที่S.H.M

ไกลสุด ไกลสุด แนวสมดุล

แนวสมดุล ไกลสุด 1 การกระจัดไปทางขวา ขนาดเพิ่มขึ้น 2 ความเร็วไปทางขวา ขนาดลดลง 3 ความเร่งไปทางซ้าย ขนาดเพิ่มขึ้น

แนวสมดุล ไกลสุด 1 การกระจัดไปทางขวา ขนาดลดลง 2 ความเร็วไปทางซ้าย ขนาดเพิ่มขึ้น 3 ความเร่งไปทางซ้าย ขนาดลดลง

แนวสมดุล ไกลสุด ไกลสุด 1 การกระจัดไปทางซ้าย ขนาดเพิ่มขึ้น 2 ความเร็วไปทางซ้าย ขนาดลดลง 3 ความเร่งไปทางขวา ขนาดเพิ่มขึ้น

แนวสมดุล ไกลสุด ไกลสุด 1 การกระจัดไปทางซ้าย ขนาดลดลง 2 ความเร็วไปทางขวา ขนาดเพิ่ม • ความเร่งไปทางขวา ขนาดลดลง

ไกลสุด แนวสมดุล ไกลสุด สรุปการเคลื่อนที่แบบS.H.M 1 ทิศความเร่งตรงข้ามกับทิศการกระจัด เสมอ 2 จุดสมดุล ความเร็วมากสุด ความเร่งเป็นศูนย์ 3 จุดไกลสุด ความเร็วเป็นศูนย์ ความเร่งมากสุด 4 จุดห่างจากแนวสมดุลเท่ากัน ขนาดความเร็วเท่ากัน ขนาดความเร่งเท่ากัน แต่ความเร็วและความเร่งไม่เท่ากัน ( เพราะทิศตรงกันข้าม )

ไกลสุด แนวสมดุล ไกลสุด จุดไกลสุด การกระจัดมากสุด อัตราเร็วเป็นศูนย์ อัตราเร่งมากสุด จุดสมดุล การกระจัดเป็นศูนย์ อัตราเร็วมากสุด อัตราเร่งเป็นศูนย์ ความเร็วมีทิศเดียวกับการเคลื่อนที่ ความเร่งมีทิศตรงข้ามกับทิศการกระจัด เสมอ

การกระจัด เวลา

ความเร็ว เวลา

ความเร่ง เวลา

กราฟเปรียบเทียบการเคลื่อนที่S.H.M.กราฟเปรียบเทียบการเคลื่อนที่S.H.M.

มุมเฟส(Phase) เป็นค่ามุม ที่สื่อไปถึงลักษณะการเคลื่อนที่

จำนวนรอบใน 1 วินาที สมการ ขนาดการกระจัด ณ เวลาใด ๆ คาบ คือ เวลาที่แกว่ง 1 รอบ มุมเฟส ขณะเริ่มต้นแกว่ง อัมปลิจูด หรือ ช่วงแกว่งไกลสุด หน่วย เมตร

มุมเฟสเริ่มต้น กรณีต่าง ๆ

สมการ อัตราเร็ว หรือ ขนาดความเร็ว ณ เวลาใด ๆ พิสูจน์ ทิศความเร็ว หาได้จากความเข้าใจ

หรือ สมการอีกแบบหนึ่ง ขนาดความเร็ว หรือ อัตราเร็ว ณ จุดใด ๆ ขนาดการกระจัด หรือ ระยะไกลสุด อัตราเร็วเชิงมุม หน่วย รอบต่อวินาที ขนาดการกระจัด ที่ จุดใด ๆ ส่วนทิศความเร็ว ให้หาจากความเข้าใจ

สมการ อัตราเร่ง หรือ ขนาดความเร่ง ณ เวลาใด ๆ พิสูจน์ ส่วนทิศความเร่ง ให้หาจากความเข้าใจ

หรือ สมการอีกแบหนึ่ง ขนาดความเร่ง ที่จุดใด ๆ ขนาดการกระจัด ที่ จุดใด ๆ ส่วนทิศความเร่ง ให้หาจากความเข้าใจ

คาบ คือ เวลาที่เคลื่อนที่ครบ 1 รอบ มีหน่วย วินาที

พลังงานของอนุภาคที่เคลื่อนที่แบบS.H.Mพลังงานของอนุภาคที่เคลื่อนที่แบบS.H.M พลังงานจลน์ ที่จุดใด ๆ พลังงานศักย์ ที่จุดใด ๆ เมื่อ เป็นขนาดการกระจัด ที่จุดนั้น

พลังงานรวมทั้งหมด ขณะอนุภาคอยู่ที่จุดใด ๆ พิสูจน์ โปรดสังเกตว่า พลังงานรวมที่จุดต่างๆ เท่ากัน

จุดไกลสุด พลังงานจลน์เป็นศูนย์ พลังงานศักย์มากสุด จุดสมดุล พลังงานจลน์มากสุด พลังงานศักย์เป็นศูนย์

ตัวอย่างที่ อนุภาคมวล 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่แบบ S.H.M. มีช่วงสั่นไกลสุด 10cmความถี่ 20 Hz จงหา 1 แต่ละรอบใช้เวลากี่วินาที ตอบ 2 อัตราเร็วมากสุดเท่าไร และเมื่อวัตถุอยู่จุดใด ที่จุดสมดุล อัตราเร็วมากสุด ตอบ

3 อัตราเร่งมากสุดเท่าไร ที่จุดใด ที่จุดไกลสุด อัตราเร่งมากสุด ตอบ

4จุดที่ห่างจากสมดุล 4 cm ไปทางขวา มีความเร็วและความเร่งเท่าใด ตอบ ความเร็ว 0.11592 m/s ไปทางขวา ความเร่ง 0.0504 m/s2 ไปทางซ้าย ตอบ

5 จงหาพลังงานจลน์มากสุด และพลังงานศักย์มากสุด จุดสมดุล พลังงานจลน์มากสุด หรือ จุดไกล พลังงานศักย์มากสุด

6 จุดที่ห่างจากสมดุล 4 cm มีพลังงานจลน์ พลังงานศักย์ พลังงานรวมเท่าใด

การแกว่ง (Oscillation)