ฟิสิกส์

ความอยากรู้อยากเห็นและความช่างสังเกตเป็นพฤติกรรมของมนุษย์ ซึ่งก่อให้เกิดการศึกษา ธรรมชาติที่อยู่รอบตัวเราตั้งแต่อดีตเป็นต้นมาด้วยวิธีการต่างๆ ธรรมชาติเป็นสิ่งที่อยู่ใกล้ตัวเรามากที่สุด และเป็นสิ่งที่น่าสนใจ และน่าเรียนรู้สำหรับทุกคน โดยเฉพาะในการศึกษาค้นคว้าหาความรู้เรื่องเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เรียกว่า ฟิสิกส์

ฟิสิกส์ (Physics) เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งที่ศึกษาธรรมชาติของสิ่งไม่มีชีวิต ซึ่งได้แก่ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัวเรา การค้นคว้าหาความรู้ทางฟิสิกส์ทำได้โดยการสังเกต การทดลองและเก็บรวบรวมข้อมูลมาวิเคราะห์เพื่อสรุปเป็นทฤษฎี หลักการหรือกฎ ความรู้เหล่านี้สามารถนำไปใช้อธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติหรือทำนายสิ่งที่อาจจะเกิดขึ้นในอนาคต และความรู้นี้สามารถนำไปใช้เป็นพื้นฐานในการแสวงหาความรู้ใหม่เพิ่มเติมและพัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์

1. ฟิสิกส์ คือ การศึกษากฎธรรมชาติ


2. ฟิสิกส์ คือ วิทยาศาสตร์ที่อธิบายวัตถุและพลังงาน


3. ฟิสิกส์ คือ พื้นฐานของวิทยาศาสตร์ทั้งมวล


4. ฟิสิกส์ คือ ความรู้ที่ได้จากการศึกษาและรวบรวมจากปรากฎการณ์ธรรมชาติ

การศึกษาหาข้อพิสูจน์ต่างๆทางฟิสิกส์ เน้นข้อมูลที่ได้จากการทดลอง ซึ่งจะช่วยให้สามารถอธิบายข้อสงสัยต่างๆ ของนักวิทยาศาสตร์ได้ ดังนั้นในหลักการทดลองในห้องปฏิบัติการ จะต้องมีการเก็บรวบรวมข้อมูล นำมาวิเคราะห์ และแปลความ สรุปผลการทดลองออกมา เมื่อเผยแพร่ออกมาและเป็นที่ยอมรับ จะนำไปสู่การสรุปเป็นทฤษฎีและกฎต่อไป ในการทดลองจำเป็นต้องมีเครื่องมือในการวัดข้อมูลอย่างละเอียดและแม่นยำ โดยข้อมูลนี้ได้แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ ข้อมูลเชิงคุณภาพ (qualitative data) และ ข้อมูลเชิงปริมาณ (quantitative data)






ข้อมูลเชิงคุณภาพ เป็นข้อมูลที่ไม่มีขนาด ไม่สามารถวัดออกมาได้ เป็นสิ่งที่ได้จากการสังเกตของการรับรู้ทางความรู้สึก และสัมผัสเท่านั้น เช่น สี กลิ่น รส






ข้อมูลเชิงปริมาณ เป็นข้อมูลที่สามารถวัดได้เป็นปริมาณเชิงตัวเลข เช่น อุณหภูมิ ระยะทาง น้ำหนัก เป็นต้น ซึ่งก็ต้องมีเครื่องมือในการวัดที่เป็นมาตรฐานสากล จึงจะนำสิ่งที่วัดได้ มาเปรียบเทียบกันได้

ข้อมูลเชิงปริมาณนี้สามารถแสดงความสัมพันธ์ได้ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ ซึ่งส่วนใหญ่ปรากฎอยู่ในทฤษฎี และกฎทางฟิสิกส์ที่ได้จากการทดลอง เราเรียกปริมาณนี้ว่า ปริมาณกายภาพ (physical quantity) แบ่งออกเป็น






ปริมาณฐาน (base unit)


ปริมาณอนุพัทธ์(derived unit)






และในการบันทึกผลการวัดข้อมูลเชิงปริมาณนี้ มักจะเป็นค่าตัวเลขและมีหน่วยวัดที่ชัดเจน เพื่อบอกปริมาณได้ว่ามากหรือน้อยเป็นจำนวนเท่าไร โดยอาศัยเครื่องมือในการวัดแบบต่างๆ ที่ได้มีการพัฒนาให้เป็นมาตรฐานสากล ตัวอย่างเช่น






คำอุปสรรค สัญลักษณ์ ตัวพหุคูณ


กิโล (kilo) k 103


เมกะ (mega) M 106


จิกะ (giga) G 109




--------------------------------------------------------------------------------

วัตถุจะรักษาสภาพนิ่งหรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอในแนวตรงนอกจากจะมีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำจะได้สมการการเคลื่อนที่เป็น

บางครั้งเรียกว่า กฏแห่งความเฉื่อย

ถ้ามีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำขนาดของความเร่งจะแปรโดยตรงกับแรงลัพธ์ และแปรผกผันกับมวลของวัตถุนั้นจะได้ สมการของการเคลื่อนที่เป็น 

เมื่อมีแรงกิริยา ย่อมมีแรงปฏิกิริยาซึ่งมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามเรียกแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาคู่ใด ๆ ว่า แรงคู่ปฏิกิริยา แรงคู่ปฏิกิริยาใดมีสมบัติ 4 ประการคือ

1.เกิดขึ้นพร้อมกัน


2.มีขนาดเท่ากัน


3.ทำซึ่งกันและกัน

แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravitational force : ) คือแรงที่โลกกระทำต่อมวลของวัตถุ ทำให้ วัตถุมีน้ำหนัก โดยที่ หรือ

แรงตึงในเส้นเชือก (Tension force ) คือแรงที่เกิดขึ้นในเส้นเชือกที่ถูกขึงตึง โดยที่ ในเส้นเชือกเดียวกันย่อมมีแรงตึงเท่ากันทุกจุด และทิศทางของแรงตึง มีทิศทางอยู่ในแนวของเส้นเชือก






แรงต้านของอากาศ (Air resistance force) คือแรงที่อากาศต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุแรงต้านของอากาศจะมีขนาดแปรโดยตรงกับอัตราเร็วของวัตถุยกกำลังต่าง ๆ และมีทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ






แรงหนืด (Viscosity force) คือแรงที่ ของเหลวต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ สำหรับวัตถุทรงกลม รัศมี r เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว v ในของเหลวหรือก๊าซ ที่มีความหนืด




แรงเสียดทาน (Friction force ) คือแรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ เกิดขึ้น ระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ กับพื้นผิวใด ๆ มี 2 ประเภทคือ






แรงเสียดทานสถิต (Static friction :  ) เกิดขึ้นในวัตถุที่หยุดนิ่ง ในขณะที่วัตถุเริ่มเคลื่อนที่ แรงเสียดทานสถิต จะมีค่าสูงสุดเรียกว่า starting friction or limiting friction




แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic friction : ) เกิดขึ้นในวัตถุที่มีการเคลื่อนที่ แบ่งได้เป็น 2 แบบ คือ


sliding friction เกิดจากการไถลของวัตถุชนิดหนึ่งบนวัตถุอีกชนิดหนึ่ง


rolling friction เกิดจากการกลิ้งไปของวัตถุชนิดหนึ่งบนวัตถุอีกชนิดหนึ่ง

-มีทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ผิวสัมผัส

               -ขนาดของแรงขึ้นกับชนิดของคู่ผิวสัมผัสนั้น ๆ


               -ขนาดของแรงไม่ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวสัมผัสหรือรูปร่างของวัตถุในระหว่างผิวสัมผัสคู่ใด ๆ


                -ขนาดของแรงเสียดทานจะแปรผกผันกับแรงปฏิกิริยาที่ตั้งฉากกับผิวสัมผัส

คือ อัตราส่วนระหว่างแรงเสียดทานต่อแรงปฏิกิริยาที่ตั้งฉากกับผิวสัมผัส มี 2 ชนิด

               -สัมประสิทธิ์ของความเสียดทานสถิต
               -สัมประสิทธิ์ของความเสียดทานจลน์

-เป็นอัตราส่วนระหว่างแรงเสียดทานต่อแรงปฏิกิริยา

                 -ไม่ขึ้นกับขนาดของพื้นที่ผิวสัมผัส


                 -ขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุที่เป็นคู่ผิวสัมผัส


                 -ขึ้นกับลักษณะของคู่ผิวสัมผัส


                 -ขึ้นกับอุณหภูมิของผิวสัมผัส ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นสัมประสิทธิ์ของความเสียดทานจะลดลง

เราจะเคยเห็นการแกว่งเชือกที่ผูกติดกับถังน้ำในแนวดิ่ง การปล่อยให้ลูกกลมโลหะ เคลื่อนที่บนรางในแนวดิ่ง และการเคลื่อนที่ของรถไฟตีลังกาในสวนสนุก

   1.ทำไมน้ำในถังน้ำจึงไม่หกออกจากถังน้ำ


  2.ทำไมลูกกลมเหล็กจึงไม่ตกจากราง


  3.และทำไมคนจึงไม่ตกจากรถรางที่เคลื่อนที่กลับหัวลง เป็นต้น