Sound

ธรรมชาติของเสียง

สียงเกิดจากการสัน ่ ของแหล่งกำาเนิด ยง และถ่ายโอนพลังงานกลจาก รสัน ่ โดยอนุภาคของตัวกลางส่งผ่านก เร่ อ ื ยๆ แต่อนุภาคของตัวกลางไม่ได้ ล่ ือนท่ไี ปด้วย

ม่ ือคล่ ืนเสียงเคล่ ือนท่ีผา่ นอากาศจะ าให้อนุภาคของอากาศมีการสัน ่ ไปอัด ล้วสะท้อนจากกัน จึงเกิดบริเวณท นวนอนุภาคของอากาศมากกว่าปกต านวนอนุ ยกว่า ส่วนอัด และบริเวณท่ม ี อ ี นุภา อยกว่าปกติเรียกว่า ส่วนขยาย

อนุภาคของอากาศปกติ

ส่วนอัด ส่วนขยาย ส่วนอัด อนุภาคของอากาศเม่ ือคล่ น ื เสียงผ่าน

การกระจัด ความดัน

พิจารณากราฟ การกระจัดและกราฟ ความดัน จะเห็นว่า ส่วนอัด คือตำาแหน่งท่ีมค ี วามดันเพ่ม ิ ขึน ้ จากปกติมากท่ส ี ุด และมีการกระจ ป็ น ศูนย์

วนขยาย คือตำาแหน่งท่ม ี ค ี วามดันลด งจากปกติมากท่ส ี ุด และมีการกระจัด ป็ น ศูนย์ ตำาแหน่งมีการกระจัดมากท่ส ี ด ุ ทา วกหรือลบจะมีความดันปกติ

อัตราเร็วเสียงในอากาศ

อัตราเร็วเสียงในอากาศมีความสัมพัน กับอุณหภูมส ิ ม ั บูรณ์ของอากาศ คือ

v α T

เม่ ือ T คือ อุณหภูมส ิ ัมบูรณ์ ซ่งึ มี หน่วยเป็ น เคลวิน ( K ) v คือ อัตราเร็วเสียงในอากาศ o ถ้าให้ t เป็ นอุณหภูมิในหน่วย C

จะได้

T = t + 273 หน่วย

K

อัตราเร็วเสียงในอากาศท่ี 0 C มีค่า เท่ากับ 331 m/s ให้ T0 เป็ น อุณหภูมิของอากาศท่ี o

o 0 C หรือ 273 K

v0 เป็ น อัตราเร็วเสียงในอากาศ o

v เป็ น อัตราเร็วเสียงในอากาศท่ี อุณหภูมิ T ใดๆ จาก

v α T และ v0 α T0 จะได้

v = v0

T T0

v = v0

t + 273 = 331 t + 273 273 273

พิสจู น์หาค่าอัตราเร็วเสียงในอากาศท

อุณหภูมิ t ใด ๆ ในหน่วย C ได้จาก o

v = 331 + 0.6t

น่ อ ื งจากเสียงเป็ นคล่ ืนเม่ ือเกิดจากการ นของแหล่งกำาเนิดเสียงด้วย ความถ ป็ น f และมีความยาวคล่ น ื เป็ น  จะ าอัตราเร็วเสียงได้จาก

v = fλ

คำาถาม 1. ถ้าอุณหภูมข ิ องอากาศเพ่ม ิ จากเดิม 3 เท่า อัตราเร็วเสียงจะเป็ นเช่นไร 2. แหล่งกำาเนิดเสียงสัน ่ โดยมีความถ่ี 300 Hz ในอากาศท่ี 37 C จงหา ความยาวคล่ ืนของคล่ ืนเสียง o

การสะท้อนของเสียง

เม่ ือคล่ ืนเสียงเดินทางไปตกกระทบก งกีดขวางท่ม ี ข ี นาด เท่ากับ หรือ ให ว่าความยาวคล่ ืนเสียงจะทำาให้เสียงเก รสะท้อนได้ ซ่ึงจะเป็ นไปตามกฎการ ะท้อนของคล่ ืน

ระนาบของ คล่ ืนตกกระทบ คล่ ืน สะท้อน และ เส้นแนวฉากจะอยูใ่ ระนาบเดียวกัน มุมตกกระทบ และ มุมสะท้อน ซ่ึง กระทำากับเส้นแนวฉาก และ ย่อม ค่าเท่ากัน

การสะท้อนกลับของเสียง ( echo

ม่ ือเราเปล่งเสียงไปยังส่งิ ท่ส ี ะท้อนเสีย ะได้ยินเสียงท่ส ี ะท้อนกลับมาตามหลัง สียงเดิมจากแหล่งกำาเนิดเสียง เรียกว สียงสะท้อนกลับหรือเสียงก้อง

การท่ีหข ู องคนเราจะสามารถได้ยิน สียงก้องได้ก็ตอ ่ เม่ ือช่วงของเวลาท่เี รา ปล่งเสียงออกไป กับ เสียงท่ส ี ะท้อน ลับมายังหูเราต่างกันอย่างน้อยท่ส ี ุด 1 วินาที

คำาถาม

เม่ ือเราเปล่งเสียงไปยังกำาแพง เร ะต้องยืนห่างกำาแพงอย่างน้อยท่ีสด ุ ท่าไร จึงจะทำาให้ได้ยินเสียงก้อง ถ้า ตราเร็วเสียงเท่ากับ 340 m/s

เคร่ ืองโซนาร์ ( SONAR ) (Sound Navigation Ranging )

ป็ นการส่งคล่ ืนเสียงลงไปในน้ำาให้ไป กระทบส่งิ ท่ีตอ ้ งการสำารวจในน้ำาแล้ว สะท้อนกลับมายังเคร่ อ ื งรับ ทำาให้เรา สามารถหาตำาแหน่งส่งิ นัน ้ ได้

ทย์คำานวณ รือลำาหน่งึ ปล่อยโซนาร์ลงไปยังก้น ทะเลนาน 0.4 s จึงรับเสียงสะท้อน ได้ เม่ อ ื อัตราเร็วเสียงในน้ำาเท่าก 1500 m/s จงหาความลึกของทะเล

ม่ ือเคาะท่อเหล็กท่ีปลายข้างหน่ึง ผ ฟั งอยูท ่ ่ป ี ลายอีกข้าง ได้ยน ิ เสียงสอ ครัง้หลังจากเคาะเหล็กเป็ นเวลา 0 O และ 3 s ถ้าอากาศมีอุณหภูมิ 20 C จงหา อัตราเร็วของเสียงในท่อเหล และความยาวของท่อเหล็ก

3. อัตราเร็วของเสียงในอากาศท่ี 20 C O เท่ากับ 344 m/s และท่ี 15 C จะมี อัตราเร็วเสียงเท่าไร O

ถ้าอัตราเร็วเสียงในอากาศท่ี 20 C O และ 35 C เป็ น 343 และ 352 m/s ตามลำาดับ อัตราเร็วเสียงของเสีย O ในอากาศท่ี 0 C เป็ นเท่าไร O

เรือลำาหน่ึงยาว 80 m ส่งสัญญานเสียง กหัวเรือไปยังเคร่ ืองรับท่ีท้ายเรือ โด ยงท่ีเดินทางในอากาศถึงก่อน เสียง นทางไปสะท้อนจากก้นทะเล 0.4 s าอัตราเร็วเสียงในอากาศและในน้ำาเป 3 m/s และ 1450 m/s ตามลำาดับ จงหา วามลึกของทะเล

ชายคนหน่ึงยืนอยู่หน้ากำาแพง เม่ ือ ปล่งเสียงออกไปจะได้ยินเสียงสะท้อน ลับเม่ อ ื เวลาผ่านไป 2.1 s เม่ ือเขาเดิน ข้าหากำาแพงอีก 50 m ทำาให้ได้ยินเสียง ะท้อนเม่ อ ื เวลาผ่านไป 1.8 s จงหาระะห่างกำาแพงครัง้แรกและอัตราเร็วขอ สียง

SONAR จากเรือลำาหน่งึ ปล่อยคล่ ืน วามถ่ี 5 kHz ไปยังฝูงปลาท่รี วมกัน

พ้ืนท่ี 0.3x0.3 m2 และสะท้อนคล่ ืน ด้พอดี ถ้าเคล่ ือนสะท้อนถึงเคร่ อ ื งร ลังจากท่ส ี ่งออกไปแล้ว 2.4 s ฝูงปลา ยู่ห่างจากเรือเท่าไร

เรือกำาลังแล่นเข้าหาหน้าผาด้วยอัตรา เร็วคงท่ี 20 m/s เม่ ือเปิ ดหวูดแล้วอีก 3 s ต่อมาจึงได้ยินเสียงสะท้อน ขณะ ท่ีเรือเปิ ดหวูดเรืออยูห ่ ่างฝั่ งเท่าไร ถ อัตราเร็วเสียงในอากาศเป็ น 340 m/s

การหักเหของเสียง สียงจะมีการหักเหเม่ ือเคล่ ือนท่ผ ี ่าน ตัวกลางต่างกันหรือตัวกลางเดียวกัน แต่มอ ี ุณหภูมต ิ ่างกัน และเป็ นไปตาม กฎของสเนลล์ คือ

sinθ 1 = sinθ 2

λ1 λ2

= v1 v2

1 = มุมตกกระทบ

2 = มุมหักเห

1 = อัตราเร็วเสียงในตัวกลางท่ี 1

2 = อัตราเร็วเสียงในตัวกลางท่ี 2

λ 1 = ความยาวคล่ ืนเสียงในตัวกลางท่ี

เสียงเดินทางในอากาศจากบริเวณท่ีม ณหภูมส ิ ูงไปยังบริเวณท่ม ี อ ี ุณหภูมต ิ N ตัวกลาง 2

ตัวกลาง 1

θ2 θ1

T2 ( ต่ำา )

T1 ( สูง )

เม่ ือ

T2

< T1 จาก sinθ 1 = v1 ดังนัน ้ v < v2 2 sinθ 2

v ดังนัน ้ 1 2 < θ 1 แสดงว่าเป็ นการหักเห เข้าหาเส้นแนวฉาก( N )

เสียงเดินทางในอากาศจากบริเวณท ณหภูมิต่ำาไปยังบริเวณท่ม ี ีอุณหภูมส ิ งู N ตัวกลาง 2

ตัวกลาง 1

θ2 θ1

T2 ( สูง ) T1 ( ต่ำา )

เม่ ือ

T2 > T1

ดังนัน ้ จาก

ดังนัน ้

v2 > v1 sinθ 1 = v1

sinθ 2

v2

> θ แสดงว่ า เป็ น การหั ก เห 2 1 ออกจากเส้นแนวฉาก( N )

คำาถาม การหักเหของเสียงในอากาศในตอน กลางวันและกลางคืนต่างกันอย่างไ เพราะเหตุใด ในบางครัง้ท่เี รามอง เห็นฟ้ าแลบแต่ไม่ได้ยน ิ เสียงฟ้ าร้อง เพราะเหตุใด ในตอนกลางคืนจะได้ ยินเสียงได้ไกลกว่ากลางวัน

จทย์คำานวณ เสียงเคล่ ือนท่จี ากอากาศท่ม ี ีอุณหภูม

ึ ต่ำากว่าโดยมุม 1 ไปยังอุณหภูมิ T2 ซ่ ง

ตกกระทบ 1 มุมหักเห 2 จงหาอัตรา

ส่วนของค่า sinθ 1 ต่อ sinθ 2

เสียงเดินทางจากอากาศท่ม ี ีอุณหภูมิ o o 0 C เข้าสูบ ่ ริเวณท่ีมอ ี ุณหภูมิ 15 C จงหา อัตราส่วนของความยาวคล่ ืนใ o บริเวณทัง้สอง ถ้าอากาศท่ี 0 C เสีย มีอัตราเร็ว 330 m/s

การแทรกสอดของเสียง

คล่ ืนเสียงจากแหล่งกำาเนิดท่ีเป็ นคล าพันธ์ เม่ ือฟั งเสียงตามแนวขนานกับ นวระหว่างแหล่งกำาเนิดทัง้สอง จะทำา ห้ได้ยินเสียงดังท่ีสด ุ และค่อยท่ีสด ุ ณ าแหน่งใด ๆ และเป็ นตำาแหน่งอยู่กับ

ตำาแหน่งเสียงดังกว่าปกติ เกิดจาก การแทรกสอดแบบเสริมของคล่ น ื ทัง้ สอง เรียกว่า ตำาแหน่งปฏิบัพ ( A ) ตำาแหน่งท่ีเสียงดังค่อยกว่าปกติ เก ากการแทรกสอดแบบหักล้างกันของ ล่ ืน เรียกว่า ตำาแหน่งบัพ ( N )

กรณีแหล่งกำาเนิดคล่ ืนอาพันธ์ท่ีมเี ฟส ตรงกัน จะได้สมการของผลต่างระยะ ทางจากแหล่งกำาเนิดเสียงทัง้สองไปยัง ตำาแหน่งแทรกสอด คือ S1P - S2P = nλ เม่ ือจุด P เป็ นตำาแหน่งปฏิบัพ

คือ ความยาวคล่ ืนเสียง

n คือ ลำาดับการแทรกสอดจากแนว ตรงกลาง ซ่ึง n = 0 , 1 , 2 , . . . โดยแนวตรงกลางระหว่างแหล่งกำา นิดเป็ นแนวแทรกสอดแบบเสริมซ่ึง n=0

A0 แนวตรงกลาง

X

P Y

O

dsinθ θ θ S1 d

S2

จากรูป เราสามารถพิสจู น์ได้

dsinθ = nλ x d y = nλ

d คือ ระยะห่างระหว่างแหล่งกำาเนิด คล่ ืนเสียง

เป็ น มุมท่ีตำาแหน่งแทรกสอดเบน ไปจากแนวตรงกลาง X เป็ นระยะทางท่ีตำาแหน่งแทรกสอด เบนไปจากแนวตรง Y เป็ นระยะทางท่ีตำาแหน่งแทรกสอด ห่างจากแนวของแหล่งกำาเนิดเสียง

ในกรณีจด ุ P เป็ นตำาแหน่งแทรกสอด บบหักล้างซ่งึ มีเสียงค่อยท่ส ี ุดจะได้ 1 ( n - 2 )λ S1P - S2P = 1 dsinθ = ( n - 2 )λ 1 x d y = ( n - 2 )λ

ากการแทรกสอดแบบหักล้างของคล าพันธ์ท่เี ฟสตรงกันจะได้ n = 1,2,3,... จะเห็นว่าไม่มี n = 0 เน่ อ ื งจากแนว รงกลางเป็ นแนวแทรกสอดแบบเสริม ท่านัน ้

โจทย์คำานวณ 1. S1 54 m

P 30 m Q

S2 แหล่งกำาเนิดเสียง S1 และ S2 อยู่ห่างกัน m ให้เสียงมีความถ่ี 510 Hz เท่ากัน

ถ้าคล่ น ื เสียงมีเฟสตรงกัน ผู้ฟังอยู่ท ด P ได้ยินเสียงดังท่ส ี ุด เม่ ือเขาเดิน มายังจุด Q ซ่ึงอยูแ ่ นวตรงกลางของ แหล่งกำาเนิดเสียง เขาจะได้ยินเสียง บาท่ส ี ุดก่ค ี รัง้ ถ้าอัตราเร็วเสียงเท่า กับ 340 m/s

ลำาโพง A และ B อยู่หา่ งกัน 2 m ผู้ ฟั งอยู่หา่ ง A 4 m และห่าง B 3 m เสียงท่ม ี ีความถ่ต ี ่ำาท่ส ี ด ุ ท่ท ี ำาให้ผู้ฟัง ได้ยินเสียงเบาท่ีสด ุ เบาท่ส ี ุดเป็ นเท่า ไร ถ้าอัตราเร็วเสียงในอากาศเท่าก 40 m/s

ลำาโพงสองอันมีความถ่ี 510 Hz ห่าง กัน 30 m วางอยู่รม ิ สนามโดยหันไป ยังริมสนามด้านตรงข้าม ถ้าผู้ฟังย อยู่รม ิ สนามตรงข้ามท่ห ี า่ งลำาโพงทัง้ สอง 200 m

าผูฟ ้ ั งเดินตามขอบสนามจากตำาแหน่ง นวตรงกลางระหว่างลำาโพงทัง้สองไป งตำาแหน่งตรงข้ามลำาโพงข้างหน่ีง จะ ด้ยินเสียงค่อยท่ีสด ุ ก่ีครัง้ ถ้าอัตราเร องเสียงเท่ากับ 340 m/s

บีตส์ ( Beat )

บีตส์ เกิดจากคล่ น ื เสียงท่ีมค ี วามถ่ต ี า่ กันเล็กน้อยมารวมกันทำาให้เป็ นเสียงท มีความถ่ต ี ่างไป โดยมีเสียงดังและค่อย สลับกันเป็ นจังหวะสม่ำาเสมอ

f1 f2 f1 + f2 ดัง ดัง ดัง ค่อย ค่อย ค่อย ค่อย

านวนครัง้ท่เี สียงดังในหน่ึงหน่วยเวล

รียกว่า ความถ่ีบีตส์ ( fB ) ซ่งึ มีค่าเท่า กับผลต่างของความถ่ข ี องคล่ ืนเสียงทัง้ สอง คือ

fB = f1 - f 2

เสียงท่ีได้ยินจะมีความถ่ีตา่ งไปจาก ความถ่ข ี องคล่ ืนเสียงทัง้สอง โดย ความถ่เี สียงของเสียงบีตส์ มีค่าเท่า กับความถ่เี ฉล่ียของความถ่ีทงั้ สอง

f + f 1 f = 22

โจทย์คำานวณ

คล่ ืนเสียงมีความถ่ี 256 Hz และ 252 Hz เคล่ ือนท่ม ี าพบกัน จงหา ความถ่ข ี องเสียงท่ไี ด้ยน ิ และจังหวะ ของเสียงท่ีดัง

คล่ ืนเสียงความถ่ี 100 Hz รวมกับ คล่ ืนเสียงอีกคล่ ืนหน่ึงแล้วทำาให้เก เสียงดังเป็ นจังหวะ 10 ครัง้ต่อวินาท คล่ ืนเสียงคล่ ืนหลังมีความถ่ีเท่าไร

แหล่งกำาเนิดเสียงสองแหล่งปล่อย เสียงออกมาพร้อมกันทำาให้ผู้ฟังได ยินเสียงดังเป็ นจังหวะ 8 Hz เสียง ท่ไี ด้ยน ิ มีความถ่ี 200 Hz แหล่ง กำาเนิดคล่ ืนทัง้สองปล่อยเสียงด้วย ความถ่เี ท่าไร

A N A N A N A N A

คล่ ืนน่ิงของเสียง

คล่ ืนเสียงเคล่ ือนท่จี าก แหล่งกำาเนิดไปตกกระ λทบตัง้ฉากกับวัตถุแล้ว 2 สะท้อนกลับในทิศทาง เดิมจึงการซ้อนทับกัน

เม่ ือคล่ ืนเสียงมีความถ่พ ี อเหมาะจ ทำาให้ตำาแหน่งระหว่างแหล่งกำาเนิดกับ ตถุมเี สียงดัง( A ) และค่อย( N ) สลับ กัน ซ่งึ เกิดจากการแทรกสอดของคล่ น ื ระยะห่างระหว่างตำาแหน่งเสียงค่อย ท่ีถัดกันจะห่างกัน /2 เรียกว่า 1 loop

การสัน ่ พ้องของเสียง

วามถ่ธ ี รรมชาติ (Natural frequency) ม่ ือให้วต ั ถุสน ่ั หรือแกว่งโดยอิสระ วัต ะสัน ่ ด้วยความถ่เี ฉพาะค่าหน่ึง เรีย า ความถ่ีธรรมชาติของวัตถุนัน ้

การสัน ่ พ้อง ( resonance ) เป็ นปรากฏ ารท่ีวต ั ถุสน ่ั ด้วยความถ่ต ี รงกับความถ รรมชาติของวัตถุนัน ้ ซ่งึ จะมีผลทำาให กิดการสัน ่ อย่างรุนแรงมากขึน ้ กว่าปก รือมีอัมพลิจูดของการสั่นมากขึน ้

เม่ ือนำาแหล่งกำาเนิดเสียงมาวาง ใกล้ปลายท่อกลวงตรง และปรับ ความถ่เี สียงให้พอเหมาะจะทำาให เกิดเสียงดังมากกว่าปกติแสดงว่า เกิดการสัน ่ พ้องของเสียง

การสัน ่ พ้องของเสียงในหลอดกลวง กิดจากอนุภาคของอากาศในหลอดสัน ่ ความถ่ี เท่ากับ ความถ่ธ ี รรมชาติของ าอากาศในหลอดนัน ้ พอดี ในหลอดกลวงหน่ึงจะเกิดการสัน ่ พ้อ ด้หลายความถ่ี โดยมีความถ่ต ี ่ำาสุดค น่ึงเรียกว่า ความถ่ม ี ล ู ฐาน

ความถ่ี ความถ่ี ความถ่ี ความถ่ี ลำาดับท่ีลำ1าดับท่ี ลำ2าดับท่ีลำ3าดับท่ี 4

ความถ่ี ความถ่ี ความถ่ี ลำาดับท่ี 1 ลำาดับท่ี 2 ลำาดับท่ี 3

จะเห็นว่า ณ ตำาแหน่งปลายเปิ ดเป็ น าแหน่งปฏิบัพ จึงทำาให้เกิดเสียงดัง ากท่ีสด ุ ให้ L เป็ น ความยาวของหลอด v เป็ น อัตราเร็วของเสียง เป็ น ความยาวคล่ น ื เสียง

ม่ ือ fn เป็ นความถ่เี สียงท่ีทำาให้เกิดกา นพ้องของลำาดับท่ใี ด ๆ หาได้จาก กรณีของหลอดปลายปิ ดข้างหน่ึง ( 2n - 1 ) v fn = 4L กรณีของหลอดปลายเปิ ดทัง้สองข้าง nv fn = 2L

กรณีความถ่ีเสียงคงท่แ ี ต่ความยาว ท่อเปล่ย ี น ลำาดับท่ี 1

ลำาดับท่ี2 ลำาดับท่ี 3

โจทย์คำานวณ มหลอดกลวงสม่ำาเสมอลงในน้ำาเม่ ือ ให้เสียงความถ่ีค่าหน่ึงท่ีปากหลอดจะ เกิดเสียงดังมาก เม่ อ ื ปากหลอดอย จากผิวน้ำา 15 , 45 , 75 cm ถ้าเสียงนัน ้ มีความถ่4ี 50 Hz จงหาอัตราเร็วเสียง

หลอดแก้วยาว 1 m จะต้องใส่น้ำาให้ มีระดับต่ำากว่าปากหลอดเท่าไร จึง จะทำาให้เกิดเสียงดังท่ส ี ุดกับเสียงท มีความถ่ี 450 Hz และ อัตราเร็ว ของเสียงในอากาศเป็ น 330 m/s

. ในการทดลองคล่ ืนน่ิงของเสียงท่ีมี ความถ่ี 800 Hz ตำาแหน่งท่ไี ด้ยน ิ เสียงดังท่ส ี ด ุ สองครัง้ถัดกันมีระยะ ห่างกัน 21.5 cm จงหาอัตราเร็ว ของเสียง

การได้ยิน

คล่ ืนเสียงเกิดจากการสัน ่ ของแหล่ง าเนิดเสียง ดังนัน ้ ถ้าแหล่งกำาเนิด สียงได้รบ ั พลังงานมากจะทำาให้คล่ น ื สียงมีอัมพลิจูดมากตามไปด้วย

กำาลังเสียง หมายถึงอัตราการถ่ายโอน ลังงานเสียงจากแหล่งกำาเนิดเสียงหร ริมาณพลังงานเสียงท่ีสง่ ออกมาจาก หล่งกำาเนิดเสียงในหน่ึงหน่วยเวลา หน่วยของกำาลังเสียงเป็ น จูลต่อวินา /s ) หรือ วัตต์ ( watt )

ความเข้มเสียง ( sound intensive ) วามเข้มเสียง( I ) หมายถึงกำาลังเสียง ท่ีแหล่งกำาเนิดเสียงส่งออกมา ต่อ หน หน่วยพ้ืนท่ี หรือปริมาณพลังงานเสีย ท่ีตกกระทบพ้ืนท่ห ี น่ึงตารางหน่วยใน หน่ึงหน่วยเวลา

ม่ ือ P คือ กำาลังเสียงของแหล่งกำาเน เสียง A คือ พ้ืนท่ท ี ่เี สียงตกกระทบ จะได้

P I = A

2 W/m

กรณีแหล่งกำาเนิดเสียงมีขนาดเล็ก R1

S

R2

ให้ S เป็ นแหล่งกำาเนิดเสียงขนาดเล งถือว่าเป็ นจุด และปล่อยออกไปท ศทาง จึงมีลักษณะเป็ นทรงกลม โดย นท่ท ี ่ีรองรับพลังงานเสียง คือ พ้ืนท่ี วของทรงกลมนัน ่ เอง

ม่ ือ P เป็ นกำาลังเสียงของแหล่งกำาเนิด ะยะทางท่ีหา่ งแหล่งกำาเนิดเป็ น R ก อรัศมีของทรงกลม ซ่ึงพ้ืนท่ผ ี ิวทรง

2 กลมเป็ น 4π R จึงหาความเข้มเสียง

I ) หาได้จาก

P I = 2 4π R

ถ้าแหล่งกำาเนิดเสียงมีกำาลังเสียง ( P ) มีค่าคงตัว เราสามารถสรุปได้วา่ 1 I α 2 R ความเข้มเสียงมีค่าแปรผกผันกับระยะ ห่างจากแหล่งกำาเนิดยกกำาลังสอง

สียงท่ีค่อยท่ส ี ด ุ ท่ม ี นุษย์สามารถได้ยน ิ -12 2 มีความเข้มเสียงเท่ากับ 10 watt/m และมีแอมพลิจด ู ของความดันประมาณ -12 x 10 พาสคัล และ ความเข้มเสียง สูงสุดท่ม ี นุษย์สามารถทนฟั งได้โดยไม 2 มีอันตรายต่อหูมีค่า 1 watt/m

โจทย์คำานวณ 1. ชายคนหน่ึงยืนห่างแหล่งกำาเนิด เสียงเป็ น R จะได้ยินเสียงมีความ

เข้ม เขาจะต้องยืน ห่างแหล่งกำาเนิดเสียงเท่าไรจึงจะ ได้ยินเสียงเบาท่ีสด ุ -8 2 10 watt/m

ตำาแหน่งท่ีหา่ งจากหวูดของโรงงาน เป็ นระยะทาง 10 m จะมีความเข้ม

ของเสียงเป็ น จงหา ความเข้มของเสียงหวูด ณ ตำาแหน ห่างจากหวูด 20 m -5 10

2 w/m

แมลงตัวหน่ึงบินเป็ นแนวเสันตรง ด้วยอัตราเร็วคงท่ี 0.1 m/s ออก จากชายคนหน่ึง เขาจะได้ยินเสียง ของแมลงนานเท่าไร ถ้ากำาลังเสียงท่ีแมลงปล่อยออกม เป็ น

-12 4π x 10 watt

ระดับความเข้มเสียง

เน่ อ ื งจากอัตราส่วนระหว่างความเข้ม สียงต่ำาสุดและสูงสุดท่ม ี นุษย์รับฟั งได 12 มีค่าถึง 10 ในทางปฏิบัตจิ ึงนิยมใช้ การบอกความดังของเสียงด้วย ระดับ ความเข้มเสียง มีหน่วยเป็ น เบล ( bel )

ระดับความเข้มเสียงต่ำาสุดท่ีหค ู นปกต บรู้ได้คือ 0 เบล จากการทดลองพบว่า ตำาแหน่งใด ๆ ถ้าเพ่ม ิ ความเข้มเส 2 3 , 10 , 10 , . . . เท่า จะมีระดับความ มเสียงเพ่ม ิ ขึน ้ เป็ น 1 , 2 , 3 , . . . เท่า ามลำาดับ

ะดับความเข้มเสียงท่ีมนุษย์ได้ยินได้ อยู่ในช่วง 0 - 12 เบล ในทางปฏิบัติ ช้หน่วยเป็ น เดซิเบล ( dB ) โดย 1 B = 10 dB ระดับความเข้มเสียงท่ีได้ยินได้ คือ - 120 dB

สามารถกำาหนดได้ว่า ระดับความเข้มเสียง คือ ค่า log ของความเข้มเสียงใด ๆ ต่อ ความ เข้มเสียงต่ำาสุดท่ีมนุษย์ได้ยิน

ให้ เป็ น ระดับความเข้มเสียง I เป็ น ความเข้มเสียงใด ๆ Io เป็ น ความเข้มเสียงต่ำาสุด

I dB β = 10 log Io -12 2 ซ่ึง Io = 10 w/m

ความรู้พ้ืนฐานเก่ย ี วกับ log x คื อ log ของค่ า x ฐาน a a  log แสดงว่า เป็ น log ฐาน 10  log 

ถ้า

logax = y จะได้



ถ้า

logx = y จะได้ x=

  

y 10

c logx = clogx

logx + logy = log(xy) x y logx - logy = log( )

จทย์คำานวณ . สีไวโอลินหน่ึงตัวมีระดับความเข้ม เสียง 10 dB ถ้าสีพร้อมกัน 10 ตัว จะมีระดับความเข้มเสียงเป็ นเท่าไร เม่ ือฟั งเสียงท่ีตำาแหน่งเดิม

. หน้าต่างมีพ้ืนท่ี 0.9 m2 ถ้าเสียงท่ี ผ่านหน้าต่างมีระดับความเข้มเสีย 90 dB กำาลังเสียงท่ีผา่ นหน้าต่างนี้ เป็ นเท่าไร

ระดับความเข้มเสียงของแหล่งกำาเนิด ท่ต ี ำาแหน่งห่าง 10 m เป็ น 60 dB ถ้าเล่ ือนเข้าหาแหล่งกำาเนิดเสียงมาอ m จะมีระดับความเข้มเสียงเท่าไร

. ถ้าลำาโพงถูกเปล่ย ี นจาก 10 w เป็ น 20 w ท่ีตำาแหน่งห่างลำาโพงเท่ากัน ระดับความเข้มเสียงจะเพ่ิมขึน ้ จาก เดิมเท่าไร

5. ท่ีตำาแหน่งห่างจากแหล่งกำาเนิด เสียงเป็ นระยะทาง 100 m มี ระดับความเข้มเสียง 80 dB แหล่งกำาเนิดเสียงมีกำาลังเท่าไร

แหล่งกำาเนิดเสียงส่งเสียงออกไปทุก ทิศทาง ณ ตำาแหน่งท่ห ี ่างออกไ 10 m มีระดับความเข้มเสียงเป็ น 70 dB จงหาระดับความเข้มเสียง ณ ตำาแหน่งท่ีหา่ ง 100 m

มลภาวะของเสียง

มลภาวะของเสียง หมายถึงเสียงท ะดับความเข้มสูง และ เสียงประเภทท อให้เกิดความรำาคาญแก่ผู้ฟัง

ผู้ท่ฟ ี ั งเสียงระดับความเข้มสูงติดต นเป็ นเวลานานจะทำาให้สภาพหู แล ภาพจิตใจผิดปกติไปได้ กระทรวงมหาดไทยได้ออกประกา ก่ียวกับความปลอดภัยในการทำางานใน ริเวณท่ม ี เี สียงดัง โดยมีเกณฑ์ดังนี้

ลาในการทำางาน ระดับความเข้มเสีย อวัน( ชัว่โมง ) ท่ไี ด้รบ ั อย่างต่อเน่ ือง

น้อยกว่า 7 7-8 มากกว่า 8

91 dB 90 dB 80 dB

ปั ญหามลภาวะของเสียงส่วนใหญ่เก กยวดยาน โดยเฉพาะรถจักรยานยน ละรถยนต์ท่ใี ช้เคร่ อ ื งเก่า หรือ มีการ ดแปลงท่อไอเสียง พบว่าเสียงจากยวดยานพาหนะจะ ดับความเข้มเสียงสูงกว่า 85 dB

มาตรฐานระดับความเข้มเสียงใน ปั จจุบันกำาหนดว่า ระดับความเข้มเสียงจา ง ก ยานพาหนะท่รี ะยะห่า

ระดับเสียง

การได้ยน ิ เสียงของคนนอกจากจะขึน ้ ยู่กับ ความเข้มเสียง และ ระดับ ามเข้มเสียงแล้วยังขึน ้ อยู่กับ ความถ องเสียงด้วย โดยความถ่ีเสียงท่ห ี ูคนป คนป ยินอยู่ในช่วง 20 - 20000 Hz

ล่ ืนใต้เสียง ( infrasound ) เป็ นเสียงท่ี ความถ่ต่ ี ตำา่ กว่าคล่ ืนเสียงท่ห ี ูคนปกติ ด้ยินมีซ่งึ ความถ่ี 0.1 - 20 Hz ล่ ืนเหนือเสียง( ultrasound )เป็ นเสียง มีความถ่มาก ี มากกว่าคล่ ืนเสียงท่ห ี ูคนปก ด้ยินซ่ึงมีความถ่มากกว่ ี า 20000 Hz

ในปั จจุบันนีส ้ ามารถผลิต

นเหนือเสียงให้มค ี วามถ่ีสงู ถึง 6 x 10 โดยการทำาให้ผลึกของควอตซสัน ่

สัตว์จะได้ยินเสียงมีช่วงความถ่ีแตก ต่างจากคน เช่น แมวเปล่ แมว งเสียงได้ใน ช่วง 760 - 1500 Hz และรับฟั งเสียง ด้ในช่วงกว้างกว่าคือ 60 - 65000 Hz มนุษย์สามารถเปล่งเสียงได้ในช่วง ความถ่ี 85 - 1100 Hz

สียงท่ีมค ี วามถ่ต ี ่ำา เรียกว่า เสียงทุ้ม สียงท่ีมค ี วามถ่ส ี ูง เรียกว่า เสียงแหลม การจัดระดับเสียงทางดนตรีแบ่งเป็ น  ระดับเสียงดนตรีทางวิทยาศาสตร์ ช้เสียง C กลาง ( โด กลาง ) ท่ีมี วามถ่ี 256 Hz เป็ นมาตรฐาน

ระดับเสียงดนตรีทางดนตรี ใช้เสียง ลา ( A ) ท่ีมค ี วามถ่ี 440 Hz เป็ นมาตรฐาน ระดับเสียงดนตรี ได้แก่ โด ( C ) เร ( D ) มี ( E ) ฟา ( F ) ซอล ( G ) ลา ( A ) ที ( B ) 

ความถ่เี สียงดนตรีทางวิทยาศาสตร์

ระดับเสียง ความถ่ ระดับี เสียง ความถ่ี C 256 G 384 D 288 A 440 E 320 B 480 C 512 F 341

ความถ่เี สียงดนตรีทางวิชาดนตรี

ระดับเสียง ความถ่ ระดับี เสียง ความถ่ี C 261.6 G 392.0 D 293.7 A 440.0 E 329.2 B 493.9 C 523.2 F 349.2

เสียงคู่แปด ( octave ) ของระดับเสียง ด ๆ หมายถึงเสียงท่ี 8 ของเสียงนัน ้ ช่นเสียง C เป็ นเสียงคู่แปดของ C ดยเสียง C มีความถ่เี ป็ นสองเท่าของ สียง C

เสียงสองช่วงคู่แปด คือเสียงท่ี 8 ขอ สียงใด ๆ เช่น เสียง C เป็ นสองช่ว สียงคู่แปดของ C หรือมีความถ่เี ป็ น 4 ท่าของ C

คุณภาพเสียง

แหล่งกำาเนิดเสียงท่ีให้เสียงมีความ าหน่ึง ซ่งึ ถือว่าเป็ นความถ่ต ี ่ำาสุดของ วามถ่เี สียงนัน ้ เรียกว่า ความถ่ม ี ล ู ฐาน undamental) หรือ ฮาร์มอนิกท่ี 1 rst harmonic )

ความถ่ท ี ่ีเป็ น n เท่าของความถ มูลฐาน เรียกว่า ฮาร์มอนิกท่ี n หรือ อเวอร์โทน( overtone )ท่ี n-1 แหล่งกำาเนิดเสียงจะให้เสียง ซ่งึ ม ความถ่ม ี ูลฐาน และ ฮาร์มอนิกต่าง ๆ ออกมาพร้อมกันเสมอ

เราสามารถบ่งบอกชนิดของแหล่ง กำาเนิดเสียงได้ เน่ อ ื งจากแต่ละแหล่ง กำาเนิดเสียงจะมีจำานวนฮาร์มอนิก ม่เท่ากัน และ แต่ละฮาร์มอนิกมี ความเข้มเสียงต่างกัน เรียกว่ามี คุณภาพเสียง ต่างกัน

หูกับการได้ยิน

หูชัน ้ นอก หูชัน ้ กลาง หูชัน ้ ใน

หูแบ่งออกเป็ น 3 ส่วน ได้แก่ 1. หูชัน ้ นอก ประกอบด้วย ใบหู และ รูหลึ ู กไปถึงกระโหลกศีรษะ และ ไปสิน ้ สุดท่เี ย่ ือแก้วหู

ใบหู

เย่ อ ื แก้ ว หู รูหู

หูชัน ้ กลาง เร่ิมจากเย่ ือแก้วหูซ่งึ เป็ น เน้ือเย่ ือบาง ๆ ปิ ดช่องหูถัดไปจะเป็ เป็ นโพรงซ่ึงมีกระดูก 3 ชิน ้ เรียงอย ชิดกันตามลำาดับคือ กระดูกรูปค้อ กระดูกรูปทัง่ และ กระดูกรูปโกลน

กระดูกรูปค้อนกระดูกรูปโกลน

กระดูกรูปทัง่

หลอดลม

หูชัน ้ กลางนีจ้ะมีช่องเล็ก ๆ ติดต่อกับ หลอดลม เพ่ ือปรับความดันอากาศ ทัง้สองด้านของเย่ ือแก้วหูให้เท่ากัน นัน ่ คือ ให้มค ี วามดันอากาศภายนอก และภายในเท่ากัน ไม่เช่นนัน ้ จะทำา ห้เกิดอาการหูอ้ือ

. หูสว่ นใน มี คอเคลีย ซ่ึงเป็ นท่อ ขดเป็ นรูปคล้ายหอยโข่ง ภายในม เซลล์ขนจำานวนมาก ซ่ึงทำาหน้าท รับรู้การสัน ่ ของคล่ ืนเสียง แล้วส สัญญาณเสียงผ่านโสตประสาทไป ยังสมองเพ่ ือแปลงสัญญาณเสียง

โสตประสาท

คอเคลีย

เซลล์ขน

ขอบเขตการได้ยน ิ ของหูคนเราขึน ้ อยู่ก ะดับความเข้มเสียงและความถ่ข ี องเสีย ะดับเร่ิมต้นการได้ยิน เรียกว่า ขีดเร องการได้ยิน (threshold of hearing) ะดับสูงสุดท่ท ี นฟั งได้ เรียกว่า ขีดเร ของความเจ็บปวด (threshold of pian)

เสียงความถ่ีต่ำา ๆ เช่น 20 - 30 Hz จะ ด้ยน ิ เสียงเม่ ือมีระดับความเข้มเสียง 0 - 70 dB

สียงความถ่ป ี านกลาง เช่น 1000 Hz ะได้ยินเสียงเม่ ือมีระดับความเข้มเสีย พียง 10 dB

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ ( Dloppler effect )

ป็ นปรากฏการณ์ท่ีผฟ ู้ ั งได้ยินเสียงจา เป็ หล่งกำาเนิดเสียงมีความถ่ ี นไปจาก ความถ่เี ปล่ย จา ม เน่ ืองจากมีการเคล่ อ ื นท่ีของแห เนิดเสียง ผูฟ ้ ั ง หรือ ทัง้สองเคล่ อ ื นท าเนิ

แหล่งกำาเนิดเสียงเคล่ อ ื นท่ี Oข

v ด้านหลัง

ล

vS น O v S ด้านหน้า

หล่งกำาเนิดคล่ ืนส่งเสียงท่ีมค ี วามถ่ี พร้อมกับเคล่ ือนท่ไี ปด้วยจะทำาให้หน้า ล่ ืนด้านหน้าถูกอัดและด้านหลังขยาย อก นัน ่ คือ  ด้านหน้ามีความยาวคล่ น ื ลดลง  ด้านหลังมีความยาวคล่ ืนมากขึน ้

ให้ fO เป็ นความถ่เี สียงท่ีผฟ ู้ ั งได้ยิน fS เป็ นความถ่ีเสียงของแหล่ง กำาเนิดเสียง จากสมการ

v f = ดังนัน ้ λ

เม่ ือผูฟ ้ ั งท่อ ี ยู่ทางด้านหน้าของแหล าเนิดคล่ ืน ลดลง จึงได้ยน ิ เสียงท วามถ่ส ี ูงขึน ้ ( fO > fS )

เม่ ือผู้ฟังท่อ ี ยู่ด้านหลังจะมี มา น จึงได้ยินเสียงท่ีมค ี วามต่ำากว่าเดิม

< fS )

าหนดให้ v เป็ นอัตราเร็วเสียงในอากาศ vO เป็ นอัตราเร็วของแหล่งกำาเนิด เสียง

น เป็ นความยาวคล่ ืนเสียงด้านหน

เป็ นความยาวคล่ ืนเสียงด้านหล

ตราเร็วเสียงทางด้านหน้า เม่ อ ื เทียบ บ อัตราเร็วของแหล่งกำาเนิด เท่าก

v - vS

ความยาวคล่ ืนเสียงทางด้านหน้าเป็ น น

v - vS = fS

ความถ่เี สียงท่ผ ี ู้ฟังอยูด ่ ้านหน้าได้ยิน fO) หาได้จาก

v fO =

น

vf S fO = v - vS

ตราเร็วเสียงทางด้านหลัง เม่ ือเทียบ บ อัตราเร็วของแหล่งกำาเนิด เท่าก

v + vS

ความยาวคล่ ืนเสียงทางด้านหน้าเป็ น น

v + vS = fS

ความถ่เี สียงท่ผ ี ู้ฟังอยูด ่ ้านหลังได้ยิน fO) หาได้จาก

v fO =

ล

vf S fO = v + vS

แหล่งกำาเนิดเสียงอยู่น่ิง ผู้ฟังเคล่ ือนท λ v vO O vO Oข v S เคล่ ือนท่อ ี อก เคล่ ือนท่เี ข้าหา

เม่ ือผูฟ ้ ั งเคล่ อ ื นท่ีเข้าหาแหล่งกำาเน สียง จะทำาให้ได้รบ ั จำานวนลูกคล่ ืนใน น่ึงหน่วยเวลามากขึน ้ จึงได้ยินเสียง ความถ่ส ี ูงกว่าเดิม ถ้าเคล่ ือนท่อ ี อกจากแหล่งกำาเนิดเสีย านวนลูกคล่ ืนท่ไี ด้รบ ั ลดลง จึงได้ยิน สียงมีความถ่ต ี ่ำากว่าเดิม

กรณีผู้ฟังเคล่ ือนท่เี ข้าหาแหล่งกำาเนิด สียงด้วยอัตราเร็ว vO

ความถ่เี สียงของแหล่งกำาเนิดเสียง ) มีค่าเท่ากับ v v หรือ λ = fS =

λ

fS

ห้อัตราเร็วเสียงเทียบกับอัตราเร็วของ ผู้สงั เกตเป็ น vข มีค่าเท่ากับ vข = v + vO ดังนัน ้ ความถ่เี สียงท่ผ ี ู้ฟังได้ยน ิ คือ

vข

fO = λ

แทนค่า และ vข จะได้ความถ สียงผู้ฟังเคล่ ือนท่เี ข้าหาแหล่งกำาเนิด สียงมีค่าเท่ากับ

fO =

(v + vO )fS v

ในกรณีเดียวกัน เม่ ือผูฟ ้ ั งเคล่ ือนท อกจากแหล่งกำาเนิดเสียง จะได้ยิน สียงท่ีมค ี วามถ่เี ท่ากับ

fO =

(v - vO )fS v

จทยคำานวณ รถยนต์คันหน่ึงแล่นด้วย ตราเร็ว 90 km/hr เม่ ือเปิ ดแตรท่ม ี ี วามถ่เี สียง 300 Hz ผูฟ ้ ั งอยู่บนรถคัน น่ึงท่ีว่ิงด้วยอัตราเร็ว 36 km/hr จะ ด้ยินเสียงมีความถ่เี ท่าไร โดยอัตราเร สียงในอากาศเท่ากับ 340 m/s

ม่ ือรถของผูฟ ้ ัง ก. อยูด ่ ้านหน้าและแล่นไปทางเดียวกัน . อยู่ด้านหน้าและแล่นสวนทางกัน ค. อยู่ด้านหลังและแล่นไปทางเดียวกัน . อยู่ด้านหลังและแล่นสวนทางกัน

คล่ ืนกระแทก ( shock wave )

ถ้าแหล่งกำาเนิดเสียงมี อัตราเร็วเท่ากับอัตรา เร็วเสียง หน้าคล่ ืนจะ เคล่ ือนท่ไี ปพร้อมกับ แหล่งกำาเนิดเสียง

ถ้าแหล่งกำาเนิดคล่ น ื เสียงเคล่ ือนท ตราเร็วมากกว่าอัตราเร็วเสียง แหล่ง าเนิดเสียงจะเคล่ ือนท่ีผ่านหน้าคล่ ืน ก ๆ หน้าคล่ ืนออกไปและหน้าคล่ ืนว ลมจะเรียงซ้อนอัดกันเป็ นกรวยกลม

หน้าคล่ ืนของคล่ น ื กระแทก แหล่งกำาเนิดเสียง

น้าคล่ ืนท่ีอัดตัวกัน เรียกว่า หน้าคล่ ืน ระแทก โดยพลังงานท่ีแต่ละหน้าคล่ น ื าไปจะเสริมกันบนหน้าคล่ ืนกระแทก

แหล่งกำาเนิดเสียงท่ีมอ ี ัตราเร็วสูงม มของกรวยย่ิงน้อยลงเร่ อ ื ย ๆ โดยคล ะแทกจะทำาให้ ความดันมีการเปล่ียน ปลงอย่างมากและรวดเร็ว จึงเกิดเสีย คล้ายระเบิดในบริเวณท่ีคล่ น ื กระแท น เรียกว่า โซนิกบูม (sonic boom)

vS

S

θ θ

O

v

A เม่ ือเวลาผ่านไป t แหล่งกำาเนิดเสีย คล่ ือนท่จี าก O ถึง S และเสียงเคล่ ือน ท่ีจาก O ถึง A

ให้ vS เป็ น อัตราเร็วของแหล่งกำาเนิด v เป็ น อัตราเร็วของเสียง OA OS จาก v = t และ vS = t vS = OS = 1 v OA sinθ

เคร่ อ ื งบินท่บ ี ินด้วยอัตราเร็วมากก ตราเร็วของเสียง เรียกว่า เคร่ อ ื งบ ปอร์โซนิก (Supersonic jet) โดยจะ อกอัตราเร็วในการบินของเคร่ อ ื งบินน หน่วยเป็ น มัค (Mach)

มัค เป็ น จำานวนเท่าของอัตราเร็วเสีย นัน ่ คือ 1 มัค เท่ากับอัตราเร็วเสียง Mach = vvS 1 Mach =

sinθ

จทย์คำาถาม คร่ อ ื งบินบินในแนวระดับด้วยอัตราเร มัค ท่รี ะดับสูง 1 km จงหา มุมท่ห ี น้า ล่ ืนกระแทกกระทำาต่อกัน

การนำาความรู้เร่ อ ื งเสียง ไปใช้ประโยชน์ นสถาปั ตยกรรม การออกแบบอาคาร ห้องประชุม ห้อ นตรี จะต้องคำานึงถึงเสียงสะท้อนเพ่ ือ อกใช้วส ั ดุและออกแบบได้ถูกต้อง

านการประมง มีการใช้เคร่ อ ื งโซนาร์ปล่อยคล่ น ื เหน สียงช่วงความถ่ี 20 - 100 kHz ออกไป ป็ นจังหวะเพ่ ือหาฝูงปลา นอกจากนีย ้ งั ใช้คล่ ืนเหนือเสียงเพ่ อ ื ใ นการส่ ือสารระหว่างเรือด้วยกัน

านการแพทย์ ได้นำาคล่ ืนเหนือเสียง โดยการเปล่ย ี น ลังงานไฟฟ้ าเป็ น พลังงานของคล่ น ื หนือเสียงความถ่ีช่วง 1 - 10 MHz ส่ง านร่างกาย เพ่ ือตรวจอวัยวะภายใน ดยแสดงออกทางจอภาพ

นธรณีวท ิ ยา การสำารวจแหล่งแร่ด้วยการวิเคราะ นหิน โดยส่งคล่ ืนเสียงพลังงานสูงจาก รระเบิดท่ีผวิ โลกผ่านชัน ้ เปลือกโลกล แล้วเปล่ียนคล่ น ื เสียงท่ส ี ะท้อนให้เป็ น ญญาณไฟฟ้ าเพ่ อ ื วิเคราะห์ตอ ่ ไป

นวิศวกรรมและอุตสาหกรรม การใช้คล่ ืนเหนือเสียงความถ่ี 500 kHz 15 MHz ตรวสอบรอยร้าว รอยตำาหนิ เน้ือโลหะ แก้ว หรือ เซรามิก และยัง ความหนาของโลหะหรือวัสดุแข็ง ใช วจสอบยางรถยนต์ท่ีผลิตใหม่

คล่ ืนเหนือเสียงท่ีมแ ี อมพลิจูดสูง นคล่ ืนเหนือเสียงพลังงานสูง เรียกว rosonic สามารถทำาให้เกิดปรากฏ รณ์ การเดือดอย่างเย็น ซ่งึ ทำาให้เ รงท่วี า่ งเล็กๆ จำานวนมากในเน้ือโลห อโพรงยุบตัวลงจะเกิดความดันสูงมาก

นำาปรากฏการณ์การเดือดอย่างเย็น ในการกระจายเน้ือโลหะและกำามะถัน สารละลายเพ่ ือผลิตเป็ นฟิ ล์มถ่ายภาพ มีความละเอียดสูง ใช้ในการผลิตโลหะ สมท่ีมค ี วามเป็ นเน้ือเดียวกันสูง และม วหน้าเรียบมากๆ

ในทางเคมีใช้เพ่ ือทำาลายลูกโซ่ของ พลิเมอร์โซ่ยาวให้กลายเป็ นโพลิเมอร ซ่สน ั้ ใช้ในการสเตอริไลซ์น้ำานมสด พ่ ือทำาลายเช้ือแบคทีเรียบางชนืด ใช้ าความสะอาดผิวชิน ้ ส่วนโลหะ เช่น นส่วนในนาฬิกาข้อมือ

ข้อแนะนำาแบบฝึ กหัดท้ายบท ามรู้พ้ืนฐาน 3 เคร่ อ ื งโซนาร์บนเรือลำาหน่ึงส่งคล่ ลของเสียงลงไปใต้ทะเล และรับสะท้อ ในเวลา 5 วินาที ถ้าอัตราเร็วของเส น้ำาทะเลเท่ากับ 1400 m/s ท้องทะเลนัน ้ กเท่าไร

อ5 ไวโอลินสองตัวความถ่ี 438 และ 44 z ถ้าสีไวโอลินทัง้สองพร้อมกันจะเกิด รากฏการณ์ใดของเสียง

อ7 หวูดรถไฟมีกำาลังเสียง 20 วัตต์ ถ้าคล่ ืน สียงจากหวูดรถไฟแผ่หน้าคล่ ืนออกม ป็ นรูปทรงกลม จงหาความเข้มเสียง วทรงกลม ซ่ึงอยู่หา่ งออกไป 150 m

ความรู้ประยุกต์

ถ้ายิงปื นระหว่างหน้าผาสองแห่ง ปรากฏว่าได้ยินเสียงสะท้อน 2 ครัง้ หลังจากยิงปื นเป็ นเวลา 2 วินาที แล วินาที ตามลำาดับ จงหาระยะห่าง ระหว่างหน้าผาทัง้สอง

กำาหนดอุณหภูมข ิ องอากาศขณะนัน ้

เป็ น 40 C อัตราเร็วเสียงท่อ ี ุณหภูมิ o

0 C เท่ากับ 331 m/s และเพ่ม ิ ขึน ้ ทุก o

0.6 m/s ทุก 1 C o

นักดนตรีผู้หน่ึงดีดกีตาร์ทำาให้เกิดเสีย ามถ่ี f ขณะเดียวกับท่ม ี เี สียงออกม กแหล่งกำาเนิดอ่ น ื ทำาให้เกิดเสียงบีต วามถ่ี 5 Hz เม่ ือเขาปรับความถ่ีของ ยงจากสายกีตาร์ลดลงเป็ น 329.6 Hz ากฏว่าได้ยินเสียงท่ีมรี ะดับเสียงเดียว น จงหาค่าความถ่ี f

แหล่งกำาเนินเสียงส่งเสียงด้วยความถ 000 Hz ไปกระทบตัวสะท้อนอันหน่ึง มือใช้เคร่ อ ื งรับฟั งเสียงเคล่ อ ื นไปตาม นวตรงระหว่างแหล่งกำาเนิดเสียงกับต ะท้อนได้ยินเสียง ดัง ค่อย สลับกัน

าต้องการให้ตำาแหน่งเสียงดังสองตำา หน่งท่ีอยู่ถัดกันอยู่หา่ งกันมากกว่า ดิม 2 cm แหล่งกำาเนิดเสียงจะต้อง งเสียงความถ่เี ท่าไรไปกระทบกับตัว ะท้อน อัตราเร็วเสียงในอากาศเท่ากับ 40 m/s

เม่ ือให้เสียงความถ่ี 500 Hz ผ่านไปใน ลอดเรโซแนนซ์ ขณะอุณหภูมิอากา o ป็ น 20 C คล่ ืนเสียงจะต้องมีความถ่ี ท่าไรจึงจะเกิดการสัน ่ พ้องของเสียงได กครัง้หน่ึง

ถ้าอุณหภูมข ิ องอากาศ 0 C อัตราเร็ว เสียงเท่ากับ 331 m/s และ อัตราเร็ว o อัตราเร็วเพ่ม ิ ขึน ้ 0.6 m/s ทุกๆ 1 C o

ในการทดลองการสัน ่ พ้องของเสียง ณะเกิดการสัน ่ พ้องครัง้แรก ลูกสูบอ างจากปากหลอดเรโซแนนซ์ 18 cm ละเม่ ือเกิดการสัน ่ พ้องครัง้ถัดไปจะ องดึงลูกสูบห่างจากปากหลอดเรโซนนซ์ก่เี ซนติเมตร

หลอดแก้วรูปทรงกระบอกปลายปิ ด างหน่ึงถ้านำามาใส่น้ำาให้มรี ะดับต่าง ๆ นแล้วนำาส้อมเสียงท่ก ี ำาลังสัน ่ ให้เกิด สียงไปไว้ใกล้ปากหลอดจะพบว่ามี วามสูงของน้ำาในหลอดแก้ว 2 ค่าท่ีทำา ห้เกิดเสียงดังกว่าเดิม

ครัง้แรกมีน้ำาในหลอดแก้วสูง 12 cm ครัง้ท่ี 2 มีน้ำาในหลอดแก้วสูง 37 cm ถ้าส้อมเสียงสัน ่ ด้วยความถ่ี 682 Hz อัตราเร็วเสียงในอากาศขณะนัน ้ มีค่า เป็ นเท่าไร

นาย ก. เห็นพลุแตกกลางอากาศเหน รษะเขาขึน ้ ไป 80 m ขณะเดียวกันนาย ซ่งึ อยู่ห่างจากนาย ก. ตามแนวราบ ปนระยะทาง 60 m ก็เห็นพลุแตกเช่น น ความเข้มของเสียงพลุท่ีนาย ข. ได บเป็ นก่ีเท่าท่น ี าย ก. ได้รบ ั

12. ท่อทรงกระบอกปลายปิ ดข้างหน่ึง ยาว 2.40 m ถ้าเสียงมีอัตราเร็ว 343 m/s เสียงจากท่อนีจ้ะมีความ ถ่ีต่ำาสุดเท่าไร