الخطوط العريضة للقسم
-
4101117 ฟิสิกส์พื้นฐาน Fundamental Physics
อาจารย์ผู้สอน ---> อาจารย์ ลุตฟี สือนิ
คำอธิบายรายวิชา
ระบบหน่วย ปริมาณทางฟิสิกส์และการวัด แรงและการเคลื่อนที่ งาน พลังงานและโมเมนตัม ความร้อนและการถ่ายโอนความร้อน สมบัติของสสาร เสียงและทัศนศาสตร์ ไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้า และการประยุกต์ฟิสิกส์ยุคใหม่เบื้องต้น
1. จุดมุ่งหมายของรายวิชา
เพื่อให้นักศึกษามีความรู้ ความเข้าใจเกี่ยวกับกฎ ทฤษฎีพื้นฐานทางฟิสิกส์ และสามารถเชื่อมโยงความรู้กับสถาณการณ์ที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน
2. วัตถุประสงค์
เพื่อให้นักศึกษาเรียนรู้วิธีการคิดและการวิเคราะห์ข้อมูล ให้สอดคล้องกับกฎ และทฤษฎีพื้นฐานทางฟิสิกส์ -
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 1
หน่วยวัด และความคลาดเคลื่อนของการวัด
ขั้นตอนหนึ่งของการที่จะได้มาซึ่งความรู้ทางวิทยาศาสตร์ต้องอาศัยการบันทึก การทดลอง โดยการบันทึกและการทดลองจะให้ผลที่เที่ยงแท้ แม่นยา ต้องอาศัยการวัด สิ่งสาคัญในการวัดมีด้วยกัน 2 ประการ
1. เครื่องมือวัด หมายถึง ปริมาณมาตรฐาน (Standard) ซึ่งเป็นตัวแทนของหน่วยวัด โดยที่การวัดเป็นปฏิบัติการทางเทคนิคที่ต้องปฏิบัติตามวิธีการวัดที่กาหนดขั้นตอนไว้แล้ว เพื่อการเปรียบเทียบกันระหว่างปริมาณทางกายภาพใดๆ ที่ถูกวัดและปริมาณมาตรฐาน โดยผลวัดจะบอกทั้งขนาดและมิติ
2. วิธีการ วิธีการในการวัดต้องเหมาะสมกับเครื่องมือนั้นๆ เพื่อได้ข้อมูลที่ทุกคนยอมรับสาหรับงานเก็บข้อมูลทางวิทยาศาตร์มาตรฐานของเครื่องมือและวิธีการของการวัดเป็นสิ่งสาคัญมากเพื่อความเชื่อถือของข้อมูลที่ได้มา
หน่วยวัด
ฟิสิกส์เป็นศาสตร์ที่อยู่บนพื้นฐานของการวัด และการแปลความหมายที่ได้จากการวัดโดยอาศัยหลักการและกฎเกณฑ์ต่างๆ ดังนั้น ปริมาณต่างๆเื่น ความเร็ว แรง โมเมนตัมและอื่นๆซึ่งปริมาณเหล่านี้ล้วนแต่เกิดจากปริมาณมูลฐานมวล (M Mหรือ Mass) ความยาว (L Lหรือ Length) และเวลา (T Tหรือ Time) ที่เรียกว่า มิติ Dimention
-
-
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 2 เวคเตอร์ (Vector)
เวคเตอร์เป็นปริมาณใดๆ ที่สามารถบ่งบอกได้ด้วยทั้งขนาด และทิศทาง ซึ่งต่างไปจาก ปริมาณสเกลาร์ที่เป็นปริมาณที่ทราบเพียงขนาดและหน่วยที่เหมาะสมก็ได้ความสมบูรณ์ของปริมาณ อาทิเช่น มวล ประจุ ปริมาตร เป็นต้น ส่วนปริมาณเวคเตอร์ได้แก่ ความเร็ว แรง และการขจัด
1.1.1 ปริมาณสเกลาร์ (Scalar quantity)
ปริมาณสเกลาร์ คือ ปริมาณที่มีแต่ขนาดเพียงอย่างเดียว ไม่มีทิศทาง ตัวอย่างเช่น เวลา อุณหภูมิ ประจุไฟฟ้าพลังงาน และปริมาตร เป็นต้น ดังนั้นปริมาณสเกลาร์จึงเป็นปริมาณต่าง ๆ ที่บอกแต่เพียงขนาดเพียงอย่างเดียวก็เป็นที่เข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ได้
1.1.2 ปริมาณเวกเตอร์ (Vector quantity)
ปริมาณเวกเตอร์ คือ ปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง ซึ่งอาจเขียนแทนด้วยลูกศร โดยความยาวลูกศรจะแสดงขนาดและหัวลูกศรแสดงทิศทางของเวกเตอร์นั้น ๆ นอกจากนี้เรายังสามารถเขียนเวกเตอร์ได้ โดยการกำหนดขนาดเวกเตอร์ด้วยตัวอักษรโรมันที่มีหัวลูกศรกำกับหรือเขียนเป็นตัวตัวหนา (ตัวทึบ) ก็ได้
-
-
-
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 3 การเคลื่อนที่ในหนึ่งและสองมิติ
- การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติด้วยความเร่งคงที่
- การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติด้วยความเร่งที่มีค่าเปลี่ยนแปลง
- การเคลื่อนที่ในสองมิติด้วยความเร่งคงที่
- การเคลื่อนที่แบบโปรเจคไตล์
-
-
-
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 4 กฎการเคลื่อนที่ และพลศาสตร์ของอนุภาค
- กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
- การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
สำหรับบทนี้จะกล่าวถึงเหตุที่ทาให้อนุภาคเคลื่อนที่ ที่เรียกว่า พลศาสตร์ของอนุภาค (Dynamics of Particles) ซึ่งหมายถึงการศึกษาการเคลื่อนที่ของอนุภาค และความสัมพันธ์ของการเคลื่อนที่กับแรงที่มากระทบ
การพิจารณาการเคลื่อนที่ของอนุภาคจึงต้องสนใจไปที่อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ซึ่งก็คือความเร่งนั่นเอง เนื่องจากวัตถุมีอันตรกิริยาระหว่างกัน และสมบัติอย่างหนึ่งของวัตถุที่สาคัญตามกฎความโน้มถ่วงสากล (The Universal Law of Gravity) คือมวล (Mass)
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
ข้อที่ 1 วัตถุทุกชนิดจะอยู่ในสภาวะนิ่ง หรือเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่ตลอดไป ถ้าไม่มีแรงจากภายนอกมากระทำ
ข้อที่ 2 อัตราการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุ เป็นปฏิภาคโดยตรงกับแรงลัพธ์ของแรง ทั้งหลายจากภายนอกที่มากระทา และอยู่ในทิศทางกระทาของแรงนั้น
ข้อที่ 3 ทุกๆกิริยาที่มากระทา จะมีปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากัน และอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามเสมอ กฎข้อนี้ใช้ได้กับอันตรกิริยาระหว่างวัตถุ 2 ก้อน เป็นแรงซึ่งวัตถุทั้งสองกระทาต่อกันมีขนาดเท่ากันและทิศตรงกันข้ามเสมอ
-
-
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 5 งานและพลังงาน
แนวคิดของงานได้กาหนดขึ้นโดยนักฟิสิกส์ เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายสุด ก็คือการนิยามงานกรณีที่เกิดจากแรงที่มีค่าคงที่หนึ่ง (𝐹) กระทำต่อวัตถุหนึ่งซึ่งงานและพลังงานมีความสัมพันธ์กันเป็นทฤษฎีที่สาคัญอีกอันหนึ่ง ฉะนั้น ถ้าวัตถุหนึ่งมีการขจัด (𝑆) จากการกระทาของแรงคงที่ค่านี้แล้ว งานที่ทาจึงนิยามไว้โดย
𝑊 = 𝐹 • s
-
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 6 ไฟฟ้า และแม่เหล็กไฟฟ้า
ไฟฟ้าสถิต (Static electricity)
ประจุไฟฟ้า (electric charge) เป็นสิ่งแรกที่จะต้องศึกษา ซึ่งเมื่อนำวัตถุสองชนิดที่มีประจุไฟฟ้าไม่เท่ากันมาวางใกล้กัน จะทำให้เกิดอันตรกิริยาไฟฟ้านั่นคือแรงไฟฟ้าขึ้นระหว่างวัตถุทั้งสอง แต่เนื่องจากวัตถุทั้งสองไม่แตะกัน จึงไม่สามารถทำให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ถ่ายโอนเท่ากันได้ แรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นโดยที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้านี้เรียกว่าไฟฟ้าสถิต (electrostatic) และการทาให้เกิดไฟฟ้าสถิตมีวิธีง่ายๆ คือนำวัตถุที่เป็นฉนวนที่แข็งทากับฉนวนที่อ่อนหรือเป็นปุย เช่น การใช้แท่งยางแข็งถูกับขนสัตว์จะทำให้เกิดการถ่ายโอนประจุไฟฟ้า
ประจุไฟฟ้า (electric charge)
สามารถอธิบายสมบัติของสสารที่ถูกทำให้มีประจุไฟฟ้าได้ สำหรับอนุภาคปฐมภูมิของสสารคืออิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบและโปรตอนซึ่งมีประจุบวกจำนวนเท่าๆ กัน แต่มีประจุต่างชนิดกัน อนุภาคทั้งสองอย่างนี้เป็นหน่วยมูลฐานของสสารที่มีประจุไฟฟ้า ดังนั้น สสารที่มีจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนเท่ากันจึงมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า สสารที่มีจานวนอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอนจะมีประจุลบ และสสารที่มีโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอนจะมีประจุบวก โดยขนาดของประจุไฟฟ้าจะวัดเป็นหน่วยอนุพันธ์ในระบบเอสไอคือคูลอมบ์ (Coulomb, C)
-
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 7 ฟลักซ์ไฟฟ้าและกฎของเกาส์ (Electric flux and Gauss' law)
ฟลักซ์ไฟฟ้า Ф
-
-
-
ينبغي للطلبةالتأشير بأنه منجز
บทที่ 8 สมบัติของสสาร
การศึกษาสมบัติของสสารถือเป็นรากฐานสำคัญของการอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติ ในบทนี้จะศึกษาโดยเน้นในระดับมหาภาค (Macroscopic level) เพราะสามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือ และความรู้สึก โดยศึกษาว่าสารชิ้นนี้มีภาพร่างเปลี่ยนแปลงอย่างไร บิดเบี้ยวหรือไม่เมื่อมีแรงภายนอกมากระทำ
สถานะของสสาร (States of Matter)
-
-