ตอบ 3
อธิบาย การสะท้อนของแสงและการเกิดภาพจากกระจกเงา 1. การสะท้อนของแสง 1.1 สัญลักษณ์ของลำแสง การเขียนแนวลำแสงหรือรังสีให้เขียนเป็นเส้นตรงที่มีหัวลูกสรกำกับแกนแนวลำแสง และเรียกสัญลักษณ์นี้ว่า รังสีแสง รังสีแสงมีหลายอย่าง เช่น รังสีขนาน รังสีลู่เข้า รังสีลู่ออก
ตอบ 4
ความยาวคลื่น คือระยะทางระหว่างส่วนที่ซ้ำกันของคลื่น สัญลักษณ์แทนความยาวคลื่นที่ใช้กันทั่วไปคือ อักษรกรีก แลมบ์ดา (λ).สำหรับคลื่นรูปไซน์ ความยาวคลื่นมีค่าเท่ากับระยะห่างระหว่างยอดคลื่นไม่ว่าคลื่นแสงจะเดินทางอยู่ในตัวกลางใด เมื่อเราอ้างถึงความยาวคลื่น มักหมายถึงความยาวคลื่นในสุญญากาศเสมอ
หลุยส์-วิคทอร์ เดอบรอยล์ ค้นพบว่าอนุภาคที่มีโมเมนตัม มีความยาวคลื่นซึ่งสัมพันธ์กับฟังก์ชันคลื่นของอนุภาคนั้น เรียกว่า ความยาวคลื่นของเดอบรอยล์
หลุยส์-วิคทอร์ เดอบรอยล์ ค้นพบว่าอนุภาคที่มีโมเมนตัม มีความยาวคลื่นซึ่งสัมพันธ์กับฟังก์ชันคลื่นของอนุภาคนั้น เรียกว่า ความยาวคลื่นของเดอบรอยล์
ตอบ 3
อธิบาย การสั่นพ้อง (Resonance) เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อระบบถูกทำให้สั่น ด้วยความถี่ที่เท่ากับความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) ของระบบนั้นๆ แล้ว ระบบนั้นจะสั่นอย่างรุนแรง หรือ มีช่วงการสั่นกว้างมากที่สุด เช่น โพรงอากาศในท่อปลายปิด จะมีความถี่ธรรมชาติค่าหนึ่ง ดังนั้นเมื่อเราเคาะส้อมเสียงที่มีความถี่เท่ากับความถี่ของโพรงอากาศ อากาศก็จะสั่นอย่างรุนแรง (เสียงดังมากที่สุด) เกิดเป็นคลื่นนิ่ง (Standing Wave)
ตอบ 1
อธิบาย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นคลื่นชนิดหนึ่งที่ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ
ปัจจุบันมีการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในหลายๆด้านเช่น การติดต่อสื่อสาร (มือถือ โทรทัศน์ วิทยุ เรดาร์ ใยแก้วนำแสง) ทางการแพทย์ (รังสีเอกซ์) การทำอาหาร (คลื่นไมโครเวฟ) การควบคุมรีโมท (รังสีอินฟราเรด)
คุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือเป็นคลื่นที่เกิดจากคลื่นไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กตั้งฉากกันและเคลื่อนที่ไปยังทิศทางเดียวกัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ด้วยความเร็ว 299,792,458 m/s หรือเทียบเท่ากับความเร็วแสง
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance) โดยการทำให้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หรือถ้าสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง จึงสามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้
สเปกตรัม (Spectrum) ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่และความยาวคลื่นแตกต่างกัน ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ คลื่นแสงที่ตามองเห็น อัลตราไวโอเลต อินฟราเรด คลื่นวิทยุ โทรทัศน์ ไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา เป็นต้น ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีประโยชน์มากในการสื่อสารและโทรคมนาคม และทางการแพทย์
ปัจจุบันมีการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในหลายๆด้านเช่น การติดต่อสื่อสาร (มือถือ โทรทัศน์ วิทยุ เรดาร์ ใยแก้วนำแสง) ทางการแพทย์ (รังสีเอกซ์) การทำอาหาร (คลื่นไมโครเวฟ) การควบคุมรีโมท (รังสีอินฟราเรด)
คุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือเป็นคลื่นที่เกิดจากคลื่นไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กตั้งฉากกันและเคลื่อนที่ไปยังทิศทางเดียวกัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ด้วยความเร็ว 299,792,458 m/s หรือเทียบเท่ากับความเร็วแสง
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance) โดยการทำให้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หรือถ้าสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง จึงสามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้
สเปกตรัม (Spectrum) ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่และความยาวคลื่นแตกต่างกัน ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ คลื่นแสงที่ตามองเห็น อัลตราไวโอเลต อินฟราเรด คลื่นวิทยุ โทรทัศน์ ไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา เป็นต้น ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีประโยชน์มากในการสื่อสารและโทรคมนาคม และทางการแพทย์
สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
1.ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่
2.อัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดในสุญญากาศเท่ากับ 299,792,458 m/s ซึ่งเท่ากับ อัตราเร็วของแสง
3.เป็นคลื่นตามขวาง
4.ถ่ายเทพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง
5.ถูกปล่อยออกมาและถูกดูดกลืนได้โดยสสาร
6.ไม่มีประจุไฟฟ้า
7.คลื่นสามารถแทรกสอด สะท้อน หักเห และเลี้ยวเบนได้
1.ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่
2.อัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดในสุญญากาศเท่ากับ 299,792,458 m/s ซึ่งเท่ากับ อัตราเร็วของแสง
3.เป็นคลื่นตามขวาง
4.ถ่ายเทพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง
5.ถูกปล่อยออกมาและถูกดูดกลืนได้โดยสสาร
6.ไม่มีประจุไฟฟ้า
7.คลื่นสามารถแทรกสอด สะท้อน หักเห และเลี้ยวเบนได้
ตอบ 3
อธิบาย ก่อนที่นิวตันจะค้นพบกฎของแรงโน้มถ่วง ไม่มีใครสามารถตอบได้อย่างชัดเจนว่า น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากสาเหตุใด พูดง่ายๆก็คือไม่มีใครรู้จริงนั่นเอง แต่ก็ทราบคร่าวๆว่าวันหนึ่งๆมีน้ำขึ้นน้ำลง 2 ครั้ง ซึ่งในตอนนั้นมีการอธิบายง่ายๆอยู่เหมือนกัน ว่า เหตุผลที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงก็เพราะ โลกมันหมุน จึงทำให้น้ำบนผิวของโลกไปรวมตัวกันอยู่ด้านหนึ่ง และด้านตรงข้ามรูป ขณะที่โลกหมุน น้ำจะไปรวมตัวกันอยู่ที่ด้าน 2 ด้านตรงกันข้ามกัน
ทั้งสองด้านนี้จึงทำให้ดูเหมือนกับโลกนูนขึ้นมา โดยที่บริเวณทั้งสองคงที่ ไม่เปลี่ยนแปลงตามการหมุน เมื่อตำแหน่งใดของโลกหมุนมาที่บริเวณนี้ มันก็จะเกิดปรากฎการน้ำขึ้น และเมื่อหมุนมาอยู่ระหว่างกลางของทั้งสองด้าน น้ำก็จะลง วันหนึ่งโลกหมุนครบ หนึ่งรอบ ก็จะเกิดน้ำขึ้นและลงอย่างละสองครั้ง การอธิบายง่ายๆแบบนี้ดูเหมือนจะถูกต้อง แต่ถ้าคิดให้ลึกซึ้ง ถ้าพื้นแผ่นดินหรือทวีปไปผ่านบริเวณนี้เข้า น้ำจะไม่ท่วมแผ่นดินหรือ และทำไมการขึ้นลงของน้ำทั้งสองครั้ง ไม่เท่ากัน เพราะถ้าเป็นการอธิบายแบบข้างบนการขึ้นของน้ำทั้งสองครั้งน่าที่จะเท่ากัน
หลังจากที่นิวตันค้นพบกฎของแรงโน้มถ่วง ท่านได้พยายามอธิบายปรากฎการณ์นี้ โดยบอกว่า การขึ้นลงของน้ำ เกิดจากแรงดึงดูดของโลกกับดวงจันทร์ต่างหาก แรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์จะเท่ากับแรงที่ดวงจันทร์ดึงดูดโลก อันนี้ก็คือกฎข้อที่สามของนิวตันนั่นเอง แรงดึงดูดนี้ทำให้ดวงจันทร์หมุนอยู่รอบโลก หรือจะพูดว่าโลกหมุนอยู่รอบดวงจันทร์ก็ได้เช่นเดียวกัน การหมุนรอบซึ่งกันและกันนี้ ทำให้มีจุดหมุนร่วมกันจุดหนึ่ง ซึ่งอยู่ระหว่างมวลทั้งสอง จุดนี้ก็คือจุดศูนย์กลางมวลของโลกและดวงจันทร์ เพราะว่ามวลของโลกใหญ่กว่าดวงจันทร์มากดังนั้นจุดศูนย์กลางนี้จะอยู่ใกล้กับโลกมากกว่า หรืออยู่ภายในโลกนั่นเองดังรูป
จุดศูนย์กลางมวลของโลกกับดวงจันทร์ตั้งอยู่ภายในโลกแต่เยื้องออกไปจากแกนกลางของโลก
ลองตอบคำถามด้วยตนเอง
แรงดึงดูดระหว่างโลกกับดวงจันทร์เป็นไปตามกฎข้อที่เท่าไรของนิวตัน
ตอบ
กฎข้อที่สามของนิวตัน ที่เขียนไว้ว่า แรงกริยาจะเท่ากับแรงปฏิกิริยาเสมอ นั่นคือ แรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์จะเท่ากับแรงที่ดวงจันทร์ดึงดูดโลก
จากกฎข้อที่สามของนิวตัน เราสามารถนำมาใช้อธิบายการเกิดน้ำขึ้นและลงได้ การที่ดวงจันทร์หมุนรอบโลกหรือโลกหมุนรอบดวงจันทร์ แสดงว่าต้องมีความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลาง (centripetal acceleration) ความเร่งนี้แหละที่เป็นหัวใจสำคัญสำหรับน้ำขึ้นและลง
ลองพิจารณาว่าโลกอยู่เหนือดวงจันทร์ และถูกดวงจันทร์ดูดโลกเข้าไป ทำให้โลกวิ่งเข้าหาดวงจันทร์ ดังรูป
แรงดึงดูดนี้เป็นแรงดึงดูดที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างมวล ขนาดของแรงแปรผกผันกับระยะห่างระหว่างมวลยกกำลังสอง ดังนั้นแรงที่กระทำกับโลกบริเวณที่ใกล้กับดวงจันทร์มากที่สุด จะเกิดแรงมากที่สุดด้วย น้ำในมหาสมุทรจึงถูกดูดเข้ามาในบริเวณนี้มากกว่าบริเวณอื่น ส่วนน้ำด้านข้างของโลกทั้งสองจะลีบลง ส่วนด้านตรงกันข้ามมีแรงกระทำเหมือนกัน แต่ว่าน้อยกว่าด้านที่ติดกับดวงจันทร์ มันจึงดูดน้ำจำนวนมหาศาลให้ติดกับผิวโลก แต่ไม่สามารถเลื่อนมาทางด้านหน้าได้ จึงเกิดการนูนขึ้นอีกด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นด้านตรงกันข้าม แต่ว่าการนูนน้อยกว่า ด้านใกล้
ด้วยเหตุผลนี้ที่ทำให้ด้านที่ติดกับดวงจันทร์ เกิดน้ำขึ้น ส่วนด้านตรงกันข้ามก็น้ำขึ้นเหมือนกันแต่น้อยกว่าด้านแรก ส่วนด้านข้างสองด้าน ซึ่งมีลักษณะลีบ น้ำจะลง วันหนึ่งๆ โลกหมุนรอบตัวเองครบ 1 รอบ น้ำจะขึ้นและลงอย่างละ 2 ครั้ง ให้เราสังเกตดูว่า การขึ้นของน้ำในแต่ละวัน จะไม่เป็นเวลาเดียวกัน เหตุผลนั้นคุณตอบได้หรือไม่
เวลาปกติระหว่างน้ำขึ้น ถึงน้ำขึ้นอีกครั้ง เท่ากับ 12 ชั่วโมง 25 นาที น้ำขึ้นจะไม่เกิดเมื่อดวงจันทร์อยู่บนศีรษะ แต่จะต้องใช้เวลาอีก 6 ชั่วโมง หลังจากที่มาอยู่บนศีรษะแล้ว เหตุผลเกิดจากแรงเสียดทานและความเฉื่อยของน้ำ และยังมีความลึกที่แตกต่างกันของมหาสมุทรด้วย
ความสูงของน้ำขึ้นและลง วัดในมหาสมุทรมีความแตกต่างกันประมาณ 1 เมตร แต่ถ้าไปวัดตามชายฝั่งจะได้มากกว่านี้ เพราะว่า ลักษณะของชายฝั่งจะช่วยให้การขึ้นลงของน้ำทะเลเพิ่มระดับขึ้นมาได้ ยกตัวอย่างอ่าวฟันดี้ในประเทศแคนาดา ระดับน้ำขึ้นและลงวัดได้ต่างกันถึง 16 เมตร หรือ 54 ฟุต
รูป ตัวอย่างการขึ้นและลงของน้ำในทะเล
เราสามารถนำกฎของนิวตันไปใช้กับแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์กับโลกได้ในลักษณะเดียวกัน จากการคำนวณพบว่า ความสูงของน้ำที่เกิดจากแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ เป็นครึ่งหนึ่งของที่เกิดจากดวงจันทร์ ซึ่งมีค่าน้อยกว่า ทั้งๆที่แรงดึงดูดของดวงอาทิตย์กับโลกมีมากกว่าจากดวงจันทร์ 180 เท่า แต่ว่าผลของดวงอาทิตย์กลับน้อยกว่า เนื่องจากว่าโลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก ทำให้ผลที่เกิดบนโลกทั้งสองด้านมีความแตกต่างไม่มากเท่าที่ควร และถ้าเป็นผลจากดาวนพเคราะห์ดวงอื่นๆที่อยู่ในระบบสุริยะจักรรวาล ยิ่งมีผลน้อยลงไปอีก ยกตัวอย่างเช่นดาวพฤหัสบดี มีผลเพียง 1 ใน 10 ล้าน เมื่อ เทียบกับผลของดวงอาทิตย์
สำหรับพื้นผิวบนโลก เช่น เปลือกทวีป ถึงแม้ว่าจะแข็งกว่ามหาสมุทร แต่ว่าพื้นผิวทวีปก็มีการขึ้นและลงเช่นเดียวกันกับมหาสมุทร เมื่อน้ำขึ้น มีคนเคยไปวัดพบว่าแผ่นดินมีการพองขึ้นจากเดิมประมาณ 23 เซนติเมตร หรือ 9 นิ้ว แต่เนื่องจากพื้นดินกว้างมาก และพองขึ้นมาพร้อมๆกัน จึงไม่สามารถจะสังเกตผลอันนี้ได้
ลองตอบคำถามด้วยตนเอง
น้ำขึ้นสูงสุดและต่ำสุด แสดงว่า ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ อยู่ด้านเดียวกับโลก (เริ่มข้างขึ้น) หรืออยู่ตรงกันข้าม( ขึ้น 15 ค่ำ) หรือทำมุมฉากกัน
ตอบ
น้ำขึ้นได้สูงสุดและต่ำสุด เกิดขึ้นเมื่อ ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ อยู่ด้านเดียวกับโลก (เริ่มข้างขึ้น) หรืออยู่ตรงกันข้าม( ขึ้น 15 ค่ำ)
มีอีกทฤษฎีหนึ่งที่เขียนเกี่ยวกับน้ำขึ้นน้ำลง
มองดูผิวเผินคุณอาจคิดว่าด้านที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์มากที่สุดน้ำจะขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ เราทราบว่าทั้งโลกและดวงจันทร์หมุนรอบจุดศูนย์กลางมวลค่าหนึ่ง และจุดศูนย์กลางดังกล่าวก็อยู่บนโลกเสียด้วย ดังนั้น ด้านที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์จะถูกแรงดึงดูดทำให้น้ำขึ้น
ส่วนอีกด้านหนึ่งแรงหนีศูนย์กลางของโลกจะเหวี่ยงน้ำทำให้น้ำขึ้นทางด้านตรงข้ามกับดวงจันทร์ได้เช่นเดียวกัน จากรูป โลกจะดูคล้ายกับลูกรักบี้ เนื่องจากน้ำไปออกันอยู่ทั้ง 2 ด้าน โชคดีที่ว่าโลกมีแรงดึงดูดมากกว่าดวงจันทร์ ไม่เช่นนั้นโลกจะถูกแรงดึงดูดของดวงจันทร์แย่งน้ำไปหมด และที่ระดับน้ำขึ้นลงต่างๆนั้นก็เพราะว่าผิวของโลกโค้ง ทำให้ระยะห่างจากดวงจันทร์ไม่เท่ากันทุก ๆ จุด จึงมีผลทำให้แรงดึงดูดไม่เท่ากันไปด้วย
ที่มา http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/physics1/tides/tides.htm
ทั้งสองด้านนี้จึงทำให้ดูเหมือนกับโลกนูนขึ้นมา โดยที่บริเวณทั้งสองคงที่ ไม่เปลี่ยนแปลงตามการหมุน เมื่อตำแหน่งใดของโลกหมุนมาที่บริเวณนี้ มันก็จะเกิดปรากฎการน้ำขึ้น และเมื่อหมุนมาอยู่ระหว่างกลางของทั้งสองด้าน น้ำก็จะลง วันหนึ่งโลกหมุนครบ หนึ่งรอบ ก็จะเกิดน้ำขึ้นและลงอย่างละสองครั้ง การอธิบายง่ายๆแบบนี้ดูเหมือนจะถูกต้อง แต่ถ้าคิดให้ลึกซึ้ง ถ้าพื้นแผ่นดินหรือทวีปไปผ่านบริเวณนี้เข้า น้ำจะไม่ท่วมแผ่นดินหรือ และทำไมการขึ้นลงของน้ำทั้งสองครั้ง ไม่เท่ากัน เพราะถ้าเป็นการอธิบายแบบข้างบนการขึ้นของน้ำทั้งสองครั้งน่าที่จะเท่ากัน
หลังจากที่นิวตันค้นพบกฎของแรงโน้มถ่วง ท่านได้พยายามอธิบายปรากฎการณ์นี้ โดยบอกว่า การขึ้นลงของน้ำ เกิดจากแรงดึงดูดของโลกกับดวงจันทร์ต่างหาก แรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์จะเท่ากับแรงที่ดวงจันทร์ดึงดูดโลก อันนี้ก็คือกฎข้อที่สามของนิวตันนั่นเอง แรงดึงดูดนี้ทำให้ดวงจันทร์หมุนอยู่รอบโลก หรือจะพูดว่าโลกหมุนอยู่รอบดวงจันทร์ก็ได้เช่นเดียวกัน การหมุนรอบซึ่งกันและกันนี้ ทำให้มีจุดหมุนร่วมกันจุดหนึ่ง ซึ่งอยู่ระหว่างมวลทั้งสอง จุดนี้ก็คือจุดศูนย์กลางมวลของโลกและดวงจันทร์ เพราะว่ามวลของโลกใหญ่กว่าดวงจันทร์มากดังนั้นจุดศูนย์กลางนี้จะอยู่ใกล้กับโลกมากกว่า หรืออยู่ภายในโลกนั่นเองดังรูป
จุดศูนย์กลางมวลของโลกกับดวงจันทร์ตั้งอยู่ภายในโลกแต่เยื้องออกไปจากแกนกลางของโลก
ลองตอบคำถามด้วยตนเอง
แรงดึงดูดระหว่างโลกกับดวงจันทร์เป็นไปตามกฎข้อที่เท่าไรของนิวตัน
ตอบ
กฎข้อที่สามของนิวตัน ที่เขียนไว้ว่า แรงกริยาจะเท่ากับแรงปฏิกิริยาเสมอ นั่นคือ แรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์จะเท่ากับแรงที่ดวงจันทร์ดึงดูดโลก
จากกฎข้อที่สามของนิวตัน เราสามารถนำมาใช้อธิบายการเกิดน้ำขึ้นและลงได้ การที่ดวงจันทร์หมุนรอบโลกหรือโลกหมุนรอบดวงจันทร์ แสดงว่าต้องมีความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลาง (centripetal acceleration) ความเร่งนี้แหละที่เป็นหัวใจสำคัญสำหรับน้ำขึ้นและลง
ลองพิจารณาว่าโลกอยู่เหนือดวงจันทร์ และถูกดวงจันทร์ดูดโลกเข้าไป ทำให้โลกวิ่งเข้าหาดวงจันทร์ ดังรูป
แรงดึงดูดนี้เป็นแรงดึงดูดที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างมวล ขนาดของแรงแปรผกผันกับระยะห่างระหว่างมวลยกกำลังสอง ดังนั้นแรงที่กระทำกับโลกบริเวณที่ใกล้กับดวงจันทร์มากที่สุด จะเกิดแรงมากที่สุดด้วย น้ำในมหาสมุทรจึงถูกดูดเข้ามาในบริเวณนี้มากกว่าบริเวณอื่น ส่วนน้ำด้านข้างของโลกทั้งสองจะลีบลง ส่วนด้านตรงกันข้ามมีแรงกระทำเหมือนกัน แต่ว่าน้อยกว่าด้านที่ติดกับดวงจันทร์ มันจึงดูดน้ำจำนวนมหาศาลให้ติดกับผิวโลก แต่ไม่สามารถเลื่อนมาทางด้านหน้าได้ จึงเกิดการนูนขึ้นอีกด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นด้านตรงกันข้าม แต่ว่าการนูนน้อยกว่า ด้านใกล้
ด้วยเหตุผลนี้ที่ทำให้ด้านที่ติดกับดวงจันทร์ เกิดน้ำขึ้น ส่วนด้านตรงกันข้ามก็น้ำขึ้นเหมือนกันแต่น้อยกว่าด้านแรก ส่วนด้านข้างสองด้าน ซึ่งมีลักษณะลีบ น้ำจะลง วันหนึ่งๆ โลกหมุนรอบตัวเองครบ 1 รอบ น้ำจะขึ้นและลงอย่างละ 2 ครั้ง ให้เราสังเกตดูว่า การขึ้นของน้ำในแต่ละวัน จะไม่เป็นเวลาเดียวกัน เหตุผลนั้นคุณตอบได้หรือไม่
เวลาปกติระหว่างน้ำขึ้น ถึงน้ำขึ้นอีกครั้ง เท่ากับ 12 ชั่วโมง 25 นาที น้ำขึ้นจะไม่เกิดเมื่อดวงจันทร์อยู่บนศีรษะ แต่จะต้องใช้เวลาอีก 6 ชั่วโมง หลังจากที่มาอยู่บนศีรษะแล้ว เหตุผลเกิดจากแรงเสียดทานและความเฉื่อยของน้ำ และยังมีความลึกที่แตกต่างกันของมหาสมุทรด้วย
ความสูงของน้ำขึ้นและลง วัดในมหาสมุทรมีความแตกต่างกันประมาณ 1 เมตร แต่ถ้าไปวัดตามชายฝั่งจะได้มากกว่านี้ เพราะว่า ลักษณะของชายฝั่งจะช่วยให้การขึ้นลงของน้ำทะเลเพิ่มระดับขึ้นมาได้ ยกตัวอย่างอ่าวฟันดี้ในประเทศแคนาดา ระดับน้ำขึ้นและลงวัดได้ต่างกันถึง 16 เมตร หรือ 54 ฟุต
รูป ตัวอย่างการขึ้นและลงของน้ำในทะเล
เราสามารถนำกฎของนิวตันไปใช้กับแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์กับโลกได้ในลักษณะเดียวกัน จากการคำนวณพบว่า ความสูงของน้ำที่เกิดจากแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ เป็นครึ่งหนึ่งของที่เกิดจากดวงจันทร์ ซึ่งมีค่าน้อยกว่า ทั้งๆที่แรงดึงดูดของดวงอาทิตย์กับโลกมีมากกว่าจากดวงจันทร์ 180 เท่า แต่ว่าผลของดวงอาทิตย์กลับน้อยกว่า เนื่องจากว่าโลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก ทำให้ผลที่เกิดบนโลกทั้งสองด้านมีความแตกต่างไม่มากเท่าที่ควร และถ้าเป็นผลจากดาวนพเคราะห์ดวงอื่นๆที่อยู่ในระบบสุริยะจักรรวาล ยิ่งมีผลน้อยลงไปอีก ยกตัวอย่างเช่นดาวพฤหัสบดี มีผลเพียง 1 ใน 10 ล้าน เมื่อ เทียบกับผลของดวงอาทิตย์
สำหรับพื้นผิวบนโลก เช่น เปลือกทวีป ถึงแม้ว่าจะแข็งกว่ามหาสมุทร แต่ว่าพื้นผิวทวีปก็มีการขึ้นและลงเช่นเดียวกันกับมหาสมุทร เมื่อน้ำขึ้น มีคนเคยไปวัดพบว่าแผ่นดินมีการพองขึ้นจากเดิมประมาณ 23 เซนติเมตร หรือ 9 นิ้ว แต่เนื่องจากพื้นดินกว้างมาก และพองขึ้นมาพร้อมๆกัน จึงไม่สามารถจะสังเกตผลอันนี้ได้
ลองตอบคำถามด้วยตนเอง
น้ำขึ้นสูงสุดและต่ำสุด แสดงว่า ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ อยู่ด้านเดียวกับโลก (เริ่มข้างขึ้น) หรืออยู่ตรงกันข้าม( ขึ้น 15 ค่ำ) หรือทำมุมฉากกัน
ตอบ
น้ำขึ้นได้สูงสุดและต่ำสุด เกิดขึ้นเมื่อ ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ อยู่ด้านเดียวกับโลก (เริ่มข้างขึ้น) หรืออยู่ตรงกันข้าม( ขึ้น 15 ค่ำ)
มีอีกทฤษฎีหนึ่งที่เขียนเกี่ยวกับน้ำขึ้นน้ำลง
มองดูผิวเผินคุณอาจคิดว่าด้านที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์มากที่สุดน้ำจะขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ เราทราบว่าทั้งโลกและดวงจันทร์หมุนรอบจุดศูนย์กลางมวลค่าหนึ่ง และจุดศูนย์กลางดังกล่าวก็อยู่บนโลกเสียด้วย ดังนั้น ด้านที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์จะถูกแรงดึงดูดทำให้น้ำขึ้น
ส่วนอีกด้านหนึ่งแรงหนีศูนย์กลางของโลกจะเหวี่ยงน้ำทำให้น้ำขึ้นทางด้านตรงข้ามกับดวงจันทร์ได้เช่นเดียวกัน จากรูป โลกจะดูคล้ายกับลูกรักบี้ เนื่องจากน้ำไปออกันอยู่ทั้ง 2 ด้าน โชคดีที่ว่าโลกมีแรงดึงดูดมากกว่าดวงจันทร์ ไม่เช่นนั้นโลกจะถูกแรงดึงดูดของดวงจันทร์แย่งน้ำไปหมด และที่ระดับน้ำขึ้นลงต่างๆนั้นก็เพราะว่าผิวของโลกโค้ง ทำให้ระยะห่างจากดวงจันทร์ไม่เท่ากันทุก ๆ จุด จึงมีผลทำให้แรงดึงดูดไม่เท่ากันไปด้วย
ที่มา http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/physics1/tides/tides.htm
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น