Page 6 - บทที่ 9 คลื่นกล
P. 6
6
9.2 คลื่นผิวน้ำ
คลื่นผิวน้ำเป็นคลื่นกล ซึ่งเกิดขึ้นจากการที่ผิวน้ำถูกรบกวนและมีการถ่ายโอนพลังงานผ่านอนุภาคของน้ำ
โดยอนุภาคของน้ำไม่ได้มีการเคลื่อนที่ไปพร้อมกับคลื่น ซึ่งโดยปกติแล้วคลื่นหนึ่งลูกจะประกอบไปด้วย การ
กระจัด (Displacement) ซึ่งก็คือ ระยะที่วัดจากแนวกลาง (แนวสมดุล) ไปยังตำแหน่งใด ๆ บนคลื่น สำหรับ
ตำแหน่งสูงสุดของคลื่นเหนือระดับน้ำปกติ เรียกว่า สันคลื่น (Crest) และตำแหน่งต่ำสุดของคลื่นใต้ระดับน้ำปกติ
เรียกว่า ท้องคลื่น (Trough) โดยระยะจากสันคลื่นถึงสันคลื่นถัดไปหรือระยะจากท้องคลื่นถึงท้องคลื่นถัดไป
เรียกว่า ความยาวคลื่น (Wavelength) เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ λ มีหน่วยเป็นเมตร (m) หรืออาจกล่าวได้ว่า
ความยาวคลื่นนั้นเป็นระยะห่างระหว่างจุด 2 จุดบนคลื่นที่มีเฟสต่างกัน 360 องศา หรือ 2 เรเดียน ตำแหน่งที่มี
การกระจัดมากที่สุด ทั้งอยู่บนสันคลื่นและท้องคลื่น เรียกว่า แอมพลิจูด (Amplitude) ซึ่งจุด 2 จุด ที่อยู่ห่างกัน
เป็นระยะหนึ่งความยาวคลื่นจะห่างจากระดับสมดุลเท่ากัน และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน เรียกว่า จุดทั้งสองมี
เฟสตรงกัน ส่วนจุด 2 จุด ที่อยู่ห่างกันเป็นระยะครึ่งความยาวคลื่นจะห่างจากระดับสมดุลเท่ากัน และเคลื่อนที่ใน
ทิศทางตรงข้ามกัน เรียกว่า จุดทั้งสองมีเฟสตรงข้ามกัน
รูปที่ 9 องค์ประกอบของคลื่นผิวน้ำ ณ เวลาขณะหนึ่ง
จุด ก และ ค แสดงถึง การกระจัด (Displacement)
จุด ข และ จ แสดงถึง สันคลื่น (Crest)
จุด ง และ ฉ แสดงถึง ท้องคลื่น (Trough)
ระยะจากจุด ข ถึง จ หรือ ระยะจากจุด ง ถึง ฉ แสดงถึง ความยาวคลื่น (Wavelength)
ภายในตัวกลางหนึ่ง ๆ อัตราเร็วของคลื่นจะมีค่าคงตัว เมื่ออนุภาคมการสั่นขึ้นลงครบหนึ่งรอบ คลื่นผิวน้ำ
ี
จะเคลื่อนที่ได้หนึ่งลูกคลื่น และได้ระยะทางเท่ากับหนึ่งความยาวคลื่น โดยระยะเวลาที่สันคลื่นหรือตำแหน่งใด ๆ
บนคลื่น เคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา เรียกว่า อัตราเร็วคลื่น (Wave speed) เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ มี
หน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) สำหรับคลื่นผิวน้ำจะมีอัตราเร็วที่คงตัว ซึ่งหาได้จาก = λ
และจำนวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ บนผิวน้ำในหนึ่งหน่วยเวลา เรียกว่า ความถี่ (Frequency) เขียน
แทนด้วยสัญลักษณ มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที หรือ เฮิรตซ์ (Hz) และช่วงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ
์
ครบหนึ่งลูกหรือเวลาที่อนุภาคของผิวน้ำสั่นขึ้นลงครบ 1 รอบ จะเรียกว่า คาบ (Period) เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์
T มีหน่วยเป็นวินาที (s) โดยที่คาบ และความถจะมีความสัมพันธ์กัน ดังนี้
ี่
