Featured

การค้นพบกฎและทฤษฎีทางฟิสิกส์ (Discovery Law and Theory of...

  • Category
    ฟิสิกส์
  • Name
    การค้นพบกฎและทฤษฎีทางฟิสิกส์ (Discovery Law and Theory of...
  • Description
    ฟิสิกส์เป็นการศึกษาปรากฎการณ์ทางธรรมชาติ โดยพยายามอธิบายปรากฎการณ์ต่างๆ โดยใช้กฎและทฤษฎีที่นักฟิสิกส์สร้างขึ้น กฎและทฤษฎีต่างๆ จะถูกพิสูจน์ด้วยการทดลอง การเข้าใจแนวคิดและที่มาของกฎและทฤษฎีเหล่านั้น จะทำให้เราเข้าใจธรรมชาติมากขึ้น และทำให้เราเข้าใจวิธีคิดของนักฟิสิกส์ด้วย...
  • Created
    วันจันทร์, 02 พฤศจิกายน 2558
  • Group admin
    physics01
 
ห้องเรียน
คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา
ค้นหา
  • loader
คลับ (Club) ล่าสุด
  • การค้นพบกฎและทฤษฎีทางฟิสิกส์ (Discovery Law and Theory of Physics)
    ฟิสิกส์เป็นการศึกษาปรากฎการณ์ทางธรรมชาติ โดยพยายามอธิบายปรากฎการณ์ต่างๆ โดยใช้กฎและทฤษฎีที่นักฟิสิกส์สร้างขึ้น กฎและทฤษฎีต่างๆ จะถูกพิสูจน์ด้วยการทดลอง การเข้าใจแนวคิดและที่มาของกฎและทฤษฎีเหล่านั้น จะทำให้เราเข้าใจธรรมชาติมากขึ้น และทำให้เราเข้าใจวิธีคิดของนักฟิสิกส์ด้วย...
  • ความหลากหลายทางชีวภาพ
    สิ่งมีชีวิตมีมากหมายหลายชนิดเเตกต่างกัน ดังนั้นการจัดลำดับสิ่งมีชีวิตในโลกของเราใช้หลักเกณฑ์ใดบ้างมาเรียนรู้กัน
  • What Companies Bangalore Packers Movers Provide
    There are lots of going businesses or maybe removal businesses or perhaps packers as well as movers inside Bangalore, Maharashtra. This sort of firms are encouraging people significantly inside relocation. These are helping those who wish to shift their particular residences as well as offices...
  • ห้องเรียนคณิตศาสตร์ของครูศุภกร
    ห้องเรียนคณิตศาสตร์ของครูศุภกร สอนดี Mathematics rules
  • คลับคนรักคณิต
    คลับคนรักคณิต เนื้อหาและบทเรียน CAI วิชาคณิตศาสตร์ สำหรับผู้ที่นิยมศึกษาผ่านช่องทางอินเตอร์เน็ต พูดคุย และแลกเปลี่ยนกันทุกเรื่องราวที่เกี่ยวกับการคำนวณ เชิญรับชมบทเรียน e-Learning ของคลับนี้ได้ครับ
  • smith mekpiboonwattana
    เรขาคณิตเป็นวิชาด้วยการวัดดิน การคำนวณด้วยเส้น
คนที่ออนไลน์

มี 460 ผู้มาเยือน และ ไม่มีสมาชิกออนไลน์ ออนไลน์

View all discussions Displaying 8 of 8 discussions
วันจันทร์, 02 พฤศจิกายน 2558 11:06 by physics01
การค้นพบกฎความโน้มถ่วง (Gravitational Law)

การค้นพบกฎการตกอิสระ (Free Fall)


การค้นพบของกาลิเลโอเกี่ยวกับความโน้มถ่วง เขาสรุปเป็นกฎมีใจความว่า

“วัตถุที่มีน้ำหนักต่างกัน ถูกปล่อยพร้อมกันจากที่สูงระดับเดียวกัน จะตกถึงพื้นพร้อมกัน”

มีการพิสูจน์ด้วยการทดลองอันโด่งดัง โดยการปล่อยวัตถุให้ตกอย่างอิสระ ที่หอเอนเมืองปิซา ปัจจุบันนาซ่าได้ทำทดลองเพื่อพิสูจน์กฎนี้ได้อย่างแม่นยำ ดูเพิ่มเติมได้ตามลิ้งค์ข้างล่าง
http://news.mthai.com/hot-news/world-news/398734.html

กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน

Sir Isaac Newton

https://en.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton

นักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ในสมัยโบราณสังเกตพบว่า ดวงจันทร์โคจรรอบโลกส่วนโลกและดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยวงโคจรของดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์มีลักษณะเป็นวงกลมหรือวงรี แม้แคปเลอร์ (Kepler) จะพบกฎการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ได้ แต่ก็ยังไม่มีใครสามารถอธิบายเหตุผลในการโคจรลักษณะเช่นนี้ได้ จนกระทั่งนิวตันได้นำผลการสังเกตของนักดาราศาสตร์ทั้งหลายมาสรุปว่า การที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ได้ เนื่องจากมีแรงกระทำระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์

เขาเชื่อว่าแรงนี้เป็นแรงดึงดูดระหว่างมวลของดวงอาทิตย์กับมวลของดาวเคราะห์ และยังเชื่อต่อไปว่าแรงดึงดูดระหว่างมวลเป็นแรงธรรมชาติ และจะมีแรงดึงดูดระหว่างวัตถุทุกชนิดที่มีมวลในเอกภพ นิวตันจึงเสนอกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลซึ่งมีใจความว่า

“วัตถุทั้งหลายในเอกภพจะออกแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน โดยขนาดของแรงดึงดูดระหว่างวัตถุคู้หนึ่งๆ จะแปรผันตรงกับผลคูณระหว่างมวลวัตถุทั้งสองและจะแปรผกผันกับกำลังสองระยะทาง ระหว่างวัตถุทั้งสองนั้น”

รูป 1 แรงดึงดูดระหว่างมวลของวัตถุคู่หนึ่ง

ถ้า และ เป็น มวลของวัตถุทั้งสองซึ่งอยู่ห่างกันเป็นระยะทาง R ขนาดของแรงดึงดูดระหว่างมวล เป็นขนาดของทั้ง และ ตามกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน จะเป็นไปตามสมการ

สมการที่ 1

G เป็นค่าคงตัวของแรงดึงดูดระหว่างมวล และเป็นค่าเดียวกันเสมอไม่มีวัตถุที่ดึงดูดกันจะเป็นวัตถุใดๆ ก็ตาม G นี้เรียกว่า ค่าคงตัวความโน้มถ่วงสากล (universal gravitational constant)
กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตันตามสมการ (1) นี้ช่วยให้สามารถคำนวณหาแรงดึงดูดระหว่าง
วัตถุคู่หนึ่งๆได้ เมื่อทราบค่าคงตัว G เนื่องจาก G มีค่าเท่ากับ  ในทางปฏิบัติการหาค่า G นั้น ค่ามวล และ หา ได้ด้วยการชั่ง ส่วนระยะทางระหว่างมวลทั้งสอง R ก็สามารถวัดได้ ในกรณีที่วัตถุมีขนาดใหญ่เหมือนรูปทรงกลม ระยะ R คือระยะทางระหว่างศูนย์กลางของทรงกลมทั้งสอง แต่มวลที่ใช้ในห้องปฏิบัติการโดยทั่วไปแล้วจะทำให้เกิดแรงดึงดูดน้อยมาก การวัดขนาดแรงดึงดูด จึง ทำได้ยากมาก แต่เฮนรีคาเวนดิช (Henry Cavendish) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษสามารถคิดวิธีวัดแรงดึงดูดค่าน้อยๆ นี้ได้ โดยใช้เครื่องชั่งแบบแรงบิด (torsion balance) และสามารถหาค่าของ G ได้ (ประมาณ 100 ปี หลังจากนิวตันได้ตั้งกฎนี้ขึ้น) การทดลองวัดค่าแรงดึงดูดระหว่างมวลของคาเวนดิช

เฮนรี คาเวนดิช นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษสามารถคิดวิธีวัดแรงดึงดูดค่าน้อยๆ นี้โดยใช้คานเบา ยาวประมาณ 2 เมตรและมีลูกกลมเล็กๆ ทำด้วยตะกั่ว ติดที่ปลายคานด้านละลูก ดังรูป 3.9คานนี้ถูกแขวนด้วยสายควอทซ์เส้นเล็กๆ คาเวนดิชทดลองหามาก่อนแล้วว่า ต้องใช้แรงเท่าใด ในการทำให้คานและสายควอทซ์บิดไปเป็นมุมต่างๆ เมื่อคาเวนดิชนำลูกกลมใหญ่ทำด้วยตะกั่วมาใกล้ลูกกลมเล็กที่ปลายคานข้างละลูก โดยให้ห่างจากลูกกลมเล็กเท่ากันสายควอทซ์จะบิดและลูกกลมเล็กจะเบี่ยงเบนไป อยู่ในตำแหน่งสมดุลใหม่ จากการวัดมุมที่สายควอทซ์บิดไป คาเวนดิชคำนวณหาแรงดึงดูดระหว่างลูกกลมเล็กและลูกกลมใหญ่ได้ เมื่อวัดมวลของลูกกลม และระยะทางระหว่างลูกกลมแล้ว คาเวนดิช สามารถหาค่าคงตัวความโน้มถ่วงสากล G ได้ ตามระบบเอสไอค่าGที่เป็นที่ยอมรับปัจจุบันมีค่า

รูป 2 แผนภาพเครื่องมือในการทดลองหาค่าคงตัวโน้มถ่วงสากลของคาเวนดิส

จากตัวอย่างดังกล่าวจะเห็นว่า แรงโลกดึงดูดดวงจันทร์มีค่ามาก ส่วนแรงดึงดูดระหว่างมวลต่างๆ ที่เราพบเห็นในชีวิตประจำวันมีค่าน้อยมาก นอกจากนี้ยังพบ แรงดึงดูดระหว่างมวลของโลกกับมวลของวัตถุ คือ น้ำหนักวัตถุนั่นเอง
ในการหามวลของวัตถุต่างๆ บนโลกเราอาจหาได้โดยใช้เครื่องชั่ง แต่กรณีที่วัตถุมีขนาดใหญ่มาก เช่น โลก ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ต่างๆ เราไม่สามารถใช้เครื่องชั่งชั่งมวลที่มีขนาดใหญ่เช่นนั้นได้ แต่เราสามารถใช้กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน คำนวณหามวลของวัตถุขนาดใหญ่ๆ เช่น โลก และดวงดาวได้ กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลทำให้สามารถเข้าใจสมบัติและลักษณะการเคลื่อนที่ของดาว เคราะห์ ดวงจันทร์ ได้เป็นอย่างดี อาจพิสูจน์ได้ว่าแรงที่เป็นปฏิภาคกับ ทำให้วงโคจรโดยทั่วไปจะเป็นวงรี(ellipse)วงกลมอาจถือว่าเป็นกรณีพิเศษของวงรี

ความโน้มถ่วงในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ (Einstein's Theory of General relaivity)

Albert Einstein in 1921

https://en.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein

ในอีก 200 กว่าปีต่อมา อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ได้เสนอทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป (General relaivity) ซึ่งได้มองภาพของแรงโน้มถ่วงใหม่ แตกต่างจากมุมมองของนิวตัน แต่ไม่ขัดแย้งกับผลที่เกิดจากกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันเลย ไอน์สไตน์มองภาพสนามความโน้มถ่วงที่แผ่กระจายอยู่รอบสสารมีมวลเป็นผลกระทบ ที่ทำให้อวกาศรอบๆสสารมีการบิดโค้งเป็นหลุม นั่นคือสสารที่มีมวลทุกสสารในเอกภพจะมีอิทธิพลที่ทำให้เกิดการบิดโค้งของ อวกาศ ยิ่งมีมวลมากการบิดโค้งของอวกาศบริเวณรอบๆก็จะยิ่งมากตามไปด้วย

เป็นภาพแบบจำลองของการบิดโค้งในอวกาศแบบปริภูมิสี่มิติ ในบริเวณรอบๆ สสารมวลมาก

เป็น เช่นเดียวกันกับการที่เงาของเครื่องบินบนระนาบสองมิติ ไม่สามารถบ่งบอกระดับความสูงที่เปลี่ยนไปของเครื่องบินจริงๆ ที่อยู่บนท้องฟ้าในสามมิติได้ แม้เครื่องบินบนท้องฟ้าจะเปลี่ยนระดับความสูง แต่เงาของเครื่องบินที่ทอดอยู่บนพื้นโลกกลับไม่สามารถแสดงการเปลี่ยนระดับ ความสูงได้อย่างชัดเจน ขนาดของเงาเครื่องบินอาจจะใหญ่ขึ้น ถ้าเครื่องบินบนท้องฟ้าบินต่ำลง หรือขนาดของเงาเล็กลงถ้าเครื่องบินบนท้องฟ้าบินสูงขึ้น แต่ขนาดของเงาที่เปลี่ยนไปบนพื้นโลกก็ยังเป็นเพียงผลที่เกิดจากการที่ เครื่องบินบนท้องฟ้าเปลี่ยนระดับความสูง
ถ้ากลับมาพิจารณาการบิดโค้งของอวกาศจากสสารมีมวลในปริภูมิสี่มิติเทียบกับ การยุบตัวของผืนผ้าจากน้ำหนักของลูกเหล็กในปริภูมิ 3 มิติอีกครั้ง โดยยกตัวอย่างให้มีลูกแก้ว วิ่งเข้าหาลูกเหล็กที่ทำให้ผืนผ้ายุบตัว ลูกแก้วจะผ่านระนาบความโค้งของผืนผ้าเข้ามาชนกับลูกเหล็ก ซึ่งสามารถเปรียบเทียบลูกแก้วได้กับ อุกกาบาตในอวกาศที่อยู่ใกล้สสารมีมวลเช่นดวงอาทิตย์ อุกกาบาตจะวิ่งผ่านบริเวณที่บิดโค้งรอบๆดวงอาทิตย์ จนกระทั่งเข้าไปชนดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ในอวกาศแบบปริภูมิสี่มิติ ขณะที่ความสามารถในการแยกแยะของมนุษย์สามารถทำได้แค่เพียง สามมิติเท่านั้น จึงไม่สามารถมองเห็นบริเวณที่บิดโค้งซึ่งเกิดจากอุกกาบาตวิ่งผ่านไปชนดวง อาทิตย์ได้

แต่อย่างไรก็ตามมนุษย์สามารถมองเห็นผลจากการเคลื่อนที่ของ อุกกาบาตบนบริเวณที่บิดโค้งนี้เป็นเพียงอิทธิพลของแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ ที่กระทำต่ออุกกาบาต ถ้ามองในภาพรวมแล้ว กฏแรงโน้มถ่วงของนิวตันบอกเพียงผลลัพธ์ที่เห็นได้ในปริภูมิสามมิติเท่านั้น แต่ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ได้มองทะลุเข้าไปถึงเหตุการณ์ที่เกิด ขึ้นในปริภูมิสี่มิติ

แสดงแบบจำลองการเบี่ยงเบนของแสงจากดาวฤกษ์

ทฤษฎี สัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ในเรื่องดังกล่าวได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นจริง ในปี พ.ศ.2463 (ค.ศ.1919) หรืออีกสี่ปีหลังจากที่ไอน์สไตน์เสนอทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป โดยคณะของเซอร์อาเธอร์ เอ็ดดิงตัน (Sir Arthur Eddington) ซึ่งมีแนวคิดที่ว่าแสงที่เดินทางเป็นเส้นตรงในปริภูมิสามมิติ ควรจะเดินทางตามความโค้งของอวกาศในปริภูมิสี่มิติ โดยถ้าพิจารณาจากดาวที่อยู่เบื้องหลังดวงอาทิตย์ เมื่อเดินทางมาถึงโลก จำเป็นต้องผ่านบริเวณที่บิดโค้งรอบๆดวงอาทิตย์
เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์เอง ทำให้แสงจากดาวเดินทางตามความโค้งของอวกาศในปริภูมิสี่มิติ และสามารถสังเกตการณืผลของปรากฎการณ์ดังกล่าวได้จากตำแหน่งของดาวที่ผิด เพี้ยนไปตามรูปที่ เอ็ดดิงตันจึงทำการบันทึกตำแหน่งของดาวที่อยู่เบื้องหลังดวงอาทิตย์ในขณะ เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ผลการบันทึกแสดงให้เห็นว่าแสงเบี่ยงเบนไปจริง เหมือนดังเช่นที่ทฤษฎีสัมพันธภาพทำนายไว้

 



วันจันทร์, 02 พฤศจิกายน 2558 09:39 by physics01
วันจันทร์, 02 พฤศจิกายน 2558 09:33 by physics01
View all announcements Displaying 3 of 3 announcements

link วิทยาศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านวิทยาศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด

link คณิตศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านคณิตศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด
UNESCO Bangkok

ICT in Education newsletter

SEAMEO Congress

Programme with Presentations

Black Ribbon