หน่วย ปริมาณทางฟิสิกส์ (Units, Physics Quantities บทที่ 1

ฟิสิกส์ (Physic)

วิทยาศาสตร์ (Science) หมายถึง ความรู้เกี่ยวกับสิ่งต่างๆ ในธรรมชาติ ที่มาจากกระบวนการค้นคว้าหาความรู้ที่มีขั้นตอนมีระเบียบแบบแผน กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ การสังเกต สมมติฐาน 1 2 เป็นขั้นตอนการทำงานอย่างเป็นระบบที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการแสวงหาความรู้ทาง วิทยาศาสตร์ ประกอบด้วยขั้นตอนต่าง ๆ ดังนี้ 3 4 การทดลอง สรุปผล

การแบ่งวิชาวิทยาศาสตร์ออกเป็นวิทยาศาสตร์แขนงต่าง ๆ วิทยาศาสตร์ชีวภาพ วิทยาศาสตร์กายภาพ พฤกษศาสตร์ สัตวศาสตร์ อื่น ๆ ฟิสิกส์ เคมี อุตุนิยมวิทยา ธรณีวิทยา แพทยศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ สถาปัตยกรรมศาสตร์ วิทยาศาสตร์ประยุกต์ วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์

ความหมายของคำว่า “ ฟิสิกส์ ” ฟิสิกส์ (Physics) มาจากภาษากรีก มีความหมายว่า “ธรรมชาติ” เป็นวิชาที่มุ่งเสาะหากฎเกณฑ์ ต่างๆเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติทุกอย่าง ความรู้ที่เป็นพื้นฐานของวิชาฟิสิกส์แบ่งเป็นหลายแขนงได้แก่กลศาสตร์ ความร้อน แสง เสียง ไฟฟ้าแม่เหล็ก ฟิสิกส์อะตอม ฟิสิกส์นิวเคลียร์ เป็นต้น

โครงสร้างของวิชาฟิสิกส์

ฟิสิกส์กับการประยุกต์ด้านต่างๆ

ฟิสิกส์กับการประยุกต์ด้านต่างๆ

ฟิสิกส์กับการประยุกต์ด้านต่างๆ

ฟิสิกส์กับการประยุกต์ด้านต่างๆ

1. หน่วยทางฟิสิกส์ หมายถึง สิ่งที่เราสามารถวัดค่าได้ บอกค่าได้แน่นอน และใช้แสดงกฎเกณฑ์ต่าง ๆ ได้ การระบุหน่วยการวัดสมัยก่อนไม่มีหน่วยวัดมาตรฐาน ในประเทศต่าง ๆจะมีการใช้หน่วยวัดที่ต่างกันจนกระทั้งในปี ค.ศ 1790 ได้มีการกำหนดการวัดมาตรฐานขึ้นในประเทศฝรั่งเศส เรียกว่า ระบบเมตริก และที่ประเทศอังกฤษ เรียกว่า ระบบอังกฤษ (เช่น นิ้ว ฟุต) ซึ่งระบบอังกฤษมีความยุ่งยากหลายประการจึงไม่นิยมใช้ ต่อมาในปัจจุบันได้มีการสร้างหน่วยสากลขึ้นมาใช้ เรียกว่า ระบบหน่วยระหว่างชาติ (System International of Units) หรือเรียกสั้น ๆ ว่า หน่วยเอสไอ (SI Systeme) ซึ่งเป็นที่นิยมกันอย่างแพร่หลาย ในการวัดทางวิทยาศาสตร์นั้นได้แบ่งปริมาณต่าง ๆ ออกเป็นดังต่อไปนี้

1. หน่วยฐาน (base units) เป็นฐานของหน่วยทั้งหลาย ปริมาณ หน่วย สัญลักษณ์ 1. ความยาว (length) 2. มวล (mass) 3. เวลา (time) 4. กระแสไฟฟ้า (electric current) 5. อุณหภูมิ (temperature) 6. ความเข้มของการส่องสว่าง (luminous intensity) 7. ปริมาณของสสาร (amount of substance) เมตร (metre) กิโลกรัม (kilogram) วินาที (second) แอมแปร์ (Ampere) เคลวิน (Kelvin) แคนเดลา (Candela) โมล (mole) m kg s A K cd mol

2. หน่วยอนุพันธ์ (derived units) เป็นหน่วยซึ่งมาจากหน่วยฐานหลายหน่วยมาเกี่ยวข้องกัน เป็นหน่วยซึ่งมีหน่วยพื้นฐานทั้ง 7 มาเกี่ยวเนื่องกัน เช่น หน่วยของอัตราเร็วเป็นเมตรต่อวินาที ซึ่งมีเมตร และวินาทีเป็นหน่วยมาตรฐาน หน่วยอนุพันธ์มีหลายหน่วยซึ่งมีชื่อและสัญลักษณ์ที่กำหนดโดยเฉพาะ ปริมาณ ชื่อหน่วยอนุพันธ์ สัญลักษณ์ของหน่วย เทียบเป็นหน่วยหลัก ความถี่ (frequency ; f) เฮิรตซ์ (hertz) Hz 1 Hz = 1 s-1 แรง (force ; F) นิวตัน (newton) N 1 N = 1 kg.m / s2 งาน (work ; W) จูล (joule) J 1 J = 1 N.m พลังงาน (energy ; E) ความดัน (pressure ; P) พลาสคาล (Pascal) Pa 1 Pa = 1 N/m กำลัง (power ; P) วัตต์ (watt) W 1 W = 1 J / s

ปริมาณ หน่วย สัญลักษณ์ พื้นที่ (Area) ปริมาตร (Volume) แรง (Force) พลังงาน (Energy) กำลัง (Power) ความเร็ว (Velocity) ความเร่ง (Acceleration) ความถี่ (Frequency) ประจุไฟฟ้า (Electric charge) ความต่างศักย์ไฟฟ้า ความดัน (Pressure) ความหนาแน่น (Density) โมเมนตัม (Momentum) ตารางเมตร ลูกบาศก์เมตร นิวตัน (newton) จูล (Joule) วัตต์ (watt) เมตร/วินาที เมตร/วินาที 2 เฮิรตซ์ (Hertz) คูลอมป์ (Coulomb) โวลต์ (Volt) พาสคัล(Pascal),นิวตัน / ตร.เมตร กิโลกรัม / ลบ.เมตร กิโลกรัม.เมตร / วินาที m2 m3 N J (N. m) W (J/s) m/s m/s2 Hz C V Pa,N/m2 Kg/m3 Kg.m / s2

การเทียบหน่วยและการเปลี่ยนหน่วย เปลี่ยนจากหน่วยเอสไอเป็นหน่วยอังกฤษ เปลี่ยนจากหน่วยอังกฤษเป็นหน่วยเอสไอ ความยาว 1 กิโลเมตร(km) = 0.6214 ไมล์ 1 ไมล์ = 1.6093 กิโลเมตร 1 เมตร (m) = 1.0936 หลา 1 หลา = 0.9144 เมตร 1 เมตร(m) = 3.2808 ฟุต 1 ฟุต (ft ) = 30.48 เซนติเมตร 1 เซนติเมตร(cm) = 0.3937 นิ้ว 1 นิ้ว (in.) = 25.4 มิลลิเมตร พื้นที่ 1 ตารางกิโลเมตร(km2) = 0.3861 ตารางไมล์ 1 ตารางไมล์ (sq.mi.) = 2.59 ตารางกิโลเมตร 1 เฮกตาร์(ha) = 2.47 เอเคอร์ 1 เอเคอร์ = 0.4047 เฮกตาร์ 1 เฮกตาร์(ha) = 10,000 ตารางเมตร 1 เอเคอร์ = 4,840 ตารางหลา 1 ตารางเมตร(m2) = 10.76 ตารางฟุต 1 ตารางฟุต (sq.ft.) = 0.0929 ตารางเมตร 1 ตารางเซนติเมตร(cm2) = 0.155 ตารางนิ้ว 1 ตารางนิ้ว (sq.in.) = 6.452 ตารางเซนติเมตร

ปริมาตร มวล เปลี่ยนจากหน่วยเอสไอเป็นหน่วยอังกฤษ เปลี่ยนจากหน่วยอังกฤษเป็นหน่วยเอสไอ ปริมาตร 1 ลูกบาศก์เมตร(m3) = 35.31 ลูกบาศก์ฟุต 1 ลูกบาศก์ฟุต (cu.ft.) = 0. 0283 ลูกบาศก์เมตร 1 ลิตร(l) = 0.22 แกลลอน 1 แกลลอน (gal) = 4.546 ลิตร 1 ลิตร(l) = 1.76 ไพนต์ 1 ไพนต์ (pt.) = 0.568 ลิตร 1 ลิตร(l) = 1,000 ลูกบาศก์เซนติเมตร 1 ไพนต์ = 34.68 ลูกบาศก์นิ้ว 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร(cm3) = 0.061 ลูกบาศก์นิ้ว 1 ลูกบาศก์นิ้ว (cu.in.) = 16.39 ลูกบาศก์เซนติเมตร มวล 1 ตัน(ฝรั่งเศส)(t) = 0.9842 ตัน(อังกฤษ) 1 ตัน(อังกฤษ) = 1.0161 ตัน(ฝรั่งเศส) 1 ตัน(ฝรั่งเศส)(t) = 1,000 กิโลกรัม 1 ตัน(อังกฤษ) = 2.240 ปอนด์ 1 กิโลกรัม(kg) = 2.2046 ปอนด์ 1 ปอนด์(lb) = 0.4536 กิโลกรัม 1 กรัม (g) = 0.0353 ออนช์ 1 ออนช์

สัญลักษณ์ของคำอุปสรรค 3. คำอุปสรรค (prefixes) เป็นคำที่ใช้เติมไว้ข้างหน้าหน่วยต่าง ๆในระบบ SI ซึ่งใช้แทนตัวพหุคูณ เมื่อค่าในหน่วยหลักหรือหน่วยอนุพัทธ์มีค่ามากหรือน้อยเกินไปสามารถเปลี่ยนเป็นเลขตัวคูณด้วยสิบยกกำลังลบหรือบวกได้ เลขสิบยกกำลัง ชื่อคำอุปสรรค สัญลักษณ์ของคำอุปสรรค 1018 เอ็กซ์สะ (exa) E หน่วยใหญ่ 1015 เปตะ (peta) P 1012 เทอรา (tera) T 109 จิกะ (giga) G 106 เมกะ (mega) M 103 กิโล (kilo) k 102 เฮกโต (hecto) h

สัญลักษณ์ของคำอุปสรรค เลขสิบยกกำลัง ชื่อคำอุปสรรค สัญลักษณ์ของคำอุปสรรค 101 เดคะ (deca) da 100 = 1 หน่วยหลัก (fundamental units) - 10-1 เดซิ (deci) d 10-2 เซนติ (centi) c 10-3 มิลลิ (milli) m 10-6 ไมโคร ( micro)  10-9 นาโน (nano) n 10-12 พิโค (pico) p 10-15 เฟมโต (femto) f 10-18 อัตโต (atto) a หน่วยเล็ก

Exsample

แบบทดสอบ รถยนต์วิ่งด้วยความเร็ว 10 m/s มีค่าเท่าไรในหน่วยกิโลเมตรต่อชั่วโมง วัสดุมีความยาว 0.000 000 007 เมตร มีค่าเท่าไรในหน่วยนาโนเมตร ความยาว 5 นาโนเมตร มีค่าเท่าไรในหน่วยเฟมโตเมตร กระแสไฟฟ้า 1.5 x 10-5 แอมแปร์ มีหน่วยเท่าไรในหน่วยมิลลิแอมแปร์ 3 วัน มีค่าเท่ากับกี่วินาที ระดับความเข้มเสียง 120 เดซิเบล มีค่าเท่ากับกี่จิกะเบล อิเล็กตรอนมีมวล 9.1 × 10-31 กิโลกรัม มีค่าเท่าไรในหน่วยพิโคกรัม พื้นที่ 35 ตารางมิลลิเมตร มีค่าเท่าไรในหน่วยตารางเซนติเมตร ปริมาตร 15 ลูกบาศก์เมตรมีค่าเท่าไรในหน่วยมิลลิเมตร ทองมีความหนาแน่น 19,300 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรมีค่าเท่าไรในหน่วยไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

4. เลขนัยสำคัญ (SIGNIFICANT FIGURES)

เลขนัยสำคัญ 1. เลขที่ไม่ใช่ 0 ทั้งหมด เป็นเลขนัยสำคัญ

2. เลข 0 ระหว่างเลขอื่น ถือเป็นเลขนัยสำคัญ

เลขนัยสำคัญ 3. เลข 0 ที่อยู่ทางด้านซ้ายของเลขอื่น ไม่ถือเป็นเลขนัยสำคัญ

4. เลข 0 ที่อยู่ทางด้านขวาของเลขอื่น และมีจุดทศนิยม ถือเป็นเลขนัยสำคัญ

เลขนัยสำคัญ 5. เลข 0 ที่อยู่ทางด้านขวาของเลขอื่น และไม่มีจุดทศนิยม ไม่ถือเป็นเลขนัยสำคัญ

การบวกและการลบเลขนัยสำคัญ ผลลัพธ์ต้องมีจำนวนตัวเลขหลังจุดทศนิยมเท่ากับจำนวนตัวเลขหลังจุดทศนิยมของตัวตั้งที่มีตัวเลขหลังจุดทศนิยมน้อยที่สุด 89.332 1.1 + 90.432 ปัดเป็น 90.4 มีเลขหลังจุดทศนิยม 1 ตำแหน่ง 3.70 2.9133 0.7867 มีเลขหลังจุดทศนิยม 2 ตำแหน่ง ปัดเป็น 0.79 -

การคูณและการหารเลขนัยสำคัญ ผลลัพธ์ต้องมีจำนวนตัวเลขนัยสำคัญเท่ากับจำนวนตัวเลขนัยสำคัญของตัวตั้งที่มีเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด 4.51 x 3.6666 = 16.536366 = 16.5 เลขนัยสำคัญ = 3 ปัดให้เป็นเลขนัยสำคัญ = 3 6.8 ÷ 112.04 = 0.0606926 = 0.061 เลขนัยสำคัญ = 2 ปัดให้เป็นเลขนัยสำคัญ = 2

0.056 + 57.1022 6. 989 x 10-5 4/7 x 12.4 7. 66.6666 + 0.00 450000 / 36 8. 10-5 x 105 (2.75 x 104) + 3.455 9. 3.33 + 102 6700.00 x 4.5/12 10. 82/10-4 x 102