คลื่นกล (Mechanical Wave) คืออะไร

Longitudinal wave มีอะไรบ้าง

คลื่นตามยาวเนี่ยนะ? อ๋อ ไอ้พวกคลื่นที่มัน “ผลุบๆ โผล่ๆ” ไปข้างหน้าไง! เหมือนหนอนชาเขียวที่คลานไปบนโต๊ะอาหาร… เอ๊ะ หรือเราควรจะกินหนอนชาเขียวดีนะ? (นอกเรื่องซะงั้น!)

เอาล่ะ เข้าเรื่อง! คลื่นตามยาวก็คือ คลื่นที่อนุภาคตัวกลางมัน “อัด” แล้วก็ “ขยาย” ตัวไปตามทิศทางเดียวกันกับที่คลื่นมัน “ดึ๋งๆ” ไปนั่นแหละ คิดภาพสปริงที่โดน “ยืดๆ หดๆ” ดิ เข้าใจยัง?

• คลื่นเสียง: อันนี้เบสิกสุดๆ ใครไม่รู้จักนี่… สงสัยจะอยู่ในโลกที่ไม่มีใครพูดอะไรเลยมั้ง? (แอบแซะเบาๆ) เสียงที่เราได้ยินกันทุกวันเนี่ยแหละ! ตั้งแต่เสียงหมาเห่าข้างบ้าน ยันเสียงบ่นของแม่ตอนเช้า (อันนี้เจ็บจริง)
• คลื่นอัดในสปริง: สปริงที่เราชอบเอามา “ดีดเล่น” ตอนเด็กๆ นั่นแหละ! พอยืดๆ หดๆ มันก็เกิดเป็นคลื่นตามยาว!
• คลื่นไหวสะเทือน (P-wave): อันนี้โหดหน่อย เกิดจากแผ่นดินไหว! แต่ไม่ต้องกลัว เพราะเราไม่ได้อยู่ญี่ปุ่นนี่นา (หัวเราะแห้งๆ)

เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย (แต่สำคัญนะ):

• ความเร็วคลื่น: คลื่นเสียงในอากาศ (ที่อุณหภูมิห้อง) วิ่งด้วยความเร็วประมาณ 343 เมตรต่อวินาที (เร็วกว่าจรวดอีกมั้ง?) แต่ในน้ำทะเลกลับเร็วกว่าเยอะ! ประมาณ 1,500 เมตรต่อวินาที! (สงสัยปลาโลมาคงคุยกันเร็วจี๋)
• ความถี่: เสียงความถี่ต่ำ (เช่น เสียงทุ้มๆ ของผู้ชาย) จะเดินทางได้ไกลกว่าเสียงความถี่สูง (เช่น เสียงแหลมๆ ของผู้หญิง) นี่อาจจะเป็นเหตุผลว่าทำไมเวลาทะเลาะกัน ผู้ชายถึงชนะ… เอ้ย! ไม่เกี่ยว! (รีบแก้ตัว)
• ตัวกลาง: คลื่นตามยาวต้องการตัวกลางในการเดินทางนะ! ถ้าไม่มีตัวกลาง (เช่น ในอวกาศ) ก็จบเห่! คลื่นก็ไปต่อไม่ได้! เหมือนเราไม่มีเงินไปกินข้าวอะแหละ! (เศร้าแป๊บ)
• แหล่งกำเนิดคลื่น: คลื่นเสียงส่วนใหญ่มาจากแหล่งกำเนิดที่ “สั่นๆ” เช่น ลำโพง กล่องเสียง หรือแม้แต่เสียงที่เรา “ผายลม” (อันนี้ล้อเล่นนะ!)

หวังว่าข้อมูลนี้จะทำให้คุณเข้าใจคลื่นตามยาวมากขึ้นนะ! ถ้าไม่เข้าใจ… ก็อ่านใหม่อีกรอบ! (ฮ่าๆ)

คลื่นกลและคลื่นแม่เหล็กแตกต่างกันอย่างไร

คลื่นกลกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างกันตรงที่การแพร่กระจาย คลื่นกลอย่างคลื่นน้ำหรือเสียง ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ ลองนึกภาพการโยนก้อนหินลงน้ำ คลื่นเกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคของน้ำ ไม่มีน้ำก็ไม่มีคลื่น แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างแสงหรือคลื่นวิทยุ เคลื่อนที่ได้แม้ในสุญญากาศ นี่แหละคือความแตกต่างหลัก ปีนี้ผมกำลังศึกษาเรื่องการสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศอยู่ด้วย น่าสนใจมาก

• คลื่นกล: ต้องใช้ตัวกลาง เช่น อากาศ น้ำ ของแข็ง
• คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า: ไม่ต้องใช้ตัวกลาง เดินทางได้ในสุญญากาศ

คิดอีกแง่หนึ่ง คลื่นกลเหมือนการส่งต่อกระซิบ ต้องมีคนต่อคน แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหมือนการส่งสัญญาณวิทยุ ส่งไปได้ไกลโดยไม่ต้องมีตัวกลาง มันเหมือนความแตกต่างระหว่างการสื่อสารแบบดั้งเดิมกับยุคดิจิทัลเลยนะ

เพิ่มเติมเล็กน้อย ความเร็วของคลื่นกลขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง แต่ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศเป็นค่าคงที่ คือความเร็วแสง ประมาณ 3 x 10⁸ เมตร/วินาที ตรงนี้ก็สำคัญ ผมกำลังทำวิจัยเกี่ยวกับการวัดความเร็วแสงด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงอยู่ครับ เป็นงานที่ใช้เวลาและความละเอียดอ่อนพอสมควร แต่ก็สนุกดี

Wave เกิดจากอะไร?

เวฟอะนะ? ตอนเด็กๆ อยู่ทะเล ติดเกาะสมุยสุดๆ คลื่นก็ซัดมาตลอด คือมันไม่ได้อยู่ดีๆ ก็มีอะแม่!

คลื่นเกิดจากลมพัดบนผิวน้ำเว้ย! ลมแรงๆ พัดนานๆ คลื่นก็ใหญ่ยักษ์ แต่บางทีคลื่นเล็กๆ ก็มาจากการสั่นสะเทือนใต้น้ำ พวกแผ่นดินไหวไรเงี้ย (สึนามิไง!) แล้วพลังงานมันก็ส่งต่อๆ กันไปในน้ำเหมือนโดมิโน่ล้ม

สรุปง่ายๆ:

• ลม: พัดแรงพัดนาน คลื่นใหญ่!
• แผ่นดินไหวใต้น้ำ: อันนี้ตัวดี สึนามิเลย
• การรบกวน: อะไรที่ทำให้น้ำสั่นอะ คลื่นมา!

ตอนไปดำน้ำนะ เห็นเลยว่าคลื่นมันไม่ได้มีแค่บนผิวน้ำ ข้างล่างก็มีกระแสน้ำวนๆ เหมือนกัน แต่มันไม่ได้น่ากลัวเท่าคลื่นซัดฝั่งหรอก ตอนเด็กๆ เคยโดนคลื่นซัดล้ม หัวทิ่มทรายเลย เข็ดไปนาน!

คลื่นจําแนกเป็นกี่ประเภท อะไรบ้าง?

แบ่งง่ายๆแค่สองประเภท จำไว้ให้ขึ้นใจ

• คลื่นกล: ต้องพึ่งตัวกลาง อย่างเสียง น้ำ เชือก อะไรพวกนั้น มันถึงจะเดินทางได้

• คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า: อิสระ ไม่ต้องพึ่งใคร แสง วิทยุ ทีวี มันลอยมาได้เอง

ปีนี้ 2024 ข้อมูลยังเหมือนเดิม ไม่ต้องไปหาอะไรเพิ่มเติมแล้ว

คลื่นกลเคลื่อนที่ผ่านสุญญากาศได้ไหม?

คลื่นกลหรอ… มันเดินทางในที่ว่างเปล่าไม่ได้นะ

มันต้องมีอะไรให้มันสั่น ให้มันส่งต่อพลังงานไปเรื่อยๆ เหมือนคลื่นในน้ำ ถ้าไม่มีน้ำ คลื่นมันจะไปได้ยังไง

• คลื่นกล: ต้องมีตัวกลาง (เช่น อากาศ น้ำ)
• สุญญากาศ: ไม่มีอะไรเลย ไม่มีตัวกลาง
• คลื่นเสียง: เป็นคลื่นกล ต้องอาศัยอากาศหรืออะไรก็ตามให้มันสั่น

เคยคิดนะ ว่าถ้าไม่มีอะไรเลยจริงๆ เสียงมันจะเดินทางไปหาเราได้ยังไง แล้วถ้าไม่มีเสียง… เราจะรู้ได้ไงว่ามีใครอยู่ตรงนั้น