ความดันน้ำ: ปัจจัยและประโยชน์

แรงดันน้ำ (Water Pressure)

• แรงดันน้ำคือแรงที่น้ำกระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่
• แรงดันน้ำเพิ่มขึ้นตามความลึกเนื่องจากน้ำหนักของน้ำที่อยู่ด้านบน
• แรงดันน้ำกระทำในทุกทิศทางอย่างเท่าๆ กัน ณ ความลึกที่กำหนด
• สูตรคำนวณแรงดัน: ความดัน = ความหนาแน่น × ความเร่งจากแรงโน้มถ่วง × ความลึก
• ความแตกต่างของแรงดันน้ำสามารถนำมาใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์เครื่องกลได้

ปัจจัยที่มีผลต่อแรงดันน้ำ (Factors Affecting Water Pressure)

• ความลึก: เมื่อความลึกเพิ่มขึ้น แรงดันน้ำจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง
• ความหนาแน่น: ความหนาแน่นของของเหลวที่สูงขึ้นส่งผลให้แรงดันมากขึ้น
• ความเร่งจากแรงโน้มถ่วง: แรงโน้มถ่วงที่สูงขึ้นจะเพิ่มแรงดัน
• แรงดันภายนอก: แรงดันภายนอกใดๆ ที่กระทำต่อผิวน้ำจะเพิ่มแรงดันโดยรวม

การประยุกต์ใช้แรงดันน้ำ (Applications of Water Pressure)

• ระบบจ่ายน้ำอาศัยแรงดันในการส่งน้ำไปยังบ้านเรือนและธุรกิจต่างๆ
• ระบบไฮดรอลิกในเครื่องจักรใช้แรงดันน้ำในการทำงาน
• เขื่อนได้รับการออกแบบมาให้ทนต่อแรงดันน้ำที่สูงมาก
• เรือดำน้ำต้องสร้างให้ทนต่อแรงดันมหาศาลในระดับความลึกมาก

เสียง (Sound)

• เสียงเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานที่เดินทางเป็นคลื่น
• คลื่นเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยวัตถุที่สั่นสะเทือน
• เสียงต้องการตัวกลาง (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ) ในการเดินทาง
• เสียงไม่สามารถเดินทางผ่านสุญญากาศได้
• ความเร็วของเสียงแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตัวกลาง

คุณสมบัติของคลื่นเสียง (Properties of Sound Waves)

• ความถี่: จำนวนคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดหนึ่งต่อวินาที วัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz)
• ความยาวคลื่น: ระยะห่างระหว่างยอดคลื่นหรือท้องคลื่นที่อยู่ติดกันสองลูก
• แอมพลิจูด: การกระจัดสูงสุดของอนุภาคจากตำแหน่งพัก เกี่ยวข้องกับความดัง
• ความเร็ว: ความเร็วที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง

ความเร็วของเสียง (Speed of Sound)

• ความเร็วของเสียงแตกต่างกันไปตามความหนาแน่นและความยืดหยุ่นของตัวกลาง
• เสียงเดินทางได้เร็วกว่าในของแข็งมากกว่าในของเหลวหรือก๊าซ
• ในอากาศ ความเร็วของเสียงจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ
• โดยประมาณ 343 เมตร/วินาที ในอากาศแห้งที่ 20°C

แหล่งกำเนิดเสียง (The Source of Sound)

• แหล่งกำเนิดเสียงคือสิ่งที่สั่นสะเทือน
• แหล่งที่มาทั่วไป ได้แก่ เครื่องดนตรี เส้นเสียงของมนุษย์ และลำโพง
• การสั่นสะเทือนทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอนุภาคโดยรอบ
• วัตถุที่สั่นสะเทือนถ่ายเทพลังงานไปยังตัวกลาง ทำให้เกิดคลื่นเสียง
• ลักษณะของแหล่งกำเนิดมีผลต่อคุณสมบัติของเสียงที่ผลิต

ประเภทของแหล่งกำเนิดเสียง (Types of Sound Sources)

• แหล่งกำเนิดแบบจุด: เสียงที่ปล่อยออกมาจากตำแหน่งเดียว
• แหล่งกำเนิดแบบขยาย: เสียงที่ปล่อยออกมาจากพื้นที่ขนาดใหญ่
• แหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ: ลม ฟ้าร้อง เสียงสัตว์
• แหล่งกำเนิดประดิษฐ์: เครื่องจักร ลำโพง เครื่องดนตรี

ลักษณะของแหล่งกำเนิดเสียง (Characteristics of Sound Sources)

• ความถี่: กำหนดระดับเสียงของเสียง
• แอมพลิจูด: กำหนดความดังของเสียง
• คุณภาพเสียง (Timbre): คุณภาพของเสียง แยกแยะเครื่องดนตรีหรือเสียงที่แตกต่างกัน
• การเคลื่อนที่ของเสียงเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของคลื่นเสียงผ่านตัวกลาง
• คลื่นแผ่ออกมาจากแหล่งกำเนิดในทุกทิศทาง
• พลังงานของคลื่นเสียงจะลดลงตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิด
• เสียงสามารถสะท้อน หักเห และดูดซับได้ขณะเคลื่อนที่

การสะท้อนของเสียง (Reflection of Sound)

• การสะท้อน: คลื่นเสียงสะท้อนออกจากพื้นผิว
• เสียงก้อง (Echoes): การสะท้อนที่ได้ยินชัดเจนหลังจากเสียงต้นฉบับ
• เสียงก้องกังวาน (Reverberation): การสะท้อนหลายครั้งสร้างเสียงที่ต่อเนื่อง
• การประยุกต์ใช้: โซนาร์, สถาปัตยกรรมอะคูสติก

การหักเหของเสียง (Refraction of Sound)

• การหักเห: การงอของคลื่นเสียงเมื่อเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง หรือผ่านอุณหภูมิที่แตกต่างกัน
• เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของเสียง
• สามารถทำให้เสียงเดินทางได้ไกลขึ้นหรือบิดเบี้ยว

การดูดซับเสียง (Absorption of Sound)

• การดูดซับ: พลังงานเสียงถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่น (เช่น ความร้อน)
• วัสดุที่แตกต่างกันดูดซับเสียงได้แตกต่างกัน
• วัสดุที่อ่อนนุ่มและมีรูพรุนเป็นตัวดูดซับที่ดี
• วัสดุแข็งและเรียบเป็นตัวดูดซับที่ไม่ดี
• การประยุกต์ใช้: การป้องกันเสียง, การปรับปรุงอะคูสติก

การแทรกสอดของเสียง (Interference of Sound)

• การแทรกสอดแบบเสริม (Constructive interference): เมื่อสองคลื่นรวมกันเพื่อสร้างคลื่นที่มีแอมพลิจูดขนาดใหญ่ขึ้น
• การแทรกสอดแบบหักล้าง (Destructive interference): เมื่อสองคลื่นรวมกันเพื่อสร้างคลื่นที่มีแอมพลิจูดเล็กลง
• สามารถส่งผลให้เกิดบริเวณที่มีเสียงดังขึ้นหรือเงียบลง