PANTIP.COM : X6808647 ลูกชายถามว่าทำไมการกระทบกันของสิ่งของต่างๆทำให้เกิดเสียงที่แตกต่างกัน [วิทยาศาสตร์]

ความคิดเห็นที่ 7

เสียงที่เราได้ยินเกิดจาก แรงสั่นสะเทือนจากวัตถุต้นกำเนิดเสียง ผ่านอากาศมากระทบหูของเรา
ในเสียงที่เราได้ยินมีส่วนประกอบหลักๆดังนี้
ความดัง
ความถี่
และความถี่ฮาร์โมนิค

ความดังนับกันเป็น DB หรือเดซิเบล ความดังเกิดจากปัจจัยอย่างน้อยสองประการ คือความแรงของการสั่น และพื้นผิวของวัตถุที่สั่นที่จะสัมผัสอากาศ ในกรณีตามตัวอย่าง เอาประแจไปเคาะ ที่จริงมีเสียงออกมาทั้งประแจและของที่ถูกเคาะแต่เสียงที่ว่าได้ยินต่างกัน คงเป็นเสียงของวัตถุที่ถูกเคาะ ซึ่งจะมีพื้นที่มากกว่า ที่จะสั่นอากาศ ตัวอย่างฆ้องอันใหญ่ จะให้เสียงที่ ดัง มากกว่าฆ้องอันเล็ก (เสียงความถี่และอื่นๆจะต่างกันด้วย แต่ตอนนี้ขอให้เข้าใจเรื่องพื้นที่ที่จะสั่นอากาศก่อน)

คราวนี้มาถึงเรื่องความถี่ วัตถุที่สามารถสั่นได้ในความถี่สูง มักเป็นโลหะ หรือของแข็ง ส่วนวัสดุที่เหนียว อ่อนนุ่ม เช่นไม้ หรือยางสั่นได้ในความถี่ต่ำกว่า และจะมีคุณสมบัติในการดูดซับแรงสั่นสะเทือนเก็บเอาไว้ได้ เสียงจะวิ่งได้เร็วในวัสดุที่หนาแน่น มากกว่าในวัตถุที่อ่อน จึงทำให้ความถี่ที่ได้จากธรรมชาติของวัสดุต่างกัน
แต่ยังมีตัวแปรอื่นๆ ยกตัวอย่างสายกีต้าร์ ที่คุณพ่อจะเอามาสาธิต ในสายเส้นเดียวกันถ้าขึงให้ตึงขึ้นจะได้เสียงที่สูงขึ้น เพราะสายจะสั่นได้เร็วขึ้น เพราะปลดปล่อยพลังงานได้เร็วกว่า อันนี้เป็นเรื่องทางกลศาสตร์ ไม่เกี่ยวกับวัสดุ สายเส้นเดิมที่ความตึงเท่าเดิม กดให้สายสั้น เสียงก็สูงขึ้น เพราะระยะทางที่สายที่สั้นลงเดินทางได้เร็วขึ้นอันนี้เป็นคณิตศาสตร์ของพีทากอรัส
ส่วนสายเบสหรือสายเส้นโตของกีต้าร์ นอกจากมีขนาดใหญ่แล้ว ก็ยังเอาโลหะชนิดอื่นมาพันไว้ ทำให้คุณสมบัติทางวัสดุต่อเสียง เปลี่ยนไป มวลที่เพิ่มขึ้นทำให้สายเคลื่อนที่ได้ช้า กว่าสายเส้นเล็ก จึงได้ความถี่ต่ำกว่า

นอกจากนี้ในเสียงที่เราได้ยินจากวัสดุต่างๆ มันไม่ได้เป็นแค่เสียงความถี่ เดียว มันประกอบด้วยความถี่อื่นๆ ผสมกันออกมาด้วย เรียกว่าเป็นฮาร์โมนิค หลายเสียงอาจเกิด ก่อนหลัง และอาจถูกคุณสมบัตของวัสดุ เบี่ยงเบน ดูดซับไว้ บางความถี่ก็อาจจะเสริมกันจนดังขึ้น คุณลักษณะนี้ของเสียงจึงมีบุคคลิคเฉพาะตัวในวัสดุแต่ละชนิด เหมือนลายเซนต์ เครื่องมือวัดอาจตรวจจับไม่ได้ทั้งหมด แต่หูคนเราแยกแยะได้ และบอกได้ว่าเป็นเสียงของอะไร หรือใกล้เคียงกับเสียงอะไรที่เรารู้จัก ซึ่งเป็นกลไกการอยู่รอดของคนเรา

ความสั่นสะเทือนในการที่เราเคาะที่วัสดุ ทำให้วัสดุนั้นสั่น แรงสั่นจะกระจายผ่านเนื้อวัสดุ ซึ่งอาจประกอบด้วยโมเลกุลของธาติต่างๆ มีการดูดซับ เบี่ยงเบน ความเร็วในการเดินทาง การเสริมความถี่ในย่านต่างๆ และสุดท้ายแรงสั่นในวัสดุก็จะกระทำกับอากาศที่อยู่ตัววัสดุ พื้นที่สัมผัสอากาศ และความคล่องตัวในการส่งผ่านแรงสั่น ก็เป็นตัวแปรสุดท้ายที่จะ ส่งแรงสั่นกลับมาถึงหู จึงได้ยินเป็นเสียงที่ต่างกัน

ที่แน่ๆก็คือเราแพ้ ป 4 ครับ เพราะคำถามง่ายๆและต้องหาทางอธิบายง่ายๆให้เด็กเข้าใจ มันมีคำอธิบายที่ซับซ้อนทางวิทยาศาตร์หลายสาข อันนี้ก็ต้องฝีมือคุณพ่อแล้วครับ ไม่แน่ครับความสงสัยของเด็กๆในวันนี้อาจจะสร้างบุคคลสำคัญทางวิทยาศาตร์ หรือทางดนตรีขึ้นมาในวันข้างหน้า

จากคุณ : Mr MOT - [ วันเข้าพรรษา 15:31:39 ]