Physics Lab Review 191

×

LAB 1: Measurement (การวัด)

🎯 จุดประสงค์

เพื่อศึกษาหลักการ การเลือกใช้ และการบำรุงรักษาเครื่องมือวัดความละเอียดสูง[span_0](start_span)[span_0](end_span)

📖 ทฤษฎีและวิธีทำ

Vernier caliper: หาค่าความละเอียดจาก L = M/n โดยค่าปกติคือ 1/20 = 0.05 mm[span_1](start_span)[span_1](end_span) การอ่านค่าให้ดูสเกลหลัก (Main scale) แล้วบวกกับสเกลเวอร์เนียร์ในขีดที่ตรงกัน[span_2](start_span)[span_2](end_span) เช่น หากขีดที่ 5 ตรง ค่าที่ได้คือ 5 × 0.05 = 0.25 mm[span_3](start_span)[span_3](end_span)
Micrometer: หาค่าความละเอียดจาก L = P/n ค่าปกติคือ 0.5/50 = 0.01 mm[span_4](start_span)[span_4](end_span) การอ่านให้ดูสเกลหลัก (Sleeve) บวกกับสเกลหมุน (Thimble)[span_5](start_span)[span_5](end_span)
Zero Error: ต้องเช็คก่อนวัดเสมอ หากเป็นบวกต้องนำไปลบออก หากเป็นลบต้องนำไปบวกเพิ่ม[span_6](start_span)[span_6](end_span) Corrected value = Measured value (x) - Zero error (x₀)[span_7](start_span)[span_7](end_span)

📊 การบันทึกข้อมูล

ต้องระบุ Least count ด้านบนตารางเสมอ (เช่น 0.05 mm หรือ 0.01 mm)[span_8](start_span)[span_8](end_span)
ตาราง Micrometer ให้จดค่า Initial reading (Zero error) แยกไว้ และนำไปหักลบในช่อง Actual Value เสมอ[span_9](start_span)[span_9](end_span)
การหาค่า Range คิดจาก Max - Min ของข้อมูล[span_10](start_span)[span_10](end_span) หากข้อมูลเท่ากันหมดให้ใส่ Range = 0.00[span_11](start_span)[span_11](end_span)

                📈 สรุปเรื่องกราฟ:

                แล็ปนี้ ไม่มีการพล็อตกราฟ แต่จะเน้นเรื่อง Uncertainty Propagation (การแพร่กระจายความคลาดเคลื่อน) เช่น การหาปริมาตรกระบอก V = (πd²/4)L ต้องเปลี่ยนความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์เป็นเปอร์เซ็นต์ก่อนนำมาบวกกัน[span_12](start_span)[span_12](end_span)

×

LAB 2: Simple Pendulum (ลูกตุ้มนาฬิกาอย่างง่าย)

🎯 จุดประสงค์

เพื่อหาความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (g)[span_13](start_span)[span_13](end_span)

📖 ทฤษฎีและวิธีทำ

แรงที่ดึงลูกตุ้มกลับสู่จุดสมดุลคือ -mg sin(θ)[span_14](start_span)[span_14](end_span) เมื่อมุมเล็กๆ จะประมาณค่าได้เป็นสมการการเคลื่อนที่ d²θ/dt² = -(g/L)θ[span_15](start_span)[span_15](end_span)
ความถี่เชิงมุม ω = √(g/L)[span_16](start_span)[span_16](end_span) ทำให้ได้สมการคาบเวลาคือ T = 2π√(L/g)[span_17](start_span)[span_17](end_span)
การทดลองจะเปลี่ยนความยาวเชือก L (วัดถึงศูนย์กลางมวล) จับเวลา 10 รอบ เพื่อหาคาบ T (เวลาต่อ 1 รอบ)[span_18](start_span)[span_18](end_span)

📊 การบันทึกข้อมูล

คอลัมน์เวลาจับ 10 รอบ ให้ทดลอง 3 ครั้งเพื่อหาค่าเฉลี่ย[span_19](start_span)[span_19](end_span)
คอลัมน์คาบเวลา T (s) และ T² (s²) จะต้องคำนวณ % error กำกับไว้เสมอ[span_20](start_span)[span_20](end_span)

                📈 สรุปเรื่องกราฟ:

                - จัดรูปสมการเป็น T² = (4π²/g)L[span_21](start_span)[span_21](end_span)

                - พล็อตแกน Y: T² (s²) | แกน X: L (m)[span_22](start_span)[span_22](end_span)

                - จะได้กราฟเส้นตรง มีความชัน Slope = 4π²/g[span_23](start_span)[span_23](end_span)

                - คำนวณหาค่า g ได้จาก g = 4π² / Slope[span_24](start_span)[span_24](end_span)

×

LAB 3: Standing wave on a string (คลื่นนิ่งบนเส้นเชือก)

🎯 จุดประสงค์

เพื่อวิเคราะห์รูปแบบของคลื่นนิ่งบนเส้นเชือกและหาความถี่ของแหล่งกำเนิดการสั่น (f)[span_25](start_span)[span_25](end_span)

📖 ทฤษฎีและวิธีทำ

ความยาวของ 1 ลูป (l) จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น l = λ/2[span_26](start_span)[span_26](end_span)
อัตราเร็วคลื่นบนเชือกหาได้จากความตึงเชือกและมวลต่อความยาว v = √(T/μ)[span_27](start_span)[span_27](end_span)
เมื่อแทน v = fλ จะได้สมการหลักคือ fλ = √(T/μ) โดยแรงตึงเชือก T = mg จากมวลที่ถ่วง[span_28](start_span)[span_28](end_span)
ทดลองโดยการเปลี่ยนมวล (m) และวัดความยาว 1 ลูป (l)[span_29](start_span)[span_29](end_span)

📊 การบันทึกข้อมูล

ต้องระบุค่ามวลต่อความยาว μ = (1.0 ± 0.1) × 10⁻³ kg/m ไว้เหนือตาราง[span_30](start_span)[span_30](end_span)
บันทึกจำนวนลูป (n), มวลถ่วง (kg), ความยาวลูป l (m) และความยาวลูปยกกำลังสอง l² (m²) พร้อม % error[span_31](start_span)[span_31](end_span)

                📈 สรุปเรื่องกราฟ:

                - จัดรูปสมการจะได้ l² = [g / (4μf²)]m[span_32](start_span)[span_32](end_span)

                - พล็อตแกน Y: l² (m²) | แกน X: m (kg)[span_33](start_span)[span_33](end_span)

                - กราฟเส้นตรงมีความชัน Slope = g / (4μf²)[span_34](start_span)[span_34](end_span)

                - หาความถี่แหล่งกำเนิดจาก f² = g / (4μ × Slope)[span_35](start_span)[span_35](end_span)

×

LAB 4: Young's Modulus (มอดูลัสของยัง)

🎯 จุดประสงค์

เพื่อหาค่ามอดูลัสของยัง (Young's modulus) ของเส้นลวดโลหะ[span_36](start_span)[span_36](end_span)

📖 ทฤษฎีและวิธีทำ

Young's modulus คือความต้านทานต่อการเปลี่ยนความยาวของของแข็ง Y = Tensile stress / Tensile strain[span_37](start_span)[span_37](end_span)
Stress (ความเค้น) σ = F/A และ Strain (ความเครียด) ε = ΔL/L_i[span_38](start_span)[span_38](end_span)
สมการหลักคือ Y = FL / (AΔL)[span_39](start_span)[span_39](end_span)
ทดลองโดยใช้ลวดความยาว 1.0 m ถ่วงมวลเริ่มที่ 2.0 kg (เซ็ตเกจหน้าปัดเป็น 0) เพิ่มมวลทีละสเต็ป อ่านหน้าปัด (1 ขีด = 0.01 mm)[span_40](start_span)[span_40](end_span)

📊 การบันทึกข้อมูล

บันทึกพื้นที่หน้าตัดเส้นลวด A = 5.03 × 10⁻⁷ m² ไว้เหนือตาราง[span_41](start_span)[span_41](end_span)
บันทึกระยะยืดขาเพิ่มมวล และขาลดมวล นำมาหาค่าเฉลี่ย ΔL (× 10⁻⁴ m)[span_42](start_span)[span_42](end_span)

                📈 สรุปเรื่องกราฟ:

                - จัดรูปสมการจะได้ ΔL = [L / (AY)]F[span_43](start_span)[span_43](end_span)

                - พล็อตแกน Y: ΔL (m) | แกน X: แรง F (N)[span_44](start_span)[span_44](end_span)

                - ความชันของกราฟ Slope = L / (AY)[span_45](start_span)[span_45](end_span)

                - หาค่ายังมอดูลัสจาก Y = L / (A × Slope)[span_46](start_span)[span_46](end_span)

×

LAB 5: Falling with drag force (การตกภายใต้แรงต้าน)

🎯 จุดประสงค์

เพื่อศึกษาแรงต้านการเคลื่อนที่ในของไหล และหาความหนืด (η) ของกลีเซอรอล[span_47](start_span)[span_47](end_span)

📖 ทฤษฎีและวิธีทำ

แรงต้านตามกฎของสโตกส์สำหรับอนุภาคทรงกลมคือ F_D = 6πηrv[span_48](start_span)[span_48](end_span)
เมื่อวัตถุตกจนความเร่งเป็นศูนย์ (a=0) จะมีความเร็วปลาย (Terminal speed) สมดุลแรงคือ F_B + F_D - mg = 0[span_49](start_span)[span_49](end_span)
สมการความเร็วปลายที่ได้คือ v_T = (2/9)[(ρ_ob - ρ_l)gr²] / η[span_50](start_span)[span_50](end_span)
ทดลองโดยจับเวลาลูกเหล็กตกลงในกระบอกตวงช่วงระยะทาง (s) ที่กำหนด (วัดตอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วปลายคงที่แล้ว)[span_51](start_span)[span_51](end_span)

📊 การบันทึกข้อมูล

ตารางประกอบด้วย เส้นผ่านศูนย์กลาง (d), d² (mm²)[span_52](start_span)[span_52](end_span)
เวลา t ตกผ่านระยะ s ทั้ง 3 ครั้ง และเวลาเฉลี่ย (s)[span_53](start_span)[span_53](end_span)
ช่องสุดท้ายคำนวณส่วนกลับของเวลา 1/t (s⁻¹)[span_54](start_span)[span_54](end_span)

                📈 สรุปเรื่องกราฟ:

                - แทน v = s/t และ r = d/2 จัดรูปจะได้ 1/t = [1/18 · (ρ_ob - ρ_l)g / (ηs)] · d²[span_55](start_span)[span_55](end_span)

                - พล็อตแกน Y: 1/t (s⁻¹) | แกน X: d² (m²)[span_56](start_span)[span_56](end_span)

                - ความชัน Slope = 1/18 × [(ρ_ob - ρ_l)g / (ηs)][span_57](start_span)[span_57](end_span)

                - คำนวณความหนืดกลีเซอรอลจาก η = 1/18 × [(ρ_ob - ρ_l)g / (s × Slope)][span_58](start_span)[span_58](end_span)

PHYSICS LAB 191

Lab 1

Lab 2

Lab 3

Lab 4

Lab 5