บทเรียน

1. ความหมายของวิทยาศาสตร์ 

                   วิทยาศาสตร์  ( Science )  หมายถึง  การศึกษาหาความจริงเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์ธรรมชาติรอบๆตัวเรา ทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต  อย่างมีขั้นตอนและระเบียบแบบแผน วิทยาศาสตร์แบ่งออกได้ดังนี้

                   1.  วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์  ( pure  science )  หรือ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ( natural  science ) เป็นการศึกษาหาความจริงใหม่ๆ เกี่ยวกับปรากฏการณ์ธรรมชาติ  เพื่อนำไปสู่กฎเกณฑ์และทฤษฎีต่างๆทางวิทยาศาสตร์ เช่น กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน  กฎของโอห์ม  ทฤษฎีสัมพัทธภาพของของไอน์สไตน์  ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์  เป็นต้น  วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์แบ่งออกเป็น 2 สาขาคือ

                   ก.  วิทยาศาสตร์กายภาพ ( physical  science )  ศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับสิ่งไม่มีชีวิต  เช่น  ฟิสิกส์  เคมี  ดาราศาสตร์  ธรณีวิทยา  เป็นต้น

                   ข.   วิทยาศาสตร์ชีวภาพ  ( biological  science )  ศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต  เช่น พฤกษศาสตร์  สัตวศาสตร์  เป็นต้น

                   2.   วิทยาศาสตร์ประยุกต์ ( applied  science )  เป็นการนำความรู้จากกฎเกณฑ์หรือทฤษฎีของวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ มาประยุกต์เป็นหลักการทางเทคโนโลยี  เพื่อนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์แก่สังคม เช่น วิศวกรรมศาสตร์  แพทยศาสตร์  สถาปัตยกรรมศาสตร์  เป็นต้น

2.   การค้นคว้าหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์

                   การค้นคว้าหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์   ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นการค้นคว้าหาความจริงจากปรากฎการณ์ธรรมชาติ  ซึ่งสามารถทำได้ 3 แนวทางคือ

1.        จากการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติ

2.        จากการทดลองในห้องปฏิบัติการ

3.        จากการสร้างแบบจำลอง ( model )  ทางความคิด                 

3.   ฟิสิกส์

                   เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ศึกษาธรรมชาติของสิ่งไม่มีชีวิต ซึ่งได้แก่ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัวเรา การค้นคว้าหาความรู้ทางฟิสิกส์ทำได้โดยการสังเกต การทดลอง และการเก็บข้อมูลมาวิเคราะห์เพื่อสรุปผลเป็นทฤษฎี หลักหรือกฎ ความรู้เหล่านี้ สามารถนำไปใช้อธิบายปรากฎการณ์ธรรมชาติ หรือทำนายสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตและความรู้นี้สามารถนำไปใช้เป็นพื้นฐานในการแสวงหาความรู้ใหม่เพิ่มเติม และพัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์

                   ความสำคัญของการศึกษาทางด้านฟิสิกส์ คือข้อมูลที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงกฎและทฤษฎีที่มีอยู่เดิม ข้อมูลที่ได้นี้แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

                   ข้อมูลเชิงคุณภาพ ( qualitative  data )  เป็นข้อมูลที่ไม่เป็นตัวเลข  ได้จากการสังเกตตามขอบเขตของการรับรู้ เช่น รูปร่าง  ลักษณะ  กลิ่น  สี  รส เป็นต้น

                   ข้อมูลเชิงปริมาณ ( quantitative  data )  เป็นข้อมูลที่เป็นตัวเลข  ได้จากการวัดปริมาณต่างๆโดยใช้เครื่องมือวัดและวิธีการวัดที่ถูกต้อง เช่น มวล  ความยาว  เวลา  อุณหภูมิ  เป็นต้น

4.   เทคโนโลยี

                   เป็นวิทยาการที่เกี่ยวข้องกับศิลปะ ในการสร้าง การผลิต หรือการใช้อุปกรณ์ เพื่อก่อให้เกิดประโยชน์กับมนุษย์โดยตรง

5.   ปริมาณกายภาพ

                   ปริมาณกายภาพ  ( physical  quantity )  เป็นปริมาณทางฟิสิกส์ที่ได้จากข้อมูลเชิงปริมาณ เช่น  มวล  แรง  ความยาว  เวลา  อุณหภูมิ  เป็นต้น  ปริมาณกายภาพแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

                   1.  ปริมาณฐาน  ( base  unit )  เป็นปริมาณหลักของระบบหน่วยระหว่างชาติ  มี 7 ปริมาณ ดังนี้

ปริมาณฐาน	ชื่อหน่วย	สัญลักษณ์
ความยาว	เมตร	m
มวล	กิโลกรัม	kg
เวลา	วินาที	s
กระแสไฟฟ้า	แอมแปร์	A
อุณหภูมิอุณหพลวัติ	เคลวิน	K
ปริมาณสาร	โมล	mol
ความเข้มของการส่องสว่าง	แคนเดลา	cd

                   2.  ปริมาณอนุพัทธ์  ( derived  unit )  เป็นปริมาณที่ได้จากปริมาณฐานตั้งแต่ 2 ปริมาณขึ้นไปมาสัมพันธ์กัน  ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ปริมาณอนุพัทธ์	ชื่อหน่วย	สัญลักษณ์	เทียบเป็นหน่วยฐาน และอนุพัทธ์อื่น
ความเร็ว	เมตรต่อวินาที	m/s	1 m / s  =
ความเร่ง	เมตรต่อวินาที2	m /s2	1 m / s2 =
แรง	นิวตัน	N	1 N  =  1 kg. m /s2
งาน  พลังงาน	จูล	J	1 J  =  1 N.m
กำลัง	วัตต์	W	1 W  =  1 J /s
ความดัน	พาสคาล	Pa	1 Pa  =  1  N / m2
ความถี่	เฮิรตซ์	Hz	1 Hz  =  1 s – 1

6.   ระบบหน่วยระหว่างชาติ

                   ในสมัยก่อนหน่วยที่ใช้สำหรับวัดปริมาณต่างๆ  มีหลายระบบ  เช่น  ระบบอังกฤษ  ระบบเมตริกและระบบของไทย  ทำให้ไม่เป็นมาตรฐานเดียวกัน  ดังนั้นปัจจุบันหลายๆประเทศ   รวมทั้งประเทศไทยด้วยได้ใช้หน่วยสากลที่เรียกว่า  ระบบหน่วยระหว่างชาติ  ( The  Internation  System  of  Unit  )  เรียกย่อว่า  ระบบเอสไอ  (  SI Units ) ซึ่งประกอบด้วยหน่วยฐาน  และหน่วยอนุพัทธ์  ดังนี้

                   1.  หน่วยฐาน ( base  unit ) เป็นปริมาณหลักของระบบหน่วยระหว่างชาติ  มี 7 ปริมาณ ดังนี้

ปริมาณฐาน	ชื่อหน่วย	สัญลักษณ์
ความยาว	เมตร	m
มวล	กิโลกรัม	kg
เวลา	วินาที	s
กระแสไฟฟ้า	แอมแปร์	A
อุณหภูมิอุณหพลวัติ	เคลวิน	K
ปริมาณสาร	โมล	mol
ความเข้มของการส่องสว่าง	แคนเดลา	cd

                   2.  หน่วยอนุพัทธ์  ( derived  unit )  เป็นปริมาณที่ได้จากปริมาณฐานตั้งแต่ 2 ปริมาณขึ้นไปมาสัมพันธ์กัน  ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ปริมาณอนุพัทธ์	ชื่อหน่วย	สัญลักษณ์	เทียบเป็นหน่วยฐาน และอนุพัทธ์อื่น
ความเร็ว	เมตรต่อวินาที	m/s	1 m / s  =
ความเร่ง	เมตรต่อวินาที2	m /s2	1 m / s2 =
แรง	นิวตัน	N	1 N  =  1 kg. m /s2
งาน  พลังงาน	จูล	J	1 J  =  1 N.m
กำลัง	วัตต์	W	1 W  =  1 J /s
ความดัน	พาสคาล	Pa	1 Pa  =  1  N / m2
ความถี่	เฮิรตซ์	Hz	1 Hz  =  1 s – 1

7.  การบันทึกปริมาณที่มีค่ามากหรือน้อย

                   ผลที่ได้จากการวัดปริมาณทางวิทยาศาสตร์  บางครั้งมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่า 1  มากๆทำให้เกิดความยุ่งยากในการนำไปใช้งาน  ดังนั้น การบันทึกปริมาณดังกล่าว  เพื่อให้เกิดความสะดวกในการนำไปใช้สามารถทำได้ 2 วิธี  คือ

                   7.1  เขียนให้อยู่ในรูปของจำนวนเต็มหนึ่งตำแหน่ง   ตามด้วยเลขทศนิยม  แล้วคูณด้วยเลขสิบยกกำลังบวกหรือลบ ดังนี้                                                             

ตัวอย่าง    จงเขียนปริมาณต่อไปนี้ในรูปเลขยกกำลัง

                   ก.   360,000,000  เมตร                                 ข.    6,539,000   กิโลเมตร
       ค.   0.00048   กิโลกรัม                                     ง.    0.00127  วินาที

วิธีทำ         ก.   360,000,000  เมตร                 =             360,000,000

                                                                                =             3.6x10⁸   เมตร

                   ข.    6,539,000   กิโลเมตร            =             7,539,000  

                                                                                =             6.5x10⁶    กิโลเมตร

                   ค.   0.00038   กิโลกรัม                  =             0.00038

                                                                                =             3.8x10 ^{– 4}  กิโลกรัม

                   ง.    0.00117  วินาที                       =             0.00117

                                                                                =             1.17x10^{- 5}   วินาที

                         7.2  เขียนโดยใช้คำ “อุปสรรค ( prefix)”

                         คำอุปสรรค  คือ คำที่ใช้เติมหน้าหน่วย SI   เพื่อทำให้หน่วย SI  ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลง  ดังแสดงในตาราง

คำอุปสรรค	สัญลักษณ์	ตัวพหุคูณ	คำอุปสรรค	สัญลักษณ์	ตัวพหุคูณ
เทอรา	T	10 12	พิโค	P	10 -12
จิกะ	G	10 9	นาโน	n	10 - 9
เมกะ	M	10 6	ไมโคร	m	10 – 6
กิโล	k	10 3	มิลลิ	m	10 – 3
เฮกโต	h	10 2	เซนติ	c	10 – 2
เดคา	da	10	เดซิ	d	10 - 1

ตัวอย่าง    จงเขียนปริมาณต่อไปนี้  โดยใช้คำอุปสรรค

                   ก.  ความยาว  12  กิโลเมตร   ให้มีหน่วยเป็น  เมตร

                   ข.  มวล  0.00035  เมกะกรัม  ให้มีหน่วยเป็น   มิลลิกรัม

วิธีทำ        

ก.  เปลี่ยน   กิโล  ® เมตร	ข. เปลี่ยน   เมกะ  ® กิโล  ® กรัม ® มิลลิ
=   12 x 10 3	=  0.00035 x 10 3 x 10 3  x 10 3
=   1.2 x 10 4  เมตร	=  0.00035 x 10 9
	=  ( 3.5 x 10 – 4 ) x 10 9
	=  3.5 x 10 5   มิลลิกรัม

                  

######################