Equivalence Principle Bozeman Science English (auto-generated) Thai

Equivalence PrincipleYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 42.4K views 471 likes 16 dislikes 25 May 2014

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

hi it's mr. Andersen and this is ap

physics essentials video 11 it's on the

สวัสดี ครูแอนเดอเสนกับวิดีโอในชุดวิชาฟิสิกส์พื้นฐาน ลำดับที่ 11 นี้ จะว่าด้วยเรื่องของ หลักของความเท่าเทียมกัน

equivalence principle what's equivalent it's the two different types of mass and

ความเท่าเทียมกันที่ว่านี้คืออะไร? มันจะเกี่ยวข้องกับมวลสองแบบ ..ยกตัวอย่างเช่น

so how do we figure out the mass of this Apple I could use a balance and compare it to a known one kilogram mass to

การคำนวณหามวลของแอปเปิลลูกนี้.. ครูอาจจะใช้ตาชั่งเทียบกับ

figure out its mass like on a triple beam balance or I could apply a force to

มวลที่รู้ค่าแล้วว่าเท่ากับหนึ่งกิโลกรัมเพื่อใช้หาค่า อย่างที่เห็นในรูปนี้ ..หรือไม่ก็อาจจะ

the Apple measure its acceleration and then using Newton's second law work back

ด้วยการใส่แรงเข้าไป แล้วก็หาค่าความเร่ง จากนั้นก็ใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน

to find its mass and scientists have noted that you could measure it in two

เพื่อหามวลออกมา .. นักวิทยาศาสตร์ได้บอกไว้นานแล้วว่าเราอาจจะ มีวิธีการหาค่ามวลได้

different ways but you always get the same answer and so first person to do that was Galileo followed by Newton and

ด้วยวิธีการต่างๆกัน แต่ค่าที่ได้ก็จะมีค่าเท่ากันเสมอ คนแรกที่ได้ทำการทดลองเรื่องนี้ก็คือกาลิเลโอ

even Einstein measured this and thought

ตามด้วยนิวตัน และแม้แต่ไอนสไตน์ก็ได้ทำการทดลองในเรื่องนี้ ด้วยความสนใจในข้อเท็จจริงที่

it was interesting that the two were equivalent and he figured out a theory of relativity that kind of explained

คำตอบจากทั้งสองแบบมีค่าเท่ากัน จนได้คิดค้นทฤษฎีสัมพัทธภาพ เพื่อเอามาใช้อธิบายหลักการอันนี้

that and so mass again can be inertial mass or gravitational mass inertial

อย่างที่ได้กล่าวไปแล้ว ว่ามวลนั้น อาจจะเป็นมวลความเฉื่อย หรือมวลแรงโน้มถ่วงก็ได้ โดยที่มวลความเฉื่อยนั้น จะเป็นการ

masses taking a mass applying a force to it and measuring the acceleration to

เอามวลมาทดลองใส่แรงเข้าไป วัดหาค่าความเร่งที่ได้ เพื่อเอามาคำนวณค่ามวลความเฉื่อย

work back and find the inertial mass it's based on the inertia of an object gravitational mass however we're taking

ด้วยหลักการในเรื่องของความเฉื่อยของวัตถุ .. ส่วนในกรณีของมวลแรงโน้มถ่วงนั้น

a mass and put it in put in it inside a gravitational field and measuring the

เราจะเอามวลมาใส่เข้าไปในสนามแรงโน้มถ่วง

force of gravity on that mass now we found scientists have found that these

แล้วก็วัดค่าแรงความโน้มถ่วงที่กระทำต่อมวลนั้น ซึ่งพวกเรา หมายถึงนักวิทยาศาสตร์ ก็ได้ค้นพบว่า มวลทั้งสองแบบนี้ มีค่าเท่ากัน

are equivalent if you do it in those two different ways you're going to get the same number and that eventually led to

ถ้าพวกเราเอาไปทดลองทำเอง ก็จะได้ค่าออกมาเท่ากัน

the general theory of relativity and so I want to measure inertial mass and

ซึ่งนี่ก็เป็นหลักการที่จะนำไปสู่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั่นเอง .. .. ก็เป็นอันว่าครูจะคำนวณหาค่ามวลความเฉื่อย

gravitational mass and I used a ruler to do it so what I essentially did was tape

กับมวลแรงโน้มถ่วง ด้วยไม้บรรทัดอันที่เห็นนี่.. ครูก็จะเอาเทป

a ruler to the side of my desk I gave it a flick and then I I recorded it with

มาติดเอาไว้กับขอบโต๊ะ จากนั้นก็ดีดไม้บรรทัดอันนี้ ..บันทึกวิดีโอไว้

video and slowed down that video so we're going to count four oscillations so there's one two three four okay so went back and forth four times and so

แล้วก็เอามาฉายแบบสโลวโมชั่น .. เราก็จะมานับการดีดในสี่จังหวะ .. 1 2, 3, 4. เอาล่ะ .. ก็จะนับการดีดกลับไปมาทั้งหมดสี่ครั้ง เป็นการใช้ไม้บรรทัดมาทำคล้ายๆ กับเป็นปสริง

we're really using the ruler almost as a spring and so it took 3.0 seconds to do that in the second trial what I did is

แล้วก็จับเวลาได้ว่าเท่ากับ 3.0 วินาที ... .. ในการทดลองครั้งที่สอง สิ่งที่ครูจะทำก็คือ

added mass to that ruler and you'll see that it goes much slower and so this

เรามวลใส่เพิ่มเข้าไป ซึ่งก็จะทำให้การดีดตัวช้าลงไปมาก ..ก็จะดูว่า

would be one oscillation to three oscillations and then four oscillations now you can see that it went much lower

ดีดไปแล้ว 1, 2, 3 แล้วก็ 4 รอบ ..

the overall time is seven point four seconds why is it taking longer it's

ก็จะเห็นได้ว่าการดีดตัวช้าลงไปมาก ใช้เวลาถึง 7.4 วินาที ทำไมถึงใช้เวลานานขนาดนี้? ..นั่นก็เพราะว่า

because that weight has more inertia and so it takes a slower acceleration with the given spring constant

น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นทำให้มีความเฉื่อยมากขึ้น ทำให้ได้ค่าความเร่งที่น้อยลง เมื่อค่าคงที่สปริง (การดีดตัว) เท่าเดิม

in this case now what do you think the next one is going to be I put 20 grams

ทีนี้ พวกเราคิดว่าอันถัดไปจะเป็นอย่างไร ถ้าครูเพิ่มน้ำหนัก 20 กรัมเข้าไป

on the weight so I started with zero then 10 grams and then 20 grams so you

บอกก่อนว่า ครูเริ่มจากที่ค่า 0 แล้วเพิ่มเข้าไป 10 กรัม แล้วก็เป็น 20 กรัม พวกเราก็อาจจะคิดว่า

might think Dean well it's going to be slower for sure what's the number going to be well if

ต้องช้าลงแน่นอนอยู่แล้ว .. แต่จะมีค่าเป็นเท่าไรล่ะ?

it's linear we would see an increase of 4.4 seconds so it'd be around eleven

ความที่มีลักษณะเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้น ก็จะได้เวลาเพิ่มขึ้นมา 4.4 วินาที ก็เลยจะได้ค่าออกมาราวๆ 11.8 วินาที

point eight seconds and so let's see what the time is so it's ten point four seconds and so it doesn't look like it's

ลองมาดูว่าเวลาจะเป็นเท่าไร ..ก็จะเป็น 10.4 วินาที ก็หมายความว่า มันดูจะไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงเส้นเสียแล้ว

linear I graph this data and it looked like that and so on my graph I've got

พอครูพล็อตกราฟออกมา ก็จะได้เป็นอย่างที่เห็นนี่ โดยกราฟของครูอันนี้ จะมีมวล

the mass across the bottom so we started with a zero gram mass then a ten gram

ไปตามแกนนอน เริ่มจากมวล 0 กรัม แล้วก็เป็นมวล 10 กรัม ..จากนั้นก็เป็นมวล 20 กรัม

mass and then a 20 gram mass you can see that the period is dropping off like that and so if I want to measure the

พวกเราก็จะเห็นได้ว่า คาบการดีดตัว จะมีค่าต่างๆ ออกมาอย่างที่เห็น ..ก็เป็นอันว่า ถ้าหากครูต้องการจะ

inertial mass of an object I then taped a penny to the ruler and gave it a flick

วัดมวลเฉื่อยของวัตถุ ครูก็จะแปะเหรียญ (วัตถุ) นั้นบนไม้บรรทัด ก่อนที่จะดีดให้สั่น

I would just measure that so I have to figure out the time of this unknown and

ก็จะสามารถวัดค่าได้ ด้วยการจับเวลาของวัตถุที่ไม่รู้ค่ามวลอันนี้

so in this case it took four point six seconds and so if I want to figure out

อย่างในกรณีนี้ ก็จะได้ว่าใช้เวลาเท่ากับ 4.6 วินาที ก็หมายความว่าถ้าครูต้องการคำนวณหาค่ามวลความเฉื่อย

the inertial mass of the penny what I would do is find the period of four point six read that over across to my

ของเหรียญนี้ ..ครูก็ต้องเอาคาบการสั่นซึ่งเท่ากับ 4.6 เอามาไล่ไปตามกราฟ

graph and you can see that it's going to be somewhere around three or four grams is what a penny is using a nurse'll mass

ก็จะเห็นได้ว่าน่าจะมีค่าอยู่ที่ประมาณ 3 หรือ 4 กรัม เป็นค่ามวลความเฉื่อยของเหรียญ

again not super precise method but it

ก็แน่ละ คงไม่ใช่ค่าที่แม่นยำเที่ยงตรงอะไรนัก แต่อย่างน้อยก็พอจะใช้งานได้ ..และถ้าหากเราจะ

seems to work if we were to use the gravitational mass how would we do that well I used a ruler again I put a 10

หาค่ามวลแรงโน้มถ่วง จะต้องทำอย่างไรบ้าง? ครูก็จะใช้ไม้บรรทัดอันเดิม แล้วก็จะวางน้ำหนัก 10 กรัม

gram mass on this side I put the penny on the other side and I tried to get to

เอาไว้ที่ด้านนี้ แล้วก็วางเหรียณไว้ที่อีกด้านนึง แล้วก็พยายามทำให้เกิดสมดุลขึ้น

balance I could never get it perfectly balanced and then take a photo but this

ว่าที่จริงครูก็ทำไม่ค่อยได้สมดุลจนสามารถ่ายภาพออกมาได้เท่าไรหรอก แต่ที่เห็นนี่ก็ใกล้เคียงละ

is pretty close to being balanced and so now how do you figure out the mass of

เรียกว่าเกือบสมดุลแล้วก็ละกัน .. แล้วเราจะหามวลของเหรัยญกันอย่างไรล่ะ?

the penny this way well you could use one unit in other words the distance from the fulcrum

ก็อาจะกำหนดหน่วยขึ้นมาหน่วยนึง เป็นระยะทางจากจุดหมุนตรงนี้ ให้เป็นหนึ่งหน่วย

right here we'll say is one unit and so how many units are we going to have on the other side of the ruler well if we

แล้วก็มาหาดูว่าอีกด้านนึงนั้น จะมีระยะห่างออกไปเทียบเท่ากับกี่หน้วยที่เราตั้งไว้

kind of expand that out I got around 3.5 units on the right side and so how do I

ก็ถ้าเราเทียบออกไปดู ก็จะเห็นว่าน่าจะได้ออกมาประมาณ 3.5 หน่วยที่ด้านขวา แล้วตกลงว่า

solve the gravitational mass I just set a ratio up where on the left side I have

ครูจะหามวลโน้มถ่วงออกมาอย่างไร? .. ครูก็เทียบอัตราส่วนกับทางด้านซ้าย

my mass and the distance same on the right side and so I could solve it for

ทั้งมวลและระยะทาง มาเทียบกับทางด้านขวา แล้วก็หาตัวแปรที่ไม่รู้ค่าออกมา

that unknown in this case the unknown is going to be the mass 2 and so if I

ซึ่งในที่นี้ ตัวแปรที่ไม่รู้ค่าของเราก็คือมวล 2(m2) ดังนั้นถ้าครูคูณตัวนี้ ซึ่งมีค่าเป็น 10 ที่ด้านนี้

multiply this it's 10 on this side 3.5 on that side and so I get a mass of around 2.8 grams and so again on the

แล้วก็ 3.5 ด้านนี้ ก็จะได้ค่ามวลออกมาประมาณ 2.8 กรัม ... ก็อย่างที่ได้ทำไป

last inertial mass experiment I said it's around 3 or 4 grams and now we get

ในการทดลองมวลความเฉื่อยก่อนหน้านี้ ว่าได้ค่าประมาณ 3-4 กรัม ซึ่งจากการทดลองอันนี้ ก็จะเห็นว่าเราได้ค่า

kind of a similar answer and so we're seeing equivalence they're the same value even though there's

ออกมาใกล้เคียงกัน หรือจะบอกว่า(เกือบ)เท่ากันเลยก็ได้ .. ที่จริงก็คือเท่ากันนั่นแหละ ..แม้ว่า

no reason that they should be the same value and the first person to note this

เราอาจจะรู้สึกว่า ไม่น่าที่จะมีค่าเท่ากันอย่างที่เห็นได้ .. ซึ่งคนแรกที่ได้

was Galileo he didn't just drop objects

ตั้งข้อสังเกตในเรื่องนี้ก็คือกาลิเลโอ ผู้ซึ่งไม่ได้เพียงแต่เป็นคนที่ ทดลองโยนของลงมาจากหอเอนเมืองปิซ่าเท่านั้น

off the Leaning Tower of Pisa he was doing really detailed experimentation with inclined planes and what he was

แต่ว่ายังได้ทำการทดลองอย่างละเอียดรอบคอบ ในเรื่องการกลิ้งของวัตถุลงมาบนพื้นเอียง .. สิ่งที่เขาได้ทำก็คือ

able to do is measure this inertial mass also gravitational mass and he found

การวัดมวลเฉื่อย และมวลแรงโน้มถ่วง แล้วก็พบว่าทั้งสองมีค่าเท่ากัน

there was equivalence Newton did similar things with pendulums and so scientists

นิวตันก็ได้ทำการทดลองในเรื่องคล้ายกันนี้ด้วยการใช้ลูกตุ้มแกว่ง ..นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ก็ให้ความสนใจเรื่องนี้

always thought that was very interesting and it took Albert Einstein to kind of explain why those are the same thing and

มาโดยตลอด (แต่ก็ยังไม่สามารถอธิบายได้) จนกระทั่งอัลเบิร์ต ไอนสไตน์ ได้ให้คำอธิบาย

he built his theory of relativity on top of that and so again that's outside the

ว่าทำไมค่าทั้งสองจึงมีค่าเท่ากัน แล้วก็นำมาซึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา .. อย่างไรก็ตาม

scope of physics 1 & 2 but it's

เรื่องนี้อยู่นอกขอบเขตของวิชาฟิสิกส์ I และ II แม้ว่าที่จริงแล้วเป็นเรื่องน่าสนใจที่จะพูดถึงบ้างก็ตาม

interesting to talk about it for just a second and so he said imagine the following two situations we've got a

ไอนสไตน์บอกว่า ลองเปรียบเทียบสองเหตุการณ์นี้ดู เริ่มจากสมมติว่าเรามีจรวดอยู่ลำนึง

rocket that's here on the earth and so what's what's the force that's acting on

อยู่บนพื้นโลก .. แล้วไง? ..ก็ดูว่ามีแรงอะไรบ้างที่กระทำต่อจรวดนี้

that that force is going to be the force of gravity pulling down on that person

ก็จะมีแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อจรวดและคนที่อยู่ในนั้น .. จากนั้นก็สมมติว่า

and now let's say we give universal or constant acceleration to a rocket as

เราทำให้จรวดมีความเร่งที่มีค่าเท่ากับค่าความเร่งสากลหรือคงที่ (universal or constant acceleration) ขณะที่กำลังทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้า

it's traveling through space and let's set that acceleration equal to the acceleration due to gravity on our

แล้วก็สมมติว่า ให้มีค่าเท่ากับความเร่งที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงโลก

planet what he said is there's no way you'd be able to discriminate between

ไอสไตน์บอกว่า เราไม่มีทางที่จะบอกความแตกต่างของทั้งสองกรณีได้เลย

those two events if I take an object for example and I drop an object from here

ถ้าครูจะหยิบเอาวัตถุอะไรมาสักชิ้นนึง แล้วทิ้งลงไปตอนที่อยู่ตรงนี้

it's going to fall down acted on by gravity and the same thing is going to occur here as we accelerate away from it

มันก็จะตกลงมาด้วยแรงโน้มถ่วง .. ทำอย่างเดียวกันบนจรวดลำที่สอง เราก็จะยังคงเห็นวัตถุตกลงมาเหมือนกัน แม้ว่าจรวดลำนี้กำลังมีความเร่งอยู่ก็ตาม

and so he really tied together that equivalence principle and he used it to

ก็จะเห็นได้ว่าไอสไตน์ได้ทำให้หลักของความเท่ากัน สามารถอธิบายได้ นำมาใช้งานได้

build his general theory of relativity and so did you learn to design a plan

แล้วก็ในที่สุดก็นำมาซึ่งทฤษฎีสัมพันธภาพของไอนสไตน์นั่นเอง .. สรุปว่าพวกเราได้เรียนรู้ การออกแบบการทดลอง

for collecting data to measure gravitational mass so we could use a balance to do that an inertial mass

เพื่อการเก็บรวบรวมข้อมูลในการวัดมวลแรงโน้มถ่วงแล้วหรือไม่? ไม่ว่าจะเป็นด้วยการใช้ตาชั่งสมดุล เป็นต้น

which again is using the acceleration based on an applied force I hope so and

เรื่องมวลความเฉื่อย ที่เราเก็บข้อมูลด้วยการใช้ความเร่ง ที่เกิดจากการดีดไม้บรรทัดด้วย ..ก็หวังว่าคงได้เรียนรู้อะไรไปบ้าง

I hope that was helpful

และก็หวังว่าคงจะได้ประโยชน์ไม่มากก็น้อย