โดย ครูปรีณาพรรณ พิมพ์พิศาล
เฟสที่ตำแหน่งต่าง ๆ ของการ
เคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
(ที่มา: พงษ์ศักดิ์ ชินนาบุญ.,
2557, หน้า 22)
เราจะกำหนดตำแหน่งบนคลื่นด้วยปริมาณที่เรียกว่า
เฟส (phase) โดยพิจารณาวงกลมอ้างอิงของการ
เคลื่อนที่แบบวงกลมสม่ำเสมอ ซึ่งจะใช้คู่กับ
การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายของมวล
แขวนปลายสปริงในแนวดิ่ง ดังรูป 3-11
กำหนดให้มวล m เริ่มเคลื่อนที่ขึ้นจากตำแหน่ง
สมดุลดังภาพ (ก) ที่ตำแหน่งนี้เมื่อพิจารณาเทียบ
กับวงกลมอ้างอิงของการเคลื่อนที่แบบวงกลม
สม่ำเสมอในทิศทวนเข็มนาฬิกาจะตรงกับจุดบน
วงกลมที่อยู่บนแกน +x จุดนี้ทำมุม 0 องศา
หรือ 0 เรเดียน กับแกน +x การระบุจุดบนวงกลม
ที่สอดคล้องกับตำแหน่งของการเคลื่อนที่ด้วยมุม
เช่นนี้คือ เฟส นั่นเอง กล่าวได้ว่าตำแหน่งที่มวล
m กำลังเคลื่อนที่ขึ้นจากตำแหน่งสมดุลมีเฟส
0 องศา หรือ 0 เรเดียน
เช่นเดียวกัน เมื่อมวล m เคลื่อนที่ขึ้นจนถึงจุด
สูงสุดดังรูป (ข) จะตรงกับจุดบนวงกลมที่อยู่บน
จากนั้นเมื่อมวล m เคลื่อนที่ลงมาจนถึงตำแหน่ง
สมดุลดังรูป (ค) จะตรงกับจุดบนวงกลมที่อยู่บนแกน
เมื่อพิจารณาทำนองเดียวกันมวล m ที่เคลื่อนที่
ลงมาถึงจุดต่ำสุดดังภาพ (ง) จะมีเฟส 270 องศา
และเมื่อมวล m เคลื่อนที่กลับสู่ตำแหน่งสมดุล
ดังภาพ (จ)มีเฟสเป็น 360 องศา หรือ
จึงกล่าวได้ว่าตำแหน่งบนคลื่นที่อยู่ห่างกัน 1ลูก
ที่ผ่านมาเป็นการเคลื่อนที่ของมวล m ใน 1 รอบ หากมวล m ยังคงเคลื่อนที่ต่อไป ก็ให้นับเฟสรวม
เพิ่มขึ้นไปเรื่อย ๆ เช่น เมื่อมวล m เคลื่อนที่ขึ้นต่อจากรูป (จ) จนถึงจุดสูงสุด จะมีเฟส เท่ากับ
เป็นต้น
เมื่อเทียบลักษณะของการเคลื่อนที่แบบ
ฮาร์มอนิกอย่างง่ายในรูป 3-11 กับกราฟไซน์
จะกำหนดเฟสของจุดต่างๆ บนคลื่นได้ดังรูป 3-12
(ที่มา: สสวท., 2556, หน้า 9)
เฟสของตำแหน่งบนคลื่น
คลื่นบนเส้นเชือกและคลื่นผิวน้ำ 6/21
หรือ
เรเดียน
เรเดียน
เรเดียน
แกน +y มีเฟส 90 องศา หรือ
-x ซึ่งมีเฟส 180 องศา หรือ
หรือ
เรเดียน
(
จะมีเฟสต่างกัน 360 องศาหรือ
)
เรเดียน
(
)
รูปที่ 3-12
รูปที่ 3-11
