โจทย์ฟิสิกส์ ชุดที่ 8

  1. ตัวนำทรงกลมซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง d และมีประจุ +Q เกิดศักย์ไฟฟ้าภายในทรงกลม มีค่าเท่ากับ V$_0$ ที่ตำแหน่งนอกทรงกลม ซึ่งห่างจากจุดศูนย์กลางของทรงกลมนี้เป็นระยะ l จงหาค่าศักย์ไฟฟ้า  
  2. บอลลูนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอ 20 เมตรต่อวินาที ขณะที่อยู่สูงจากพื้นดินระยะหนึ่งส่งคลื่นเสียงความถี่ 1000 เฮิร์ตลงมา และได้รับสัญญาณเสียงสะท้อนกลับเมื่อเวลา 4 วินาที ขณะที่ส่งคลื่นเสียง บอลลูนสูงจากพื้นดินเท่าใด ถ้าความเร็วเสียงขณะนั้นเท่ากับ 350 เมตรต่อวินาที จงหาความถี่ของคลื่นเสียงที่ใช้  
  3. จากปรากฏการณ์โฟโตอิเลคตริก เมื่อให้แสงที่มีพลังงาน 2.00 อิเลคตรอนโวลต์ ตกกระทบโลหะชนิดหนึ่ง ปรากฏว่าต้องใช้ความต่างศักย์ระหว่างคาโทดกับอาโนด ในการหยุดยั้งโฟโต้อิเลคตรอนเท่ากับ 0.65 โวลต์ ถ้าให้แสงซึ่งมีพลังงาน 4.00 อิเลคตรอนโวลต์ ตกกระทบโลหะชนิดเดียวกัน จะต้องใช้ความต่างศักย์หยุดยั้งกี่โวลต์  
  4. ในการวัดความยาวคลื่นของสเปคตรัมของไฮโดรเจนโดยใช้เกรตติ้งขนาด 5000 เส้น/ชั่วโมง ปรากฏว่าวัดมุมที่สเปคตรัมเส้นหนึ่งทำกับแนวเส้นตั้งฉากจากเกรตติ้งไปยังหลอดสเปคตรัมได้ 19 องศา จงหาความยาวคลื่นของสเปคตรัมเส้นนี้เท่ากับกี่นาโนเมตร โดยกำหนดให้ $\sin 19^\circ = 0.326$  
  5. จากการทดลองของฟรังค์และเฮิรตช์พบว่าศักย์กระตุ้น (excitation potential) ของอะตอมของไอปรอทมีค่าเป็น 4.9, 6.7, 10.4 โวลต์ ถ้าให้อิเลคตรอนที่อยู่ในสถานะถูกกระตุ้นระดับที่สอง (second excited state) ลดลงมาสู่สถานะถูกกระตุ้นระดับแรก (first excited state) โฟตอนที่ถูกปล่อยออกมาจะมีพลังงานกี่อิเลคตรอนโวลต์  
  6. หนังสือเล่มหนึ่งวางอยู่บนเบาะรถยนต์ที่กำลังวิ่งด้วยความเร็ว 30 m/s ถ้าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานระหว่างหนังสือกับเบาะมีค่าเท่ากับ 0.25 จงคำนวณหาระยะทางที่สั้นที่สุดที่รถหยุดด้วยความเร่งคงที่ โดยที่หนังสือบนเบาะไม่ไถล เมื่อกำหนดค่า g เท่ากับ 10 m/s$^2$  
  7. นายแดงยืนอยู่บนตาชั่งสปริงในลิฟท์ ถ้าลิฟท์อยู่นิ่งๆ นายแดงอ่านน้ำหนักตัวจากตาชั่งสปริงได้ 56 กิโลกรัม ถ้าลิฟท์เคลื่อนที่ลงด้วยความเร่ง 2 m/s$^2$ นายแดงจะอ่านน้ำหนักตัวจากตาชั่งสปริงขณะนั้นได้เท่าใด  
  8. ก้อนหินมวล 3 กิโลกรัม ตกจากหน้าผาสูงโดยมีลมพัดในทิศเฉียงลงทำมุม 30$^\circ$ กับแนวระดับ ถ้าลมมีแรงกระทำต่อก้อนหิน 30 นิวตัน จงหาสมการการเคลื่อนที่ของก้อนหินซึ่งแสดงความสัมพันธ์ของระยะทางขนานกับแนวระดับ (x) และระยะทางตามแนวดิ่ง (y) นับจากจุดที่ตก  
  9. ถ้ามวลของดวงจันทร์เป็น 1/80 ของโลก และรัศมีเป็น 1/4 ของรัศมีโลก ให้มวลของโลกเป็น M และรัศมีของโลกเป็น R และ G เป็นค่านิจโน้มถ่วงสากล อยากทราบว่าวัตถุที่ตกอย่างอิสระบนดวงจันทร์จะมีความเร่งเท่าใด ถ้า g คือความเร่งที่ผิวโลก  
  10. รถยนต์มวล 1200 กิโลกรัม ถ้าวิ่งเลี้ยวโค้งบนถนนซึ่งมีรัศมีความโค้ง 100 เมตร ด้วยอัตราเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จะต้องการแรงสู่ศูนย์กลางขนาดเทียบเท่าน้ำหนักของมวลกี่กิโลกรัม