|
บทความฟิสิกส์ในชีวิตประจำวัน
ตอน มองนอกกรอบ
โดย อ.กมุทสุพ สังขเกษม
ผมมีเรื่องที่ฟังแล้วชอบใจมาก ๆ อยู่เรื่องหนึ่งขออนุญาตนำมาเล่าให้ฟัง เพราะมันให้ข้อคิดทั้งคนเป็นนักเรียน และคนเป็นครูได้อย่างดีลองฟังดูนะครับ
โจทย์ข้อหนึ่งในข้อสอบวิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนมีดังนี้
จงอธิบายว่าท่านจะใช้บารอมิเตอร์วัดความสูงของตึกระฟ้าได้อย่างไร
รู้จักกันนะครับ บาร์รอมิเตอร์นี้ก็คือเครื่องมือวัดความกดอากาศนั่นเอง (อธิบายเพิ่มเติมก็คงต้องบอกว่าอากาศนั้น มันมีน้ำหนักหรือมีแรงกดนั่นและแรงกดของอากาศนั้นเมื่อยู่ในระดับความสูงที่เปลี่ยนไป ความกดอากาศก็เปลี่ยนไปด้วย)
นักศึกษาคนหนึ่งเขียนคำตอบลงไปว่า เอาเชือกยาว ๆ ผูกกับบารอมิเตอร์แล้วหย่อนลงมาจากยอดตึก แล้วก็เอาความยาวเชือกบวกความสูงบารอมิเตอร์ก็จะได้ความสูงของตึก
ฟังดูเป็นอย่างไรครับคำตอบนี้ ผมฟังครั้งแรกผมยังอมยิ้มเลยครับแต่อาจารย์ที่ตรวจข้อสอบไม่นึกขันอย่างผมด้วย ...อาจารย์ตัดสินให้นักศึกษาคนนั้นสอบตก
นักศึกษาผู้นั้นยืนยันต่ออาจารย์ที่ปรึกษาว่า คำตอบของเขาควรจะถูกต้องอย่างไม่มีข้อโต้แย้ง และคำตอบของเขาก็สามารถพิสูจน์ได้ทางวิทยาศาสตร์
ทางมหาวิทยาลัยจึงตั้งกรรมการชุดหนึ่งมาตัดสินเรื่องนี้ และในที่สุดคณะกรรมการก็มีความเห็นตรงกันว่า คำตอบนั้นถูกต้องอย่างแน่นอน แต่เป็นคำตอบที่ไม่แสดงถึงความรู้ความสามารถทางฟิสิกส์ ดังนั้นเพื่อเป็นการแก้ข้อขัดแย้งที่เกิดขึ้น ทางคณะกรรมการจึงให้เรียนนักศึกษาคนนั้นมา แล้วให้สอบข้อสอบข้อนั้นอีกครั้งหนึ่งต่อหน้าโดยให้เวลาเพียง 6 นาที เท่ากับเวลาในการสอบข้อสอบเดิม เพื่อหาคำตอบที่แสดงให้เห็นถึงความรู้ทางด้านฟิสิกส์ หลังจากผ่านไป 3 นาที นักศึกษาคนนั้นก็ยังนั่งนิ่งอยู่ กรรมการจึงเตือนว่า เวลาผ่านไปครึ่งหนึ่งแล้ว จะไม่ตอบหรืออย่างไร
นักศึกษาหัวรั้นจึงตอบว่า เขามีคำตอบมากมายที่เกี่ยวกับฟิสิกส์ แต่ไม่สามารถตัดสินใจได้ว่าจะใช้คำตอบไหนดี และเมื่อได้รับคำเตือนอีกครั้ง นักศึกษาจึงเขียนคำตอบลงไปดังนี้
- ให้เอาบารอมิเตอร์ขึ้นไปบนดาดฟ้าตึกและทิ้งลงมาจับเวลาจนถึงพื้น ความสูงของตึกหาได้จากสูตร H=0.5g*t กำลัง 2
- ถ้าแดดแรงพอ ให้วัดความสูงบารอมิเตอร์แล้วก็วางบารอมิเตอร์ให้ตั้งฉากพื้นแล้ววัดความยาวของเงาบารอมิเตอร์ จากนั้นก็วัดความยาวของเงาตึก แล้วคิดด้วยตรีโกณมิติก็จะได้ความสูงของตึก โดยไม่ต้องขึ้นไปบนตึกด้วยซ้ำ
- หรือถ้าเกิดอยากใช้ความสามารถด้านวิทยาศาสตร์มากกว่านี้ ก็เอาเชือกเส้นสั้น ๆ มาผูกกะบารอมิเตอร์แล้วแกว่งเหมือนลูกตุ้ม ตอนแรกก็แกว่งระดับพื้นดิน แล้วก็ไปแกว่งอีกทีบนดาดฟ้าความสูงของตึกจะหาได้จาก ความแตกต่างของคาบการแกว่งเนื่องจากความแตกต่างของแรกดึงดูดจากจุดศูนย์กลางของมวล คำนวณจาก T = 2 พาย กำลัง 2 รากที่ 2 ของ l/g
- แต่ถ้าคุณเป็นคนที่น่าเบื่อและยึดถือตามแบบแผนจำเจซ้ำซาก คุณก็เอาบารอมิเตอร์วัดความดันอากาศที่พื้น และยอดตึก คำนวณความแตกต่างของความดันก็จะได้ความสูง
- ส่วนวิธีสุดท้ายง่ายและตรงไปตรงมาก็คือ ไปเคาะประตูห้องภารโรงแล้วบอกว่า อยากได้บารอมิเตอร์สวย ๆ ใหม่เอี่ยมสักอันไหม ช่วยบอกความสูงของตึกให้ผมทีแล้วผมจะยกให้ นักศึกษาคนนั้น คือ นีล โบร์ ผู้ได้รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1922
|