.

.

ข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.6 ปี 2560 ข้อที่ 15.

  

ข้อที่ 15.


วางวัตถุ A และวัตถุ B ที่ระดับความสูงเดียวกัน โดยปล่อยวัตถุ A ตกอิสระในแนวดิ่ง ในเวลาเดียวกันก็ดีดวัตถุ B ออกจากโต๊ะไปในแนวราบ กำหนดให้แรงต้านอากาศไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ พิจารณาข้อความต่อไปนี้

ก. วัตถุ A เคลื่อนที่ถึงพื้นก่อนวัตถุ B

ข. วัตถุ B ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในแนวราบ

ค. ความเร็วของวัตถุ A และวัตถุ B ขณะสัมผัสพื้นมีค่าเท่ากัน

ง. วัตถุ A และวัตถุ B มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในแนวดิ่งพร้อมๆ กัน


ข้อใดถูกต้อง

1. ข และ ง

2. ค และ ง

3. ก ข และ ค

4. ก ค และ ง


ข้อสอบข้อนี้เหมือนจะยากไปนิดนึงนะครับพี่น้อง

เพราะเนื้อหาของข้อสอบข้อนี้คือเรื่องของการเคลื่นที่แบบแนวโค้งที่เรียกกันว่า การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไทล์ ซึ่งหากเป็นหลักสูตรปกติก็จะสอนกันในระดับชั้น ม.ปลาย แต่ถ้าเป็นหลักสูตร gifted ก็จะสอนกันในระดับ ม. ต้น


แต่ไม่เคยเห็นว่า มีการสอนในระดับประถมปลายเลยครับพี่น้อง

ดังนั้น ผู้น้อยคนนี้จะค่อยๆ ไล่เรียงให้ฟังแบบช้าๆ แบบไม่พยายามใช้สมการทางคณิตศาสตร์ หรือสูตรการคำนวณแบบโปรเจ็กไทล์ที่น่าจะมากเกินไปเมื่อเทียบกับระดับการเรียน

ทั้งนี้ ก็เพื่อให้มีพื้นฐาน และเพื่อให้งงน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นะครับ...


มาเริ่มกันที่คำนิยามกันก่อนนะครับว่า การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไทร์ในที่นี้หมายถึงการเคลื่อนที่ของวัตถุอย่างเสรีเป็นแนวโค้งภายใต้แรงโน้มถ่วงครับ ยกตัวอย่างให้เห็นชัดๆเช่น การยิงกระสุนปืนใหญ่ หรือการขวางของลงจากตึกในแนวระนาบ หรือการชู้ตลูกบาสลงห่วง โดยเราจะเห็นว่าวัตถุจะเคลื่อนที่แบบเส้นโค้ง ซึ่งหากพูดให้ดูงงๆ ก็ต้องบอกว่าวัตถุจะเคลื่อนที่ในสองมิติก็คือ แกน x และแกน y นะครับ


ดูรูปประกอบกันดีกว่านะครับ จะได้ไม่งง

จากรูปคนเสื้อแดง ปล่อยลูกบอลสีเหลืองลงในแนวดิ่ง ซึ่งคือแนวแกน y

ส่วนคนเสื้อสีน้ำเงินผลักลูกบอลสีแดงออกไปในแนวระนาบ ซึ่งก็คือแนวแกน x

ส่วนคนเสื้อสีดำ ขว้างลูกบอลออกไปแบบเฉียงๆ จะเห็นได้ว่าลูกบอลจะเคลื่อนที่ไปทั้งแนวแกน x และแกน y


หากยังไม่หายงง ลองดูรูปข้างล่างนี้อีกทีนะครับ

ซึ่งเราจะเห็นว่าการเคลื่อนที่แบบโปเจกไทร์นั้น คือเคลื่อนที่ทั้งแนวแกน x และแกน y ครับ

 




ทีนี้ เราก็มาทำโจทย์ข้อนี้กันนะครับ โดยโจทย์พูดว่า...

วางวัตถุ A และวัตถุ B ที่ระดับความสูงเดียวกัน โดยปล่อยวัตถุ A ตกอิสระในแนวดิ่ง ในเวลาเดียวกันก็ดีดวัตถุ B ออกจากโต๊ะไปในแนวราบ กำหนดให้แรงต้านอากาศไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่


ให้พิจารณาข้อความต่อไปนี้ว่าข้อความใดบ้างที่ถูกต้อง

โดยผู้น้อยคนนี้จะใช้ความรู้พื้นฐานในระดับประถมให้มากที่สุด และจะไม่ใช้ความรู้ที่เกินกว่าระดับการเรียนมากเกินไป

ลองมาดูกันนะครับ...


ข้อความ ก. วัตถุ A เคลื่อนที่ถึงพื้นก่อนวัตถุ B

การที่เราดีดวัตถุ B ออกไปในแนวระนาบ ก็คือการดีดออกไปในแนวแกน x นะครับ เราจะเห็นได้ว่าการทำแบบนี้จะมีการออกแรงกระทำต่อวัตถุ B เฉพาะตอนเริ่มต้นที่แนวระนาบเท่านั้น ไม่มีการกระทำต่อวัตถุในแนวดิ่งเลย หรือพูดอีกแบบก็คือ วัตถุจะมีความเร็วเริ่มต้นในแนวระนาบ แต่ในแนวดิ่งนั้นมีความเร็วต้นเป็นศูนย์ ดังนั้นวัตถุ B ที่ตกลงไปในแนวดิ่งก็จะคล้ายคลึงกับการตกอย่างอิสระของของวัตถุ A ในแนวดิ่งเช่นเดียวกัน  เมื่อเป็นเช่นนี้ เราก็สามารถสรุปได้ว่าวัตถุ A กับวัตถุ B จะตกถึงพื้นพร้อมๆ กันครับ 


ข้อความที่ระบุว่าวัตถุ A เคลื่อนที่ถึงพื้นก่อนวัตถุ B จึงผิดครับ

 

 

 

ข้อความ ข. วัตถุ B ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในแนวราบ

หลังจากเมื่อเราออกแรงดีดวัตถุ B ออกไปแล้ว วัตถุก็จะเคลื่อนที่ออกไปด้วยความเร็วค่าหนึ่ง แล้วหลังจากนั้นก็ไม่มีแรงอะไรกระทำต่อวัตถุ B ในแนวระนาบอีกแล้วใช่ไหมครับ

ดังนั้น เมื่อไม่มีแรงใดกระทำต่อวัตถุในแนวราบอีกแล้ว แสดงว่าวัตถุก็จะเคลื่อนที่ไปตามความเร็วเดิมไปเรื่อยๆ 


ข้อความในข้อนี้ จึงเป็นข้อความที่ถูกต้องครับ


 

 

ข้อความ ค. ความเร็วของวัตถุ A และวัตถุ B ขณะสัมผัสพื้นมีค่าเท่ากัน

เนื่องจากวัตถุ A ตกลงไปในแนวดิ่ง ซึ่งจะมีแรงโน้มถ่วงของโลกดึงให้ลงไปหาพื้น วัตถุ A จึงเคลื่อนที่ในแนวดิ่งที่เร็วขึ้น และเร็วขึ้นไปเรื่อยๆ

ส่วนวัตถุ B นั้น ผมเคยเล่าให้ฟังแล้วว่ามีการเคลื่อนที่ทั้งแนวระนาบกับแนวดิ่ง โดยในแนวดิ่งนั้นวัตถุ B ก็ทำตัวคล้ายกับวัตถ A  สำหรับแนวระนาบนั้น วัตถุ B จะมีความเร็วคงที่ ตามแรงที่ดีดออกไปในตอนต้น เห็นไหมครับว่าทั้งวัตถุ A และวัตถุ B จะมีความเร็วในแนวดิ่งเหมือนกัน แต่วัตถุ B ยังมีความแนวในแนวระนาบเข้ามาเสริมอีก

ดังนั้น ณ จุดที่กำลังจะสัมผัสพื้น วัตถุ B จึงมีความเร็วรวมที่มากกว่าวัตถุ A ครับ

ส่วนถ้าถามว่า "ที่บอกว่ามากนั้น มากเท่าไรอ่ะ?" ก็ต้องใช้ความรู้เพิ่มเติมอีกเล็กน้อย โดยน้องๆหนูๆ จะต้องเข้าใจเรื่องของคำว่า "เวกเตอร์" ซึ่งยังไม่ต้องรู้ในตอนนี้ก็ได้ครับ


ดังนั้นที่พูดว่า "ความเร็วของวัตถุ A และวัตถุ B ขณะสัมผัสพื้นมีค่าเท่ากัน" จึงไม่ถูกต้องครับ เพราะความเร็วของ B จะมากกว่า

 

 

ข้อความ ง. วัตถุ A และวัตถุ B มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในแนวดิ่งพร้อมๆ กัน

โจทย์ได้บอกว่าปล่อยวัตถุ A ในตกอย่างอิสระในแนวดิ่ง ในขณะเดียวกันก็ดีดวัตถุ B ออกไปในแนวระนาบ ซึ่งก็ตามที่เล่าให้ฟังในข้อ ข. และ ค. แล้วนะครับ เนื่องจากเป็นการดีดวัตถุ B ไปในแนวระนาบ แรงในแนวดิ่งจึงไม่มี ก็จึงเปรียบเสือนว่าเป็นการปล่อยวัตถุให้ตกในแนวดิ่งอย่างอิสระเช่นเดียวกับวัตถุ A

ซึ่งเมื่อวัตถุใดๆก็ตาม หากตกในแนวดิ่ง ก็จะถูกแรงดึงดูดของโลกกระทำต่อวัตถุนั้น ทำให้วัตถุนั้นๆ มีความเร็วเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ วัตถุ A และวัตถุ B จึงมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในแนวดิ่งพร้อมๆ กัน


ดังนั้น ข้อความในข้อ ง. จึงถูกต้องครับ



เห็นแล้วใช่ไหมครับว่าข้อความข้างบนที่ถูกต้องนั้น มีเพียงคำตอบข้อ ข. กับ ง.

ดังนั้นคำตอบที่ถูกต้องสำหรับโจทย์ข้อนี้ก็คือ คำตอบข้อ 1. ครับผม



เพิ่มคอมเมนต์ใหม่

รหัสป้องกันความปลอดภัย
รีเฟรช