.

.

ข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.6 ปี 2560 ข้อที่ 18.

 

ข้อที่ 18.


นำขวดพลาสติกใส A B C และ D ใส่สารต่างๆ ดังรูป

เมื่อนำขวด 4 ขวดไปลอยในอ่างน้ำ ข้อใดเรียงลำดับแรงพยุงที่กระทำต่อขวดจากมากไปน้อยได้ถูกต้อง

1. A>B>C>D

2. D>B>A>C

3. B>D>A>C

4. B>C>D>A



 

ในข้อที่ 16. ที่ผ่านมา ผมได้เล่าให้ฟังไปบ้างแล้วนะครับว่า...

เมื่อได้พูดถึงแรงลอยตัวหรือแรงพยุงตัวแล้ว ก็เห็นทีจะไม่พูดถึงอาร์คิมีดิสไม่ได้ครับ

เพราะหลังจากที่ทั้งนั่งทั้งนอนอาบน้ำในอ่างอาบน้ำจนตัวแทบจะเปื่อย อาร์คิมีดิสก็ค้นพบสิ่งมัศจรรย์ทางธรรมชาติอย่างหนึ่ง

แล้วก็ประกาศอย่างก้องโลกว่า "แรงลอยตัวจะมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของวัตถุส่วนที่จมอยู่ในของเหลว" ครับพี่น้อง


อ่านทวนอย่างช้าๆ อีกทีนะครับ  แรงลอยตัวหรือแรงพยุง "จะมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของของเหลว ที่มี ปริมาตรเท่ากับปริมาตรของวัตถุส่วนที่จมอยู่ในของเหลว"

และเนื่องจาก มวลของของเหลว เท่ากับ ความหนาแน่นของของเหลว x ปริมาตรของของเหลว(ที่ถูกวัตถุแทนที่)นั้น


ดังนั้น แรงลอยตัว(FB) จึงเท่ากับ  ความหนาแน่นของของเหลว(ρf) x ปริมาตรของของเหลว(ที่ถูกวัตถุแทนที่)นั้น(Vf) x แรงโน้มถ่วงของโลก(g)

ซึ่งเขียนเป็นสูตรแบบใช้ตัวย่อว่า...

 

     FB = ρf x Vf x g

 

จากโจทย์ข้อนี้ บอกว่ามีการเอาขวดทั้ง 4 ขวดไปลอยในอ่างน้ำเหมือนกัน แสดงว่า ρf ของทั้ง 4 กรณีตามที่โจทย์ต้องการทราบนั้นล้วนแต่มีค่าเท่ากัน ส่วน g ซึ่งเป็นแรงดึงดูดของโลกนั้นเท่ากันทุกกรณีอยู่แล้วนะครับ


ดังนั้น FB จึงขึ้นอยู่กับ Vf หรือขึ้นอยู่กับปริมาตรของน้ำที่จะถูกขวดพลาสติกเข้าไปแทนที่ และเนื่องจากขวดพลาสติกทั้ง 4 ขวดมีรูปร่างเหมือนกันทุกประการ จึงพูดง่ายๆ ได้ว่าขวดใบไหนจมน้ำเยอะที่สุดก็จะแทนที่น้ำมากที่สุด ซึ่งก็คือ จะมีแรงพยุงเยอะที่สุดนั่นเอง


ดังนั้น เราต้องวิเคราะห์ให้ได้ว่า ขวดไหนหนักที่สุด?


เอ...ขวดไหนหนักที่สุดน้อ อ  อ   อ ...

พี่ป้าน้าอาหลายท่านอาจนึกสงสัยระคนไม่แน่ใจ


แต่เราทราบแน่ๆ นะครับว่าขวดที่เบาที่สุด คือขวด C และขวดที่เบารองลงมาคือขวด A

ดังนั้น คำตอบที่มีโอกาศถูกมีอยู่ 2 คำตอบคือ ไม่ข้อ 2. ก็ข้อ 3. นะครับ


เอาไงดีครับ ทีนี้...


จากประสบการณ์ เรารู้กันอยู่แล้วว่าทรายครึ่งขวดกับน้ำครึ่งขวดนั้น เมื่อเปรียบเทียบกันทรายครึ่งขวดจะหนักกว่าอย่างแน่นอน

ทีนี้ ถ้าเราเอาทรายครึ่งขวดมาใส่น้ำลงไป จะทำให้ปริมาตรรวมเพิ่มมากขึ้นกลายเป็นเกินครึ่งขวด ซึ่งหากเราอยากให้เหลือเพียงครึ่งขวดเท่าเดิม เราก็ต้องเทออกไปบางส่วนเพื่อให้เหลือครึ่งขวดตามที่ต้องการใช่ไหมครับ ซึ่งในการเทออกนั้น ทั้งน้ำทั้งทรายก็จะไหลออกไป จึงมีผลทำให้ทรายครึ่งขวดที่ไม่มีน้ำอยู่เลย หนักกว่าทรายผสมน้ำปรืมาตรครึ่งขวดครับพี่น้อง


เราจึงสรุปได้ว่า ขวดที่หนักที่สุดคือ B รองลงมาคือ D ถัดมาเป็นอันดับที่ 3 คือ A และน้อยที่สุดคือ C

นั่นก็คือ B จมมากที่สุด D ถัดลงมา แล้วก็เป็น A ส่วน C จะจมน้อยที่สุด


ดังนั้น แรงพยุงตัวในที่นี้ที่ขึ้นอยู่กับการจมของขวดแต่ละขวด จึงมีค่ามากไปน้อยเรียงลำดับเป็นไปตามคำตอบข้อที่ 3. ครับพี่น้อง



เพิ่มคอมเมนต์ใหม่

รหัสป้องกันความปลอดภัย
รีเฟรช