Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อ 9

ข้อ 9

เด็กชายพัดทดลองชั่งน้ำหนักในลิฟต์ ดังรูป 1 และ รูป 2

ถ้าลิฟต์เคลื่อนที่ขึ้นเร็วขึ้น ตาชั่งจะแสดงนำหนักของเด็กชายพัดได้ตามข้อใด

…………………………………….

เป็นไงบ้างครับ สำหรับโจทย์ข้อนี้ ลองปรึกษากันดูก่อนนะครับ แล้วเดี๋ยวมาเฉลยข้อสอบข้อนี้ด้วยกันครับ

 

 

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 8

ข้อ 8.

เมื่อนำแท่งแม่เหล็กแท่งเดียวกันเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วเข้าในขดลวดที่ต่อกับเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า ได้ผลดังตาราง

ข้อใดสรุปถูกต้อง

1. กระแสไฟฟ้ามีผลต่อจำนวนรอบของขดลวด

2. จำนวนรอบของขดลวดไม่มีผลต่อกระแสไฟฟ้า

3. ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนขดลวดมีผลต่อกระแสไฟฟ้า

4. การเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของแกนขดลวด จะทำให้กระแสไฟฟ้าน้อยลง

…………………………………

ป็นไงบ้างครับ สำหรับโจทย์ข้อนี้

ซึ่งพี่ๆหลายท่านพอเห็นโจทย์แล้วก็นึกโกรธท่านอาจารย์ผู้ออกข้อสอบว่าช่างโหดร้ายสิ้นดี เพราะเรื่องเกี่ยวกับไฟฟ้าแม่เหล็กแบบนี้เป็ฯหลีกสูตรที่พี่ๆมัธยมเค้าเรียนกัน น้องที่อยู่แค่ประถมต้นจะไปรู้เรื่องได้อย่างไร

อย่าเพิ่งโกรธขนาดนั้นเลยครับ เพราะถ้าอ่านโจทย์ดีๆ จะเห็นได้ว่าโจทย์ได้บอกผลการทดลองมาหมดเกลี้ยงแล้ว เราเพียงแค่นำผลการทดลองที่ว่านี้มาสรุปก็จะได้คำตอบแล้ว

อย่างนี้แหละครับ ที่เป็นข้อสอบในแนวการคิด-วิเคราะห์ ซึ่งบ่อยครั้งเราอาจไม่ต้องใช้ความรู้ที่นอกเหนือจากที่โจทย์บอกเลย เราก็ทำได้อบ่างสบายๆแล้วล่ะครับ

าค่อยๆดูด้วยกันนะครับ…

จากผลการทดลองตามตาราง เราจะเห็นได้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงตัวแปรอยู่ 2 ตัว คือ เส้นผ่าศูนย์กลางของแกนขดลวด กับ จำนวนรอบของขดลวด เพื่อศึกษาว่ากระแสไฟฟ้ามีการเพิ่มขึ้นหรือไม่อย่างไร

ซึ่งในเบื้องต้นนี้ น้องๆหนูๆ ก็คงบอกกันได้นะครับว่า กระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงนั้นก็คือตัวแปรตามนั่นเอง

ทีนี้ หากเรากำหนดให้ผลการทดลองรูปแรกในกรอบสีเขียวๆ เป็นการทดลองครั้งแรกเราจะพบได้ว่า…

  • จากการทดลองที่ 2 เมื่อเพิ่มรอบขดลวด กระแสไฟจะเพิ่มขึ้น
  • จากการทดลองที่ 3 เมื่อเพิ่มเส้นผ่าศูนย์กลาง กระแสไฟจะเพิ่มขึ้น
  • จากการทดลองที่ 4 เมื่อเพิ่มทั้งรอบขดลวด และเพิ่มเส้นผ่าศูนย์กลาง กระแสไฟฟ้าก็ยิ่งเพิ่มมากขึ้น

นี่ จากการทดลองเราสามารถสรุปเบื้องต้นได้แบบนี้นะครับ

ทีนี้เราก็มาดูคำตอบในแต่ละตัวเลือกกัน…

คำตอบข้อที่ 1. กระแสไฟฟ้ามีผลต่อจำนวนรอบของขดลวด

กระแสไฟฟ้าเป็นตัวแปรตามนะครับ ส่วนตัวแปรต้นคือจำนวนรอบ ดังนั้นการสรุปว่าตัวแปรตามมีผลต่อตัวแปรต้นจึงผิดนะครับ ซึ่งถ้าจะให้ถูกต้องพูดว่าจำนวนรอบมีผลต่อกระแสไฟฟ้าใช่ไหมครับ

ดังนั้น คำตอบข้อนี้จึงผิดครับ

 

คำตอบข้อที่ 2. จำนวนรอบของขดลวดไม่มีผลต่อกระแสไฟฟ้า

ผลการทดลองจะเห็นได้ว่ากระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เมื่อเราเพิ่มจำนวนรอบ คำตอบข้อนี้จึงผิดอีกเช่นกัน

 

คำตอบข้อที่ 3. ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนขดลวดมีผลต่อกระแสไฟฟ้า

คำตอบข้อนี้ถูกต้องนะครับ เพราะผลการทดลองเป็นอย่างนี้เลย

 

คำตอบข้อที่ 4. การเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของแกนขดลวด จะทำให้กระแสไฟฟ้าน้อยลง

คำตอบข้อนี้ผิดเพราะ การเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของแกนขดลวด จะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ไม่ใช่น้อยลง

 

ดังนั้น คำตอบที่ถูกต้องสำหรับโจทย์ข้อนี้ก็คือคำตอบข้อ 3. นั่นเอง

เห็นไหมครับว่าไม่ต้องใช้ความรู้ที่เกินกว่าความรู้ของน้องๆ ป.3 ซักนิดเดียววว

 

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 7

ข้อ 7. กำหนดให้ ลูกบอลกระดอนจากพื้นโดยไม่สูญเสียพลังงานและไม่คิดแรงดันอากาศ

เด็กชายเอกทดลองข้วางลูกบอลด้วยแรง F ลงในแนวดิ่ง ดังรูป 1 และทดลองปล่อยลูกบอลเดียวกัน ที่ระดับเดียวกันให้ตกลงมา ดังรูป 2

ข้อใดสรุปถูกต้อง

     1. หลังลูกบอลหลุดจากมือสักครู่ แรงที่กระทำต่อลูกบอลในรูป 1 มากกว่ารูป 2

     2. เมื่อลูกบอลตกกระทบพื้นจะกระดอนขึ้นสูงไม่เท่ากัน

     3. ลูกบอลจะตกถึงพื้นด้วยความเร็วเท่ากัน

     4. ลูกบอลใช้เวลาตกถึงพื้นเท่ากัน

………………………………………………

สำหรับน้องๆหนูๆแล้วเป็นไงครับข้อนี้ และสำหรับพี่ๆ คิดว่าน่าจะตอบข้อไหน แล้วจะอธิบายแนวคิดแบบประถมๆที่ไม่เกินความรู้มากเกินไปให้ลูกๆฟังอย่างไรดีครับ

 

ามปกติเมื่อตอนเราทำข้าวของหล่นลงพื้น เรามักจะพบข้าวของนั้นมักเป็นต้องหล่นลงทับนิ้วเท้าของเราทุกที ซึ่งแม่ๆ ก็มักจะบอก(ทำนองดุ) ว่าทำไมซุ่มซ่าม ทำไมไม่พยายามคว้าเอาไว้ ทำไมไม่ชักเท้าหนี และอีกร้อยแปดพันเก้าของคำว่าทำไม

คืองี้ครับคุณแม่ เวลาของหล่นนั้นจะตกถึงพื้นด้วยเวลาที่รวดเร็วมาก และแม่ทราบไหมครับว่าจะขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ จะหนักหรือเบาก็จะตกถึงพื้นด้วยเวลาที่เท่าๆกัน ซึ่งจังหวะนั้นเองที่น้องๆหนูๆไม่ทันจะคิดอะไรนิ้วเท้าอันน้อยๆก็ช้ำเพราะโดนกระแทกแล้วครับ

อีกอย่างนะครับ บางทีอาจจะคิดทันว่าต้องชักเท้าหนีแต่ถ้าเป็นการยืนอยู่และขาข้างนั้นกำลังเป็นขาที่รับน้ำหนัก (ผู้ใหญ่บางท่านเรียกว่า “ขาตาย”) ถ้าจะขยับขานั้นออกจะต้องถ่ายน้ำหนักไปที่ขาอีกขานึงก่อนถึงจะขยับขาขานั้นได้ ซึ่งก็มักไม่ค่อยทันเหรอครับ

อีกอย่างนะครับ มันเป็นอุบัติเหตุที่ไม่มีใครอยากให้เกิด ข้าวของตกแตกก็ซ่อมได้ ซื้อหาใหม่ได้ นิ้วเท้าที่บวมก็ทายาหาหมอก็หายได้ แต่คำบ่นของแม่ที่วนเวียนซ้ำซากที่แทงบาดลึกเข้าไปในใจลูกนั้น ซ่อมให้หายยากนะครับ

อ้าว…บ่นไปถึงไหนซะแล้ว

เรากลับมาเรื่องของของที่ตกลงสู่พื้นกันต่อดีกว่านะครับ 

ซึ่งในเบื้องต้นตามที่ผู้น้อยพูดเอาไว้ก่อนหน้านั้นว่า “ข้าวของจะขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ จะหนักหรือเบาก็จะตกถึงพื้นด้วยเวลาที่เท่าๆกัน” นั้น ผมไม่ได้พูดไปเรื่อยเปื่อยนะครับ เพราะประเด็นนี้ กาลิเลโอ นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่ของโลกได้ทำการทดลองไว้แล้วเมื่อกว่า 400 ปีมาแล้ว ซึ่งน้องๆหนูๆคงทราบกันดีอยู่แล้วนะครับว่าเป็นการทดลองที่หอเอนแห่งเมืองปิซา โดยกาลิเลโอทิ้งวัตถุที่มีน้ำหนักต่างกันลงจากจากหอเอน เพื่อพิสูจน์ว่าวัตถุที่มีน้ำหนักต่างกันจะตกถึงพื้นพร้อมกัน

ซึ่งก็เป็นจริงตามนั้น แต่ด้วยความที่ผลการทดลองนั้นขัดต่อความเชื่อดั่งเดิมของเหล่านักวิทยาศาสตร์ที่เป็นทั้งนักบวชและผู้นำจิตวิญญาณ ความเชื่อดั่งเดิมที่ว่าของหนักกว่าจะต้องตกถึงพื้นก่อนของเบากว่าก็ยังคงได้รับการเชื่อถืออยู่ต่อไปอีกนานพอสมควรเลยครับ

และพี่ๆน้องๆทราบไหมครับว่า กาลิเลโอ ได้ทำการทดลองและเขียนหนังสือเพื่อพิสูจน์เหตุการณ์อีกหลายอย่าง  ซึ่งก็ค้านกับความเชื่อเดิมๆ จนได้รับการต่อต้านจากเหล่านักบวชผู้ทรงอำนาจ และก็มาแตกหักเมื่อกาลิเลโอได้เขียนหนังสือสนับสนุนทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส (นักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่อีกคนหนึ่ง) ที่ว่าด้วยดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยจักรวาล โดยมีดาวเคราะห์ต่างๆ รวมทั้งโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ไม่ใช่โลกเป็นศูนย์กลางของทุกสิ่งอย่างที่ศาสนจักรเที่ยวบอกใครต่อใครไว้

ในท้ายที่สุดแนวคิดของผู้มีอำนาจก็เป็นเหมือนเดิมทั้งอดีตและปัจจุบัน คือผู้ที่คิดต่างก็มักถูกกำจัด กาลิเลโอจึงถูกกล่าวหาว่าเป็นคนนอกรีตและถูกจำคุก ซึ่งในภายหลังแม้จะได้รับการปล่อยตัวออกมาเพราะถูกบังคับให้ออกมาเขียนหนังสือว่าทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสนั้นไม่จริง ก็ยังถูกกักขังไว้ในบ้านหลังหนึ่งจนตลอดชีวิตเลยครับ

อ้าว…ไปเรื่องอื่นอีกแล้ว (ฮา)

งั้นสรุปกันก่อนนะครับว่า ข้าวของจะขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ จะหนักหรือเบาก็จะตกถึงพื้นด้วยเวลาที่เท่าๆกัน นะครับ ซึ่งอาจขยายความเพิ่มเติมอีกนิดนึงว่า แสดงว่าวัตถุทั้งสองนั้นจะมีความเร็วเท่ากันจึงตกถึงพื้นเวลาเดียวกัน ถ้าปล่อยออกจากมือพร้อมๆกัน

อาล่ะครับ ทีนี้น้องๆหนูๆ ก็เคยทราบกันด้วยประสบการณ์กันแล้วนะครับว่าดินสอที่หล่นจากพื้นลงมากระแทกนิ้วเท้าเรานั้น จะเจ็บมากหรือเจ็บน้อย จะขึ้นกับระยะที่หล่นว่าสูงหรือเตี้ยแค่ไหน

ถ้าหล่นลงมาจากที่สูงมากๆ เราก็จะเจ็บมาก ถ้าหล่นจากที่สูงน้อยๆเราก็จะเจ็บน้อย ซึ่งที่เป็นอย่างนี้ก็เป็นเพราะความเร็วของดินสอตอนพุ่งลงมาปักนิ้วเท้าเรานั้นมากน้อยต่างกันนั่นเอง

ซึ่งหากจะขยายความต่อไปอีกซักนิดนึง เพื่อไม่ให้งง (หรือจะทำให้งงมากกว่าเดิมหว่า ?) ที่ดินสอหล่นลงพื้นได้ก็เพราะแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูดลงมานั่นไงครับ

 แรงโน้มถ่วงของโลกที่ดึงวัตถุลงมาทำให้นั้น จะทำให้วัตถุมีความเร็วเพิ่มมากขึ้น และเพิ่มมากขึ้นตามระยะทางที่หล่นลงมา หรือพูดได้ว่าวัตถุที่ตกลงมานั้นจะตกลงมาด้วยความเร่งค่าหนึ่ง ซึ่งก็คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกนั่นเองครับ

พื่อความชัดเจนเกี่ยวกับคำว่า “ความเร่ง” ผู้น้อยใคร่ขอยกตัวอย่างให้หนูๆฟัง (ซึ่งในตอนนี้ถ้าคุณแม่ไม่นั่งฟังอยู่ด้วยก็จะดีมากๆเลยครับ)

นึกถึงการกินข้าวของเราในตอนเช้าดูซิครับ ตามปกติแล้วเราก็จะกินข้าวไปเรื่อยและดูทีวีไปเรื่อย ไม่รีบไม่ร้อนอะไร จนอาจเรียกได้ว่ามีความเร็วในการตักกินแต่ละคำคงที่มากๆ

แต่ถ้าเป็นเช้าวันไปโรงเรียนเราจะทำอย่างนี้ไม่ได้นะครับ เพราะการกินข้าวของเราจะมีเสียงของคุณแม่มาประกอบฉากอยู่ทุกสิบวินาที

แม่ซึ่งเมื่อคืนยังเป็นนางฟ้าผู้ใจดีอยู่เลย ก็กลายร่างเป็นนางยักษ์เร่งเร้าให้เรากินเร็วๆ เร็วๆ หนักเข้าก็เริ่มมาลงมือป้อนเอง

พอกินคำแรกยังไม่ทันกลืน ก็ป้อน(ยัด)คำต่อไปเข้าไปในปาก พลางพูดตามว่ารีบๆเคี้ยว รีบๆเคี้ยว มันสายแล้ว มันสายแล้ว ซึ่งความเร็วในการกินของเราก็จะเพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้น และในที่สุดก็จะกินหมดได้อย่างรวดเร็วจนไม่น่าเชื่อ 

ลักษณะอาการของแม่(ผู้กลายร่างเป็นนางยักษ์) นี่และครับคือ “ความเร่ง” ครับ

หากน้องๆหนูๆ พอจะเข้าเรื่องความเร่งดีแล้ว ก็บอกให้คุณแม่มาฟังผมเล่าให้ฟังต่อได้แล้วครับ (ฮา)

ทีนี้ เราก็เข้าใจแล้วนะครับว่าความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกจะทำให้วัตถุที่หล่นลงมีความเร็วเพิ่มมากขึ้นไปเรื่อยๆนะครับ

ทีนี้ เรามาดูรูปประกอบคำอธิบายกันซักนิดนึงนะครับ

สมมติลูกบอล A อยู่สูงจากพื้น 5 เมตร ลูกบอล B และ C อยู่สูงจากพื้น 3 เมตร

ถ้าเราปล่อยลูกบอล B ให้ตกอย่างอิสระ ความเร็วที่ตำแหน่งเริ่มต้น หรือ Vb1 จะต้องเท่ากับ 0 แล้วก็จะค่อยๆมีความเร็วมากขึ้นไปเรื่อยๆ จนมีความเร็วเป็น Vb2 ซึ่งเป็นความเร็วสุดท้ายก่อนที่จะตกถึงพื้น

ทีนี้ ถ้าเราปล่อยลูกบอล A ให้ตกอย่างอิสระ ความเร็วที่ตำแหน่งเริ่มต้น หรือ Va1ก็จะเท่ากับ 0 แล้วก็จะค่อยๆมีความเร็วเพิ่มขึ้นไปเรื่อยๆ จนถึง ณ ตำแหน่ง 3 เมตรจากพื้น ก็จะมีความเร็วเท่ากับ Va2 แล้วก็จะมีความเร็วเพิ่มขึ้นไปอีกเรื่อยๆ เป็น Va3 ซึ่งเป็นความเร็วสุดท้ายก่อนที่จะตกถึงพื้น

เมื่อเปรียบเทียบความเร็วของลูกบอล A และ B เราจะพบว่า ณ ตำแหน่ง ปลายสุดก่อนจะถึงพื้น ความเร็ว Va3 จะมากกว่า Vb2  เนื่องจาก A มีระยะการตกมากกว่า B (A 5 เมตร , B 3 เมตร)

และเมื่อเปรียบเทียบ ณ ตำแหน่ง 3 เมตรจากพื้น เราจะเห็นได้ว่า Vb1 จะมีค่าเท่ากับ 0 เพราะเป็นจุดเริ่มต้นปล่อย ในขณะที่ Va2 มีค่ามากกว่า 0 อย่างแน่นอน แสดงว่า ณ จุด 3 เมตรจากพื้นนั้น ถ้าใครมีความเร็วมากกว่า ก็จะถึงพื้นด้วยความเร็วมากกว่าด้วย

ทีนี้ สำหรับลูกบอล C ที่อยู่ตำแหน่งสูงเท่ากับ B เราจะไม่ปล่อยให้ตกแบบอิสระแล้วครับ แต่เราจะขว้างลงไปด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วของ A ที่จุด 3 เมตร ดังนั้นค่า Vc1 ของ C ในจุดเริ่มต้นจะไม่เท่ากับ 0 แล้วนะครับ ซึ่งเมื่อเราทำอย่างนี้ ความเร็ว ณ จุดก่อนถึงพื้นของ C ก็ย่อมเท่ากับความเร็วของ A ที่จุดก่อนถึงพื้น ซึ่งจะมากกว่าความเร็วของ B อย่างแน่นอนใช่ไหมครับ

ดังนั้น เราก็สรุปได้ว่า ถ้าเราขว้างลูกบอลลงพื้น ลูกบอลก็จะถึงพื้นด้วยความเร็วที่มากกว่าการตกแบบอิสระ ซึ่งการที่ความเร็วมากกว่าก็ย่อมต้องใช้เวลาที่น้อยกว่าด้วยนะครับ

อธิบายอย่างนี้คงไม่งงนะครับพี่น้องงงง

ทีนี้เรามาต่อกันที่ เมื่อลูกบอลตกถึงพื้นแล้วจะเกิดอะไรขึ้นบ้าง ซึ่งอันนี้เราไม่ต้องคิดอะไรมากเลยใช่ไหมครับเพราะเราน่าจะมีประสบการณ์ตรงจากการเล่นขว้างลูกปิงปองกันมาบ้างแล้วว่า ถ้าเราออกแรงขว้างลูกปิงปองอย่างแรง ลูกปิงปองก็จะวิ่งไปกระทบพื้นด้วยความเร็วสูง แล้วก็จะกระดอนขึ้นด้วยความเร็วสูงด้วย และไม่ต้องสงสับเลยใช่ไหมครับว่าลูกปิงปองจะกระดอนขึ้นด้วยระยะที่สูงมากอีกด้วย

มาถึงตอนนี้ เราก็น่าจะทำข้อสอบข้อนี้ได้แล้วใช่ไหมครับ

อย่าลืมนะครับ โจทย์กำหนดให้ ลูกบอลกระดอนจากพื้นโดยไม่สูญเสียพลังงานและไม่คิดแรงดันอากาศ ซึ่งหมายถึงว่าตอนลูกบอลเคลื่อนที่จะไม่มีความต้านทานของอากาศที่อาจทำให้ลูกบอลช้าลง และวิ่งกระแทกพื้นด้วยความเร็วเท่าไรก็กระดอนขึ้นด้วยความเร็วเท่านั้นนะครับ

โจทย์บอกว่า “เด็กชายเอกทดลองข้วางลูกบอลด้วยแรง F ลงในแนวดิ่ง ดังรูป 1 และทดลองปล่อยลูกบอลเดียวกัน ที่ระดับเดียวกันให้ตกลงมา”

ข้อใดสรุปถูกต้อง

 

คำตอบข้อที่ 1. หลังลูกบอลหลุดจากมือสักครู่ แรงที่กระทำต่อลูกบอลในรูป 1 มากกว่ารูป 2

อ้าว…เรื่องนี้ยังไม่ได้อธิบายให้ฟังใช่ไหมครับ

งั้นยกตัวอย่างง่ายๆ ให้ดูนะครับ เวลาเราเข็นรถให้เคลื่อนที่เรามีวิธีทำอยู่ 2 วิธี วิธีแรกคือการออกแรงเข็นแบบเดินเข็นตามรถไปเรื่อยๆให้เคลื่อนไปข้างหน้า ถ้าอย่างนี้เป็นการออกแรงอย่างต่อเนื่องนะครับ ดังนั้นในทุกระยะที่รถเคลื่อนไปก็ยังคงมีแรงของเราที่ดันไว้อยู่ตลอด

ส่วนการเข็นรถอีกวิธีคือการเข็นแบบผลักออกไปเลย ซึ่งรถก็จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า แล้วจะค่อยๆช้าลงเพราะเราไม่ได้ตามไปผลักตลอด ซึ่งก็คือมีแรงกระทำต่อรถเฉพาะในตอนแรกตอนเดียวเท่านั้น

ดังนั้นการขว้างลูกบอลลงพื้น แรงที่กระทำต่อลูกบอลก็จะมีในครั้งแรกครั้งเดียว พอหลุดมือไปแล้วแรงของเราก็ไม่ได้กระทำอีกต่อไปแล้ว ดังนั้น ณ จุดหลังจากลูกบอลหลุดจากมือแรงก็จึงเป็นศูนย์

ส่วนการปล่อยให้ลูกบอลหลุดจากมือตกลงพื้นเฉยๆ อันนี้เราก็คงทราบกันดีอยู่แล้วนะครับว่า เมื่อเราไม่ได้ออกแรง แรงกระทำที่ลูกบอลก็ย่อมเป็นศูนย์นะครับ

ดังนั้น ข้อความที่ว่า “หลังลูกบอลหลุดจากมือสักครู่ แรงที่กระทำต่อลูกบอลในรูป 1 มากกว่ารูป 2” จึงไม่ถูกต้องครับ จริงๆแล้วต้องเป็นศูนย์ทั้งคู่นะครับ

 

คำตอบข้อที่ 2. เมื่อลูกบอลตกกระทบพื้นจะกระดอนขึ้นสูงไม่เท่ากัน

อันนี้ใช่เลยนะครับ เพราะเมื่อเราขว้างลูกบอลลง ลูกบอลก็ย่อมต้องเคลื่อนที่เร็ว เมื่อกระทบถูกพื้นก็ย่อมต้องกระดอนกลับด้วยความเร็ว ดังนั้นก็จะกระดอนสูงกว่าลูกที่ปล่อยให้ตกเฉยๆ

 

คำตอบข้อที่ 3. ลูกบอลจะตกถึงพื้นด้วยความเร็วเท่ากัน

เมื่อเราขว้างลูกบอลลง ลูกบอลก็ย่อมต้องเคลื่อนที่เร็ว ณ จุดจะตกลงถึงพื้นก็ย่อมต้องเร็วกว่าลูกที่ปล่อยให้หล่นเฉยๆ การพูดว่าจะมีความเร็วเท่ากันจึงผิดนะครับ

 

คำตอบข้อที่ 4. ลูกบอลใช้เวลาตกถึงพื้นเท่ากัน

เมื่อเราขว้างลูกบอลลง ลูกบอลก็ย่อมต้องเคลื่อนที่เร็ว ดังนั้น ณ จุดจะตกลงถึงพื้นก็ย่อมต้องเร็วกว่าลูกที่ปล่อยให้หล่นเฉยๆ ซึ่งเมื่อเคลื่อนที่เร็วกว่าก็ย่อมต้องใช้เวลาน้อยกว่า การพูดว่าจะใช้เวลาตกถึงพื้นเท่ากันจึงเป็นคำพูดที่ไม่ถูกต้องนะครับ

ดังนั้น คำตอบที่ถูกต้องก็ต้องเป็นคำตอบข้อที่ 2. ครับพี่น้องงง

 

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 6

ข้อ 6.

วัตถุเบาสองก้อน A และ B แขวนไว้ด้วยเชือกเบาและถูกกั้นด้วยแผ่นฉนวนไฟฟ้า ดังรูป 1 นำแท่งแก้วไปขัดถูกับผ้าไหมแล้วมาแตะวัตถุ B ดังรูป 2 ทำให้วัตถุ A และวัตถุ B แยกออกจากกัน ดังรูป 3

ข้อใดสรุปถูกต้อง

     1. ก่อนแตะ วัตถุ A และ B ไม่มีประจุไฟฟ้า

     2. ก่อนแตะ วัตถุ A และ B มีประจุเหมือนกัน

     3. แท่งแก้วหลังขัดถูกับผ้าไหมแต่ยังไม่ไปแตะวัตถุ B มีประจุชนิดเดียวกับวัตถุ B ในรูป 3

     4. แท่งแก้วหลังขัดถูกับผ้าไหมแต่ยังไม่ไปแตะวัตถุ B มีประจุชนิดตรงข้ามกับวัตถุ A ในรูป 3

…………………………………..

สำหรับข้อสอบข้อนี้นั้น ผู้น้อยคนนี้ใคร่ขออธิบายความรู้ที่เกี่ยวข้องเล็กๆน้อยซักนิดนึงก่อนนะครับ โดยหวังใจไว้ว่าเมื่ออ่านความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเรื่องนี้แล้ว น้องๆก็จะสามารถทำข้อสอบทำนองนี้ได้ทั้งหมดเลย (นั่น…ว่าไปนั่น)

 

ความรู้ข้อที่ 1 : ไฟฟ้าสถิต

ไฟฟ้ามี 2 ประเภทนะครับก็คือไฟฟ้ากระแสกับไฟฟ้าสถิต ซึ่งไฟฟ้ากระแสคือการไหลของอิเล็กตรอนภายในตัวนำไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โดยสำหรับข้อนี้ขอข้ามการอธิบายเรื่องของไฟฟ้ากระแสไปก่อนนะครับ ไม่งั้นคงเฉลยไม่จบตามเวลาที่ควรจะเป็นโดยเด็ดขาด

ส่วนไฟฟ้าสถิตนั้น เรามาเริ่มกันอย่างนี้ก่อนนะครับ…

ตามปกติแล้ววัตถุทุกชนิดมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าครับ ซึ่งก็คือจะมีปริมาณของประจุบวกและประจุลบอย่างละเท่า ๆ กัน แต่ประจุไฟฟ้าตามที่ว่านี้จะมีการเพิ่มหรือลดได้เนื่องจากการขัดถู หรือสัมผัสกันระหว่างวัตถุครับ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัตถุที่ไม่นำไฟฟ้าที่เรียกกันว่า “ฉนวน” ถ้ามีการขัดถูหรือสัมผัสกัน จะทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้าเป็นผลให้เกิดความไม่สมดุลของจำนวนประจุบวกและประจุลบในวัตถุนั้นๆ

ความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้านี่แหละครับคือ “ไฟฟ้าสถิต” ครับ โดยถ้ามีจำนวนประจุบวกมากกว่าลบ วัตถุนั้นก็จะแสดงอำนาจทางไฟฟ้าเป็นบวก แต่ถ้ามีประจุลบมากกว่า วัตถุนั้นก็จะแสดงอำนาจทางไฟฟ้าเป้นลบครับ

 

ความรู้ข้อที่ 2 : ไฟฟ้าสถิตทำให้วัตถุดูดหรือผลักกัน

ประจุไฟฟ้าที่เหมือนกันจะผลักกัน และประจุไฟฟ้าที่ต่างกันจะดูดกันครับ ดังนั้นถ้าในวัตถุ A ที่มีประจุลบจำนวนมาก ก็จะดูดกับวัตถุ B ถ้าวัตถุ B นั้นมีประจุบวกเป็นจำนวนมาก และในทางตรงข้ามถ้ามีการผลักกันก็แสดงว่าวัตถุ B นั้นต้องมีประจุเหมือนกับวัตถุ A ซึ่งในที่นี้ B ก็จะเป็นวัตถุที่มีประจุลบเป็นจำนวนมากนั่นเอง ซึ่งหากอ่านแล้วงงๆ ก็ลองดูรูปประกอบไปด้วยนะครับ

จากรูปที่ 1 ทรงกลม 2 ลูก ต่างก็มีความเป็นกลางทางไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่ดูดและไม่ผลักกัน

รูปที่ 2 ทรงกลมต่างก็มีประจุเป็นลบทั้งคู่ อย่างงี้ก็จะผลักกัน

รูปที่ 3 ทรงกลมต่างก็มีประจุบวกทั้งคู่ อย่างนี้ก็จะผลักกันเช่นเดียวกันครับ

รูปที่ 4 ทรงกลมมีประจุที่ตรงกันข้ามกัน อย่างงี้ก็จะดูดกันอย่างแน่นอนเลยใช่ไหมครับ

รูปที่ 5 ทรงกลมนึงมีประจุลบ อีกทรงกลมนึงเป็นกลาง อย่างนี้ก็จะดูดกันนะครับ

รูปที่ 6 ทรงกลมนึงมีประจุบวก อีกทรงกลมนึงเป็นกลาง อย่างนี้ก็จะดูดกันเช่นเดียวกันนะครับ

 

ความรู้ข้อที่ 3 : ประจุไฟฟ้าสามารถถ่ายเทไปมาได้

เมื่อวัตถุต่างๆมาสัมผัสกัน ประจุไฟฟ้าที่อยู่ในวัตถุนั้นก็จะมีการถ่ายเทกันไปมาทั้งนี้เพื่อพยายามให้เกิดความสมดุลทางไฟฟ้าอีกครั้งหนึ่ง โดยเฉพาะถ้าเป็นการสัมผัสกับวัตถุที่เป็นตัวนำทางไฟฟ้าก็ยิ่งจะมีการถ่ายเทง่ายขึ้นด้วย

การถ่ายเทของประจุนี้ ถ้ามีจำนวนมากๆ อาจก่อให้เกิดประกายไฟขึ้นมาได้เลยนะครับ หรือถ้ามีจำนวนไม่มากนักก็อาจก่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรามักจะเจออยู่ทุกบ่อยก็คือการรู้สึกเหมือนถูกไฟช็อตขณะจับโลหะเช่นการจับลูกบิดประตูนั่นไงครับ

เหตุการณ์อย่างนี้ มักจะเกิดในหน้าหนาวหรือในห้องแอร์นะครับ ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าในหน้าหนาวหรือในห้องแอร์นั้นความชื้น(หรือไอน้ำ)ในอากาศจะต่ำ ไอน้ำในอากาศจึงไม่ได้ทำหน้าที่เป็นตัวกลางให้ไฟฟ้าไหลออกไปจากตัวเราได้ จึงทำให้ไฟฟ้าสถิตที่อยู่ที่ตัวเราไม่สามารถถ่ายเทออกไฟได้ ไฟฟ้าสถิตจึงสะสมอยู่ที่ตัวเรามากขึ้นมากขึ้น จนเมื่อเราเอื้อมมือไปจับลูกบิดประตู ประจุไฟฟ้าก็จะเกิดการถ่ายเทอย่างรวดเร็วจนเรารู้สึกว่าถูกไฟดูดจนสะดุ้งนั่นไงครับ

 

ทีนี้เรามาดูโจทย์ข้อนี้กันนะครับ

โจทย์บอกว่า “วัตถุเบาสองก้อน A และ B แขวนไว้ด้วยเชือกเบาและถูกกั้นด้วยแผ่นฉนวนไฟฟ้า ดังรูป 1”

จากรูปที่ 1 วัตถุเบาแขวนไว้ด้วยเชือกที่ออกมาจากจุดเดียวกัน ซึ่งการแขวนออกมาจากจุดเดียวกันอย่างนี้ วัตถุเบา A และ B อาจแปะอยู่ติดกันได้หลายกรณี ดังนี้นะครับ



รูปที่ 1 แปะะติดกันด้วยแรงโน้มถ่วงของโลกโดยที่ทั้งคู่อาจไม่มีอำนาจทางไฟฟ้าสถิตเลย (เป็นกลาง)
รูปที่ 2 และ 3 คือก็อาจแปะติดกันด้วยแรงทางไฟฟ้าสถิตก็ได้ โดยแต่ละลูกมีอำนาจทางไฟฟ้าสถิตที่ตรงข้ามกัน เช่น A เป็นบวก B เป็นลบ หรือ A เป็นลบ และ B เป็นบวกก็ได้



รูปที่ 4, 5, 6 และ 7 คือก็อาจแปะติดกันด้วยแรงทางไฟฟ้าสถิตก็ได้ โดยมีอยู่ลูกหนึ่งที่มีอำนาจทางไฟฟ้าสถิต ส่วนอีกลูกที่เหลือเป็นกลาง อย่างนี้ก็จะดูดกันได้เช่นเดียวกัน

เป็นไงครับ การแปะติดกันเกิดขึ้นด้วยหลายกรณีมากเลยนะครับ

และโจทย์ยังบอกอีกว่า ระหว่างวัตถุเบานั้นคั่นด้วยฉนวน เป็นการบอกเอาไว้ก่อนว่าถ้าวัตถุ A กับ B มีประจุ ก็จะไม่มีการถ่ายเทประจูระหว่างกันเพราะมีแผ่นฉนวนนี้กั้นอยู่

 

ทีนี้โจทย์ก็บอกว่า “นำแท่งแก้วไปขัดถูกับผ้าไหม”

การนำแท่งแก้วไปถูกับผ้าไหมเป็นการก่อให้เกิดไฟฟ้าสถิตขึ้นใช่ไหมครับ ดังนั้นถึงแม้เราจะไม่ทราบว่าแท่งแก้วเมื่อขัดถูกับผ้าไหมแล้ว ใครจะมีประจุบวก ใครจะมีประจุลบก็ไม่เป็นไร อย่างน้อยเราก็ได้รู้แน่ๆแล้วว่าตอนนี้แท่งแก้วมีประจุอย่างใดอย่างหนึ่งอย่างแน่นอนครับ

ส่วนหากมีความสงสัยว่าเอาอะไรไปขัดถูกับอะไรจะได้ประจุแบบไหนบ้าง อาจสามารถหาอ่านได้ในหนังสือวิทยาศาสตร์ทั่วไปได้เลยนะครับ

พอเราเอาแท่งแก้วที่มีประจุมาสัมผัสกับวัตถุทรงกลม ประจุจากแท่งแก้วก็จะถ่ายเทไปยังทรงกลม ถึงตอนนี้ทรงกลมที่ถูกแตะก็จะมีประจุแบบเดียวกับแท่งแก้วแล้วนะครับ

ดังนั้น เมื่ออ่านมาถึงตรงนี้ พ่อแม่พี่น้องบางท่านก็อาจจะกระซิบกันดังๆว่า ถ้างั้น ก็ไม่ต้องไปคิดอะไรให้มากความ เรามาตอบกันไปเลยดีกว่าว่าคำตอบที่ถูกต้องก็ต้องเป็นคำตอบข้อ 3. ที่พูดว่า “แท่งแก้วหลังขัดถูกับผ้าไหมแต่ยังไม่ไปแตะวัตถุ B มีประจุชนิดเดียวกับวัตถุ B ในรูป 3” อย่างแน่นอน

ครับพี่ ถ้าจะสรุปว่างั้นก็คงได้ แต่ผู้น้อยคนนี้ใคร่ขอเฉลยจนจบต่อก่อนนะครับ…

ในเบื้องต้นนั้น B ในรูปที่ 3 ที่จะผลักกับ A ได้ ก็ต่อเมื่อ B ในรูปที่ 3 ต้องมีประจุเหมือนกับ A 

ดังนั้น เหตุการณ์ที่ B จะกางออกแบบ ในรูปที่ 3 และแปะติดกับ A แบบในรูปที่ 1 จะมีอยู่ 4 สถานะการณ์ตามรูปข้างบนนี้ โดยพระเอกที่จะทำให้ B มีประจุแบบไหนก็คือแท่งแก้วที่ขัดถูกับผ้าไหมมาแล้ว ซึ่งถ้าแท่งแก้วเป็นบวกเมื่อสัมผัสกับ B ก็จะทำให้ B เป็นบวกด้วย หรือถ้าแท่งแก้วเป็นลบ(*)เมื่อสัมผัสกับ B ก็จะทำให้ B เป็นลบด้วย

หมายเหตุ (*) : สมมติว่าเราไม่ทราบว่าแท่งแก้วจะเป็นประจุบวกหรือลบนะครับ

 

ทีนี้เราก็ไปดูคำตอบในแต่ละตัวเลือกกันนะครับ

 

คำตอบข้อที่ 1. ก่อนแตะ วัตถุ A และ B ไม่มีประจุไฟฟ้า

เป็นคำตอบที่ผิดนะครับ เพราะถ้า A ไม่มีประจุ (หรือเรียกว่าเป็นกลาง) ก็ไม่มีทางที่จะผลักกับ B แบบรูปที่ 3 ได้

 

คำตอบข้อที่ 2. ก่อนแตะ วัตถุ A และ B มีประจุเหมือนกัน

เป็นคำตอบที่ผิดนะครับ เพราะถ้าประจุเหมือนกัน A กับ B ในรูปที่ 1 จะต้องผลักกันกางออกมาไม่ใช่แปะติดกันอย่างในรูป

 

คำตอบข้อที่ 3. แท่งแก้วหลังขัดถูกับผ้าไหมแต่ยังไม่ไปแตะวัตถุ B มีประจุชนิดเดียวกับวัตถุ B ในรูป 3

เป็นคำตอบที่ถูกครับ เพราะแท่งแก้วเมื่อสัมผัสกับ B ประจุจากแท่งแก้วก็จะถ่ายให้ B ทำให้ B ในรูปที่ 3 มีประจุเช่นเดียวกับแท่งแก้ว

 

คำตอบข้อที่ 4. แท่งแก้วหลังขัดถูกับผ้าไหมแต่ยังไม่ไปแตะวัตถุ B มีประจุชนิดตรงข้ามกับวัตถุ A ในรูป 3

เป็นคำตอบที่ผิดครับ เพราะถ้าแท่งแก้วมีประจุตรงข้ามกับ A ก็จะทำให้ B ในรูปที่ 3 มีประจุตรงข้ามกับ A ด้วย ซึ่งถ้า A กับ B มีประจุตรงข้ามกัน ก็จะดูดแปะติดกัน ไม่ใช่กางออกแบบรูปที่ 3 ครับ

 

ดังนั้น เราก็สรุปว่า คำตอบข้อที่ 3 เป็นคำตอบที่ถูกต้องที่สุดนะครับ

 

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 5

ข้อ 5.

ต๋องกับเรย์ซ้อมแทงสุกเกอร์ลูกสีขาวจากจุด A ไปชนลูกสนุกเกอร์สีดำที่จุด B โดยลูกสีขาวเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรง ดังรูป

ถ้าลูกสีขาวของเรย์ใช้เวลาในการเคลื่อนที่ไปชนลูกสีดำน้อยกว่าลูกสีขาวของต๋อง ข้อใดสรุปได้ถูกต้อง

     1) ต๋องออกแรงน้อยกว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

     2) เรย์ออกแรงมากกว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

     3) ลูกสีขาวของต๋องเคลื่อนที่เร็วกว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

     4) ลูกสีขาวของเรย์เคลื่อนที่ช้ากว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

………………………

ป็นบ้างครับ สำรับโจทย์ข้อนี้…

เมื่อพูดถึงเรื่องของสนุกเกอร์นั้น ในสมัยก่อนนู้นนนน สนุกเกอร์ถือเป็นสิ่งที่ไม่น่าพึงประสงค์มากนักของพ่อแม่และครูบาอาจารย์

ถ้าจะเรียกว่าโต๊ะสนุกนั้นเป็นสถานที่อโคจร และเป็นสิ่งต้องห้ามสำหรับสุจริตชนทั้งหลายเลยก็ว่าได้ครับ

เพราะในอดีตนั้น สนุกเกอร์ เป็นเกมของการพนันของเหล่าเซียนน้อยใหญ่ทั้งหลาย ซึ่งเมื่อมีการพนันก็ย่อมมีการทะเลาะวิวาทต่อยตีกันบ้างอยู่เป็นธรรมดา

คุณแม่ๆ จึงสั่งห้ามโดยเด็ดขาดมิให้ลูกๆเฉียดกรายเข้าไปใกล้โต๊ะสนุกเกอร์โดยเด็ดขาด ซึ่งคำสั่งนี้เหมารวมไปถึงคุณพ่อบ้านทั้งหลายด้วยครับพี่น้อง

มาจนกระทั่งวันหนึ่ง มีเซียนสนุกเกอร์ฝีมือดีได้จุติขึ้นมาในสยามประเทศแห่งนี้ ซึ่งเขาคนนี้แหละครับ ที่นำพาให้สนุกเกอร์สามารถออกมาจากมุมมองด้านมืดของผู้คนทั้งหลาย และได้รับการยอมรับว่าเป็นเกมกีฬาชนิดหนึ่ง ถึงขนาดว่าทีวีช่อง 7 สี มีการถ่ายทอดสดการแข่งขันมาให้ชมกันถึงบ้านเลยครับ ซึ่งคิดดูซิครับว่าสนุกเกอร์ในยุดเฟื่องฟูนั้น ได้รับการยอมรับในวงกว้างขนาดไหน

เซียนคนที่ว่านี้คือ “ต๋อง ศิษย์ฉ่อย” หรือมีชื่อจริงว่า วัฒนา ภู่โอบอ้อม หรือในชื่อภาษาฝรั่งว่า เจมส์ วัฒนา (James Wattana)  โดยในยุครุ่งเรืองสุดขีดนั้น เค้าอยู่ในอันดับ 3 ของโลกเลยนะครับ 

ลีลาการแทงสนุกของต๋องที่ได้รับฉายาจากฝรั่งว่าเป็น The Thai Tornado นั้น มีทั้งความดุดัน ว่องไว และกล้าได้กล้าเสีย จนเป็นเสน่ห์อย่างหนึ่งที่ทำให้ผู้คนทั่วโลกต่างก็เฝ้าติดตามการแข่งขันของเขา

ดังไม่ดัง ก็เอาเป็นว่าในสมัยนั้นถ้าคืนไหนมีการถ่ายทอดสด ผู้คนจำนวนมากทั้งชายทั้งหญิงต่างก็ตั้งตารอดู ต๋อง ศิษย์ฉ่อย กันเกือบครึ่งค่อนประเทศ และบทสนทนาในวันรุ่งขึ้นจะต้องมีเรื่องของต๋องคนนี้อยู่ในหัวข้อการสนทนานั้นๆอย่างแน่นอน

และแล้วกีฬาที่ถูกมองเห็นแต่ด้านมืด ก็ถูกนักการเมืองบางคนที่ชอบเกาะกระแสความนิยม พยายามผลักดันให้มีการเปิดการเรียนการสอนในโรงเรียนเลยนะครับ

แต่ก็นับเป็นโชคดีของเด็กๆ ที่จนแล้วจนรอดสนุกเกอร์ไม่ถูกบรรจุเข้าไปในหลักสูตรการเรียนการสอนครับพี่น้อง

นั่น โม้ไปไกลอีกแล้ว…

กลับเข้ามาเรื่องของวิทยาศาสตร์กันดีกว่านะครับ

ามหลักการแล้วเวลาสิ่งของวิ่งเข้าไปชนกับอีกสิ่งหนึ่ง จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานขึ้นครับ ลูกสนุกเกอร์ก็เช่นเดียวกัน เมื่อลูกขาววิ่งไปกระทบลูกดำ ลูกดำก็จะเคลื่อนออกไปซึ่งจะเคลื่อนด้วยความเร็วมากน้อยแค่ไหนก็ขึ้นอยู่กับความเร็วของลูกขาวที่วิ่งเข้ามาชน

โจทย์บอกว่า ถ้าลูกสีขาวของเรย์ใช้เวลาในการเคลื่อนที่ไปชนลูกสีดำน้อยกว่าลูกสีขาวของต๋อง ข้อใดสรุปได้ถูกต้อง

ในเบื้องต้นนั้น ที่โจทย์บอกว่าลูกสีขาวของเรย์ใช้เวลาในการเคลื่อนที่ไปชนลูกสีดำน้อยกว่าลูกสีขาวของต๋อง แสดงว่าลูกสีขาวของเรย์วิ่งด้วยความเร็วมากกว่าของต๋องใช่ไหมครับ เพราะถ้าวิ่งเร็วกว่าก็ต้องใช้เวลาน้อยกว่านั่นเองครับ

ทีนี้ การที่ลูกขาวของเรย์จะวิ่งเร็วกว่าได้นั้น ต้องเกิดจากการที่เรย์ออกแรงแทงลูกสนุกด้วยแรงที่มากกว่าต๋องนะครับ

ดังนั้นเรามาสรุปเบื้องต้นกันก่อนนะครับว่า เรย์ออกแรงมากกว่า และลูกขาววิ่งเร็วกว่า และเมื่อวิ่งไปกระแทกลูกดำ ลูกดำก็จะต้องเคลื่อนที่เร็วกว่าลูกดำของต๋องครับ

คราวนี้เราก็ไปดูตัวเลือกคำตอบแต่ละข้อกัน

คำตอบข้อที่ 1) ต๋องออกแรงน้อยกว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

ข้อนี้ถูกต้องนะครับเพราะ ต๋องออกแรงน้อยกว่า ลูกขาวก็เคลื่อนช้ากว่า พอกระแทกลูกดำ ก็ทำให้ลูกดำเคลื่อนช้ากว่า ซึ่งก็มีผลทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

คำตอบข้อที่ 2) เรย์ออกแรงมากกว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

ข้อนี้ผิดใช่ไหมครับ เพราะถ้าเรย์ออกแรงมาก ลูกขาวก็ต้องเคลื่อนเร็ว พอชนแล้วลูกดำก็ต้องเคลื่อนเร็วกว่า ระยะทางที่ลูกดำวิ่งไปก็ต้องมากกว่า

คำตอบข้อที่ 3) ลูกสีขาวของต๋องเคลื่อนที่เร็วกว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

ข้อนี้ก็ผิดนะครับ เพราะโจทย์บอกว่าเรย์ออกแรงมากกว่า ลูกขาวก็ต้องวิ่งเร็วกว่าลูกขาวของต๋อง ไม่ใช่ของต๋องเร็วกว่านะครับ

คำตอบข้อ 4) ลูกสีขาวของเรย์เคลื่อนที่ช้ากว่า ทำให้ลูกสีดำเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า

ข้อนี้ก็ผิดนะครับ เพราะโจทย์บอกว่าเรย์ออกแรงมากกว่า ลูกขาวก็ต้องวิ่งเร็วกว่าลูกขาวของต๋อง ไม่ใช่วิ่งกว่านะครับ

 

ดังนั้นคำตอบข้อที่ถูกต้เองที่สุดก็คือคำตอบข้อที่ 1 ครับ

 

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 4

ข้อที่ 4.

นำตาชั่งสปริง มาชั่งทุเรียนและแตงโมได้ผล ดังรูป 1

พิจารณาคานสมดุลดังรูป 2 เมื่อนำทุเรียน 1 ผล และแตงโม 1 ผลใส่ลงในตะกร้าที่วางอยู่บนคานคนละด้าน พบว่าคานเอียงไปด้านหนึ่ง

ถ้ามีส้มโอหนักลูกละ 5 นิวตัน และมะพร้าวหนักลูกละ 10 นิวตัน นักเรียนจะเลือกวางส้มโอหรือมะพร้าวลงในตะกร้าใบใดเพื่อให้คานสมดุล

1.วางส้มโอ 1 ลูก ฝั่งเดียวกับทุเรียน

2. วางส้มโอ 2 ลูก ฝั่งเดียวกับแตงโม

3. วางมะพร้าว 1 ลูก ฝั่งเดียวกับทุเรียน

4. วางมะพร้าว 2 ลูก ฝั่งเดียวกับแตงโม

เป็นไงบ้างครับสำหรับโจทย์ข้อนี้ จะว่ายากก็ไม่ใช่ จะว่าง่ายก็ไม่เชิงใช่ไหมครับ?

 

ความรู้ข้อที่ 1 : น้ำหนักกับมวลคือเรื่องเดียวกันที่แตกต่างกัน

ใช่แล้วครับ ที่จั่วหัวไว้นั้นไม่ได้ตั้งใจเขียนให้อ่านแล้วงง แต่ตั้งใจบอกอย่างนี้จริงๆว่าน้ำหนักกับมวลนั้นคือเรื่องเดียวกันแต่แตกต่างกันครับ

ริ่มกันที่มวลก่อนก็แล้วกันนะครับ…

มวลคือเนื้อสารของวัตถุ ที่ไม่ว่าจะอยู่ที่ไหนก็จะคงที่อยู่อย่างนั้น (ถ้าไม่มีใครไปเปลี่ยนสภาพของเนื้อสารนั้นซะก่อนนะครับ) เช่นไม่ว่าจะอยู่บนโลก บนดวงจันทร์ บนดาวอังคาร หรือในอวกาศ มวลก็จะคงที่อยู่เสมอ ไม่เพิ่ม ไม่ลดแต่อย่างใด

มวลมีหน่วยนับหลากหลายหน่วย แต่ถ้าจะเอาที่เป็นมาตรฐานที่ใช้กันในวิชาวิทยาศาตร์ก็คือหน่วยที่เป็นกิโลกรัมครับ

เป็นไงครับ เรื่องของมวลเป็นอะไรที่เข้าใจง่ายๆอย่างนี้นั่นแหละครับ

ทีนี้ ก็มาต่อกันที่เรื่องของน้ำหนักครับ…

น้ำหนักคือแรงที่อยู่กับวัตถุที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงครับ ดังนั้นตัวเราเมื่ออยู่บนโลกก็จะมีน้ำหนักขนาดนึง พอไปอยู่บนดวงจันทร์ก็จะมีน้ำหนักอีกขนาดนึง ซึ่งนั่นเป็นเพราะแรงโน้มถ่วงของโลกกับดวงจันทร์นั้น ไม่เท่ากันนั่นเองครับ

หากพูดให้เป็นภาษาวิทยาศาสตร์แบบคณิตศาสตร์ น้ำหนักจะเท่ากับ มวล x แรงโน้มถ่วงครับ หรือเขียนได้เป็นสูตรว่า w = m x g เมื่อ w คือน้ำหนัก , m คือมวล และ g คือแรงโน้มถ่วงครับ

แรงโน้มถ่วงของโลกเราจะมีค่าเท่ากับ 9.81 m/s2 ครับ ซึ่งเพื่อให้ง่ายในการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์เบื้องต้น จึงมักกำหนดให้แรงโน้มถว่งมีค่าเท่ากับ 9.8 หรือไม่งั้นก็เป็น 10 m/s2 ไปเลยครับ

อนึ่ง น้ำหนัก (w) จะมีหน่วยเป็นนิวตัน (N) นะครับ

เมื่ออ่านมาถึงตรงนี้แล้ว พี่ๆ บางท่านอาจนึกถึงหนังเกี่ยวกับอวกาศชื่อดังหลายๆเรื่องที่พระเอกมักจะมีเหตุให้ต้องออกไปลอยเท้งเต้งอยู่นอกยานอวกาศเสมอๆ ซึ่งก็ไม่ใช่อื่นใดหรอกครับ เมื่อในอวกาศไม่มีแรงโน้มถ่วงใดๆ (หรือพูดได้ว่าแรงโน้มถ่วงเท่ากับ 0 ) ดังนั้น อาจอธิบายโดยการคำนวณว่าในอวกาศจะมีน้ำหนักเท่าใด โดย…

เมื่อ w = mg  และเมื่อแรงโน้มถ่วงไม่มี ก็คือ  g = 0

ดังนั้น w = m x 0 = 0 ซึ่งก็คือการไม่น้ำหนักนั่นเอง

นั่นแหละครับ ที่ทำให้พระเอกสุดหล่อของเราลอยเท้งเต้งอยู่ในอวกาศได้โดยไม่ได้ตกหล่นไปไหน ก็เพราะเค้าอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักนั่นเองครับ

เมื่อเราทราบค่าของแรงโน้มถ่วงของโลก(ที่มีค่าเท่ากับ 9.81 m/s2 หรือ 10) แล้ว ทีนี้เมื่อเราทราบค่าของมวล เราก็สามารถคำนวณน้ำหนักของตัวเราและพ่อแม่พี่น้องรวมทั้งเพื่อนๆ ได้เลยใช่ไหมครับ

เช่นหากตัวเรามีมวล 50 กิโลกรัม เราก็จะมีน้ำหนักเท่ากับ 50 x 10 = 500 นิวตันครับ (เมื่อชั่งอยู่บนโลก)

 

ความรู็ข้อที่ 2 : เครื่องชั่งสปริง คือเครื่องชั่งน้ำหนักหรือเครื่องชั่งมวล

ว่ากันตามหลักการแล้ว เมื่อเราขึ้นไปยืนอยู่บนเครื่องชั่งแบบสปริง แรงโน้มถ่วงของโลกจะออกแรงดูดตัวเรา ทำให้น้ำหนักของเรากดลงบนเครื่องชั่ง ดังนั้นว่ากันตามจริงแล้ว เครื่องชั่งแบบสปริงต้องถือว่าเป็นเครื่องน้ำหนักครับพี่น้อง

“อ้าว… แล้วทำไมเครื่องชั่งอ่านได้เป็นหน่วยกิโลกรัม ไม่เห็นจะเป็นหน่วยนิวตันซักกาหน่อย” บางท่านคงนึกกังขาเชื่อครึ่งไม่เชื่อครึ่ง

คือแบบนี้ครับ เนื่องจากเครื่องชั่งที่เราใช้ๆกันอยู่นี่ ออกแบบมาให้เราใช้เฉพาะอยู่บนโลกเท่านั้น ดังนั้นในตอนที่สร้างเครื่องชั่งจึงมีการคำนวณให้สปริงมีความแข็งเพื่อหักแรงโน้มถ่วงของโลกไว้แล้ว เครื่องชั่งน้ำหนักจึงแสดงหน่วยเป็นกิโลกรัมซึ่งเป็นหน่วยของมวล ไม่ใช่หน่วยเป็นนิวตันครับ

ดังนั้น หากจะพูดว่าเครื่องชั่งที่เราใช้ๆกันอยู่เป็นเครื่องชั่งมวลก็อาจจะถูกสำหรับการชั่งบนโลกใบนี้ แต่ถ้าเอาเครื่องชั่งอันนี้ไปชั่งน้ำหนักตัวเราที่ดวงจันทร์ จะอ่านได้น้ำหนักที่เป็นกิโลกรัมได้น้อยมากๆ ทั้งนี้เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์มีค่าน้อยมากๆนั่นเองครับ

ซึ่งเป็นเรื่องที่ไม่ถูกต้องนะครับ เพราะมวลของเรานั้น ไม่ว่าจะอยู่ที่ไหนๆ ก็ตาม ก็จะต้องมีค่าเท่าเดิมเสมอ ดังนั้นมวลที่เป็นมีหน่วยเป็นกิโลกรัมของเราที่โลกกับที่ดวงจันทร์ก็จะต้องเท่ากันเสมอ

แต่ที่อ่านผลจากเครื่องชั่งได้ไม่เท่ากัน ก็เป็นเพราะเครื่องชั่งนั้นออกแบบมาเพื่อหักแรงดึงดูดของโลกที่มีค่ามาก พอเราเอาไปชั่งบนดวงจันทร์ สปริงอันที่ออกแบบมาสำหรับโลกจึงแข็งกว่าที่ควรจะเป็น จึงมีผลทำให้น้ำหนักเป็นกิโลกรัมที่อ่านได้จึงน้อยกว่าการชั่งบนโลกครับ

ทีนี้ก็กลับมาที่โลกใบนี้กันดีกว่านะครับ

เมื่อเราชั่งน้ำหนักที่เครื่องชั่งสปริงได้ เราก็สามารถคำนวณหาน้ำหนักที่เป็นนิวตันได้ โดยอาศัยสูตรคำนวณที่ว่า

     w = m x g

ดังนั้น หากเราชั่งได้ 50 กิโลกรัม แสดงว่าเรามีน้ำหนักเท่ากับ 50 x 10 ซึ่งก็คือ 500 นิวตัน นั่นเองครับ

ในทางกลับกัน หากเพื่อนของเราบอกว่าเค้ามีน้ำหนักเท่ากับ  600 นิวตัน เราก็สามารถคำนวณหามวลของเพื่อนคนนี้ได้ทันทีเลยว่า…

     เมื่อ w = m x g

     ดังนั้น m = w ÷ g

ซึ่งก็เท่ากับ 600/10 = 60 กิโลกรัม

เป็นไงครับ ทีนี้เราก็สามารถคำนวณกลับไปกลับมาได้แล้วนะครับ

 

ความรู้ข้อที่ 3 : คานสมดุล

การจะอธิบายเรื่องของคานสมดุลให้น้องหนูๆระดับประถมต้นเข้าใจอย่างถ่องแท้นั้น น่าจะเป็นเรื่องที่ยากถึงยากที่สุดเลยล่ะครับ เพราะเรื่องของคานสมดุลนั้น ต้องใช้ความรู้หลายส่วนอยู่พอสมควรครับ

ดังนั้น เอาเป็นว่าเรามาทำความเข้าใจกันแบบพอสังเขปก็พอนะครับ

มาเริ่มกันที่ เครื่องเล่นในสนามเด็กเล่นที่เด็กๆทุกคนน่าจะเคยเล่นกันมาแล้ว ซึ่งก็คือ “กระดานกระดก” หรือ “กระดานหก” หรือ “ไม้กระดก” นั่นแหละครับ

กระดานกระดกนี้ เป็นเครื่องเล่นที่ใช้หลักการของคานสมดุลนะครับ โดยถ้าไม่มีใครนั่งอยู่ที่ปลายทั้งสอง กระดานความวางอยู่นิ่งๆขนานกับพื้นโลกไม่เอียงเทไปข้างใดข้างหนึ่ง ซึ่งเรียกว่าอยู่ในภาวะสมดุลนั่นเองครับ

แต่เดี๋ยวก่อน พี่ๆบางท่านอาจนึกแย้งในใจว่า เครื่องเล่นที่ว่านั่น ไม่เห็นจะวางขนานกับพื้นโลกซักหน่อย มีแต่วางเอียงไปด้านใดด้านหนึ่งเสมอเลย

ใช่แล้วครับ เครื่องเล่นดังที่ว่านี่คือชีวิตจริงครับ เพราะแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างและติดตั้งเครื่องเล่นนี้ ให้มีความสมดุลแบบ 100 % ครับ ดังนั้นถ้าตอนวางอยู่เฉยๆ จะเอียงไปข้างใดข้างหนึ่งเสมอก็ไม่ใช่เรื่องแปลกอะไรนะครับ 

แต่เอาเป็นว่าเรามาใส่จินตนาการกันนิดนึงนะครับว่า ในจินตนาการของเราแล้ว กระดานกระดกนี้ในตอนที่ไม่มีใครมานั่งเล่น จะวางขนานกับพื้นโลก ไม่เอียงเทไปข้างใดข้างหนึ่งนะครับ

พอมีใครคนใดคนหนึ่งมานั่งที่ปลายข้างหนึ่ง ตัวกระดานกระดกก็จะเอียงเทมาข้างที่มีคนนั่งนั้น และถ้ามีเพื่อนอีกคนหนึ่งที่มีน้ำหนักเท่ากันเป๊ะๆมานั่งที่ปลายอีกข้างหนึ่ง ตัวกระดานกระดกจะกลับมาวางตัวอยู่ที่แนวสมดุลอีกครั้งหนึ่ง

ทีนี้ ถ้ามีคนมานั่งเพิ่ม เราก็ต้องหาคนที่มีน้ำหนักพอๆกันมานั่งเพิ่มที่ปลายอีกด้านหนึ่ง กระดานกระดกก็จะมีความสมดุลอยู่ได้ครับ

นี่แหละครับ คือภาพในจินตนาการครับพี่น้อง

 

เอาล่ะครับ

ตอนนี้เราก็น่าจะมีความรู้เบื้องต้นเพียงพอที่จะทำข้อสอบข้อนี้กันแล้วนะครับ โดยมาเริ่มกันที่โจทย์ที่นำตาชั่งสปริง มาชั่งทุเรียนและแตงโมแล้วได้ผลว่า ทุเรียนหนัก 25 กิโลกรัม และแตงโมหนัก 15 กิโลกรัม

หมายเหตุ : ทำไมแตงโมกับทุเรียนถึงหนักกันปานนี้น้อออ…

เหมือนจะหนักกว่าความเป็นจริงไปเยอะเลยนะครับ ดังนั้นเครื่องชั่งแบบแขวนตามที่โจทย์วาดรูปมา น่าจะเป็นแบบช่องละ 100 กรัมมากกว่า (ภาษาชาวบ้านเรียกว่าช่องละ 1 ขีด) ซึ่งถ้าเป็นแบบนี้ จะอ่านได้ว่าทุเรียนหนัก 2.5 กิโลกรัม และแตงโมหนัก 1.5 กิโลกรัม  ซึ่งน้ำหนักต่างกันเท่ากับ 2.5-1.5 = 1.0 กิโลกรัม ครับ

ทีนี้โจทย์ก็ถามว่า ถ้ามีส้มโอหนักลูกละ 5 นิวตัน และมะพร้าวหนักลูกละ 10 นิวตัน นักเรียนจะเลือกวางส้มโอหรือมะพร้าวลงในตะกร้าใบใดเพื่อให้คานสมดุล

อืม ม ม…

เราก็มีวิธีทำอยู่ 2 วิธีนะครับ คือแปลงหน่วยมวล(กิโลกรัม)ของทุเรียนกับแตงโมให้เป็นหน่วยน้ำหนัก(นิวตัน) หรือไม่งั้นก็แปลงหน่วยน้ำหนัก(นิวตัน)ของส้มโอกับมะพร้าวให้เป็นหน่วยของมวลคือกิโลกรัม

มาลองทำแต่ละวิธีกันนะครับ

วิธีที่ 1.

    ทุเรียน 2.5 กิโลกรัม จะมีค่าเท่ากับ 2.5 x 10 = 25 นิวตัน

     และแตงโม 1.5 กิโลกรัม จะมีค่าเท่ากับ 1.5 x 10 = 15 นิวตัน

วิธีที่ 2.

    ส้มโอหนัก 5 นิวตัน จะมีค่าเท่ากับ 5/10 = 0.5 กิโลกรัม

     และมะพร้าวหนัก 10 นิวตัน จะมีค่าเท่ากับ 10/10 = 1.0 กิโลกรัม

คราวนี้ เราก็มาดูคำตอบในแต่ละตัวเลือกกันนะครับ โดยในเบื้องต้นเมื่อทุเรียนหนักกว่าแตงโม เพราะฉะนั้น เราก็ต้องเพิ่มน้ำหนักในฝั่งแตงโมเพื่อให้นำหนักมีความสมดุลกันนะครับ…

 

คำตอบข้อที่ 1.วางส้มโอ 1 ลูก ฝั่งเดียวกับทุเรียน

ฝั่งทุเรียน : ทุเรียน 2.5 กิโลกรัม + ส้มโอ 0.5 กิโลกรัม = 3.0 กิโลกรัม

ฝั่งแตงโม : แตงโม 1.5 กิโลกรัม

สองฝั่งน้ำหนักไม่เท่ากัน คานสมดุลจะเอียงเทไปฝั่งทุเรียน คำตอบข้อนี้จึงผิดครับ

 

คำตอบข้อที่ 2. วางส้มโอ 2 ลูก ฝั่งเดียวกับแตงโม

ฝั่งทุเรียน : ทุเรียน 2.5 กิโลกรัม 

ฝั่งแตงโม : แตงโม 1.5 กิโลกรัม + ส้มโอ 0.5  กิโลกรัม จำนวน 2 ลูก = 1.5+0.5+0.5 = 2.5 กิโลกรัม

สองฝั่งน้ำหนักเท่ากัน คานจึงอยู่ในสภาพสมดุล คำตอบข้อนี้จึงถูกต้องครับ

 

คำตอบข้อที่ 3. วางมะพร้าว 1 ลูก ฝั่งเดียวกับทุเรียน

ฝั่งทุเรียน : ทุเรียน 2.5 กิโลกรัม + มะพร้าว 1.0 กิโลกรัม = 2.5 กิโลกรัม

ฝั่งแตงโม : แตงโม 1.5 กิโลกรัม

สองฝั่งน้ำหนักไม่เท่ากัน คานสมดุลจะเอียงเทไปฝั่งทุเรียน คำตอบข้อนี้จึงผิดครับ

 

คำตอบข้อที่ 4. วางมะพร้าว 2 ลูก ฝั่งเดียวกับแตงโม

ฝั่งทุเรียน : ทุเรียน 2.5 กิโลกรัม 

ฝั่งแตงโม : แตงโม 1.5 กิโลกรัม + มะพร้าว 1.0 กิโลกรัม 2 ลูก = 1.5+1.0+1.0 = 3.5 กิโลกรัม

สองฝั่งน้ำหนักไม่เท่ากัน คานสมดุลจะเอียงเทไปฝั่งแตงโม คำตอบข้อนี้จึงผิดครับ

ดังนั้น คำตอบที่ถูกต้องสำหรับโจทย์ข้อนี้ก็คือคำตอบข้อที่ 2. นะครับ

 

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 3

ข้อที่ 3.

หมูแดงรูปร่างสูงใหญ่และมีมวลมากกว่ามะลิ ทั้งสองคนยืนนิ่งอยู่บนพื้นลื่นไม่มีแรงเสียดทาน แล้วเอามือผลักกัน ทำให้ทั้งสองคนเคลื่อนที่ออกจากกัน

ข้อใดถูกต้อง

ตัวเลือกลักษณะการเคลื่อนที่ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ในเวลาที่เท่ากัน
1.หมูแดง เคลื่อนที่เร็วกว่า มะลิหมูแดง เคลื่อนที่ได้ระยะทางมากกว่า มะลิ
2.หมูแดง เคลื่อนที่เร็วกว่า มะลิหมูแดง เคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า มะลิ
3.หมูแดง เคลื่อนที่ช้ากว่า มะลิหมูแดง เคลื่อนที่ได้ระยะทางมากกว่า มะลิ
4.หมูแดง เคลื่อนที่ช้ากว่า มะลิหมูแดง เคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่า มะลิ

เป็นไงบ้างครับสำหรับคำถามข้อนี้ ยากไม่เบาเลยไหมครับ…

ซึ่งใคร่ขอบอกพ่อแม่พี่น้องสักเล็กน้อยว่าการเฉลยในข้อนี้ จะใช้การอธิบายที่ต้องใช้ความรู้มากกว่าระดับประถมไปหลายขีด ทั้งนี้เพื่อให้พ่อแม่พี่น้องเข้าใจและนำไปสอนบุตรหลานได้โดยมีหลักความรู้อยู่พอสมควร

แต่สำหรับน้องๆหนูๆ แล้ว หากเข้ามาอ่านเฉลยข้อนี้ด้วยตนเอง ใคร่เสนอให้คุณพ่อคุณแม่มานั่งอ่านอยู่ใกล้ๆนะครับ เผื่องงตรงไหนจะได้ปรึกษาหารือกันได้

ก่อนอื่นใดนั้น น้องๆหนูๆ ต้องตั้งสติดีๆ และอย่าเพิ่งตกอกตกใจกับข้อสอบจนมากเกินควรนะครับ เพราะเราก็รู้กันอยู่แล้วจากการเล่นผลักกันกับเพื่อนว่า เมื่อเราผลักกัน ตัวเราและเพื่อนต่างคนก็ต่างจะถอยหลัง แต่จะเคลื่อนที่เร็วช้าแบบไหนนั้นอาจเป็นเรื่องที่ต้องขบคิดกันซักหน่อย

จากตารางคำตอบนั้น โจทย์ให้เราพิจารณาคำตอบอยู่สองส่วนก็คือ

     – ใครเคลื่อนที่เร็วช้ากว่าใคร

     – ใครเคลื่อนที่ได้ระยะทางมากน้อยกว่ากันในเวลาที่เท่ากัน

ซึ่งหากสังเกตและคิดดีๆ จะเห็นทั้งสองคำตอบนี้จะมีความสัมพันธ์กันอย่างแน่นอน เพราะสิ่งที่เคลื่อนที่เร็วกว่า ก็ย่อมไปได้ด้วยระยะที่ไกลกว่า (ในเวลาที่เท่ากัน)

ดังนั้น หากหมูแดงเคลื่อนที่เร็วกว่า ก็ย่อมต้องได้ระยะทางที่มากกว่าด้วย ดังนั้นคำตอบข้อ 2. ที่พูดว่า “หมูแดงเคลื่อนที่เร็วกว่ามะลิ และหมูแดงเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่ามะลิ” มีความขัดแย้งอยู่ในตัวเอง จึงเป็นคำตอบที่ผิดอย่างแน่นอน

ทำนองเดียวกัน ถ้าหมูแดงเคลื่อนที่ช้ากว่า ก็ย่อมต้องได้ระยะทางที่น้อยกว่า ดังนั้น คำตอบข้อที่ 3. ที่พูดว่า “หมูแดงเคลื่อนที่ช้ากว่ามะลิ และหมูแดงเคลื่อนที่ได้ระยะทางมากกว่ามะลิ” ก็ขัดแย้งกันเองอีก คำตอบข้อนี้จึงเป็นคำตอบที่ผิดอย่างแน่นอน

ดังนั้น คำตอบที่มีแนวโน้มจะถูกต้องก็คือ คำตอบข้อ 1. กับคำตอบข้อ 4. ซึ่งหากคิดอะไรไม่ออกเลยก็ต้องเดาเอาระหว่างข้อ 1. กับ 4. นี้ อย่างน้อยก็มีความเป็นไปได้ที่จะถูกอยู่ 50 % (1 ใน 2) ซึ่งก็ดีกว่าการเดาโดยไม่พิจารณาอะไรเลย เพราะเราจะมีโอกาสถูกเพียง 25% (1 ใน 4) เท่านั้นเอง

แต่เราจะไม่เดาอย่างแน่นอนเลยใช่ไหมครับ เพราะเราสามารถคิดหาคำตอบได้ใช่ไหมครับ?

เพราะตอนที่เราเตะลูกฟุตบอลนั้น เราจะเห็นได้ว่าลูกฟุตบอลจะพุ่งออกไปด้วยความเร็วพอสมควรซึ่งในขณะนั้นเองเราก็รู้สึกเหมือนกับเท้าของเราก็จะถูกกระแทกให้ถอยกลับไปด้วย

หรือขณะที่เราตีลูกเทนนิส เราจะพบว่าเมื่อไม้แร็กเกตกระทบลูก ไม้แร็กเกตจะถอยหลังนิดนึงในขณะที่ลูกเทนนิสพุ่งไปข้างหน้า ซึ่งเราอาจสรุปได้ว่าวัตถุที่มีมวลน้อย(เช่นลูกเทนนิส)ก็จะเคลื่อนเร็วกว่าไม้แร็กเกตซึ่งมีมวลมากกว่า

ดังนั้นคำตอบข้อที่ 4. จึงน่าจะเป็นคำตอบที่ถูกต้องใช่ไหมครับ

 

ทีนี้เรามาเริ่มคิดหาคำตอบด้วยความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เพื่อยืนยันปรากฏการณ์ดังกล่าวกันดีกว่านะครับ…

 

ความรู้ข้อที่ 1 : คณิตศาสตร์ในวิทยาศาสตร์

อาจมีพี่ๆผู้ปกครองของน้องตัวน้อยๆบางท่านที่งงกับคำพูดว่า “หากหมูแดงเคลื่อนที่เร็วกว่า ก็ย่อมต้องได้ระยะทางที่มากกว่าด้วย” ซึ่งก็ไม่แปลประหลาดอะไรหรอกครับ

ก็แหม…ก็ตั้งแต่เรียนจบมาก็มัวแต่ยุ่งกับการทำมาหากิน กับเรื่องเลี้ยงดูเจ้าตัวเล็กที่บ้าน เรื่องเรียนก็ทิ้งไปนานเป็นสิบๆปี ถ้าจะงงก็ไม่ได้หมายความว่าเราไม่รู้เรื่องหรอกครับ เดี๋ยวผมจะขยายความให้ฟังนะครับ ซึ่งพออ่านจบแล้วก็จะสามารถสอนลูกๆได้เลย

เรามาเริ่มกันที่คณิตศาสตร์ฉบับแม่บ้าน ในเรื่องของ บัญญัติไตรยางศ์ กันก่อนนะครับ

หากในห้างสรรสินค้า ติดป้ายว่า มะม่วงน้ำดอกไม้วันนี้ราคาเพียง 2 กิโลกรัม 35 บาทเท่านั้น  ถ้าพี่ๆ จะซื้อ 4 กิโล จะต้องจ่ายเงินเท่าไรครับ?

“ก็ 35/2 x 4 = 70 บาทนะซิ ไม่เห็นจะยากตรงไหน” พี่ๆอาจคิดในใจ

ใช่แล้วครับ…นี่คือการคิดแแบบบัญญัติไตรยางศ์ อย่างนึงนะครับ ก็แบบนี้นะครับ

     มะม่วง 2 กิโลกรัม ราคา   =  35 บาท

     มะม่วง 1 กิโลกรัม ราคา  = 35/2 บาท

     มะม่วง 4 กิโลกรัม ราคา   =  35/2 x 4 บาท

          ดังนั้น มะม่วง 4 กิโลกรัม จึงมาีราคา = 35/2 x 4 = 70 บาท

เห็นไหมครับ เราใช้บัญญัติไตรยางศ์ในชีวิตประจำวันอย่างมากมายและบ่อยๆ จนเราลืมๆที่มาที่ไปกันไปแล้ว

ทีนี้ เราก็กลับมากันที่เรื่องของความเร็วกันบ้างนะครับ

เช่น นาย ก. วิ่งด้วยความเร็ว 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ส่วนนาย ข. วิ่งด้วยความเร็ว 8 กิโลเตรต่อชั่วโมง ถามว่า 2 ชั่วโมงผ่านไป ใครวิ่งไปได้เท่าไร และใครวิ่งได้ระยะทางมากกว่ากัน

ก็ง่ายเลยใช่ไหมครับ เพราะเราก็คิดแบบบัญญัติไตรยางศ์ หาระยะทางการวิ่งของ ก. กับ ข. แล้วเอามาเปรียบเทียบกันว่าใครวิ่งได้ระยะทางมากน้อยกว่ากัน…

     นาย ก. ใช้เวลา 1 ชั่วโมง วิ่งได้ระยะทาง 10 กิโลเมตร

     นาย ก. ใช้เวลา 2 ชั่วโมง จะวิ่งได้ระยะทาง 10/1 x 2 = 20 กิโลเมตร

     นาย ข. ใช้เวลา 1 ชั่วโมง วิ่งได้ระยะทาง 8 กิโลเมตร

     นาย ข. ใช้เวลา 2 ชั่วโมง จะวิ่งได้ระยะทาง 8/1 x 2 = 16 กิโลเมตร

เห็นไหมครับ ว่าหากนาย ก. วิ่งเร็วกว่า ดังนั้น เมื่อวิ่งด้วยเวลาที่เท่ากัน นาย ก. ก็จะวิ่งได้ระยะทางที่มาก

ดังนั้น คำพูดที่ว่า “หมูแดงเคลื่อนที่เร็วกว่ามะลิ และหมูแดงเคลื่อนที่ได้ระยะทางน้อยกว่ามะลิ” จึงมีความขัดแย้งอยู่ในตัวเองนั่นไงครับ

“โอ้ย ย ย จะต้องเทียบบัญญัติไตรยางศ์ทำไม หากอยากรู้ว่า ก. วิ่งได้ระยะเท่าใด เราก็เอาความเร็วต่อชั่วโมง x เวลา ก็ได้ระยะทางแล้ว”

พี่ๆ จำนวนมาก คงคิดดังๆ อย่างนี้

เก่งมากเลยครับ ในวิชาฟิสิกส์จึงมีสูตรคำนวณระยะทาง ซึ่งเป็นตามแบบที่พี่คิดเป๊ะๆเลยครับ โดย…

     ระยะทาง = ความเร็ว x เวลา  หรือ เขียนกันว่า s = vt

เมื่อ s คือระยะทาง v คือความเร็ว และ t คือเวลา ครับพี่น้อง

เห็นไหมครับ ว่าสูตรทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากก็มาจากคณิตศาสตร์แบบง่ายๆ ที่พี่ๆก็คิดเองและสร้างสูตรขึ้นมาได้เองเลยครับ

หมายเหตุ : หน่วยในสูตรตามข้างต้น ต้องเป็นหน่วยที่มีความสัมพันธ์กันนะครับ เช่นถ้าเป็นความเร็ว v มีหน่วยเป็น กิโลเมตรต่อชั่วโมง , เวลา t ก็จะต้องมีหน่วยเป็นชั่วโมงด้วยนะครับ

เอาล่ะครับ

ตอนนี้เราก็สรุปได้แล้วนะครับว่าเมื่อสิ่งหนึ่งเคลื่อนที่เร็วกว่า ก็ย่อมต้องได้ระยะทางที่มากกว่า (เมื่อใช้เวลาที่เท่ากัน)

 

ความรู้ข้อที่ 2 : วิชาฟิสิกส์ คือการอธิบายกฏทางธรรมชาติ

คยมีบางคนถือภาษิตประจำตัวที่ว่า “ใครรัก-รักมั่ง ใครชัง-ชังตอบ”  ซึ่งจริงๆแล้วถือว่าเป็นภาษิตที่ไม่ถูกต้องอย่างมากๆ เลยใช่ไหมครับ เพราะชีวิตเราจะมีแต่เรื่องแย่ๆ และไม่มีความสุขอย่างมากๆเลย

แต่ในทางฟิสิกส์ จะเป็นอย่างนี้เลยครับ เพราะเมื่อเราผลักกำแพง กำแพงก็จะผลักเรา เมื่อเราดึงบานประตู บานประตูก็จะดึงเรา

ซึ่งกฏทางธรรมชาติข้อนี้ ถือเป็น 1 ใน 3 หลักทางฟิสิกส์ที่สำคัญของโลกเลยทีเดียวนะครับ ซึ่งเอาไว้มีเวลาเมื่อไร จะเล่าให้ฟังว่ากฏอีก 2 ข้อที่เหลือคืออะไร เพราะไม่งั้นคงเฉลยไม่จบอย่างแน่นอนเลยใช่ไหมครับ

กฏทางฟิสิกส์ข้อนี้คือกฏข้อที่สามของนิวตัน (Newton’s third law of motion) ที่กล่าวว่า “ทุกแรงกิริยา (action) ย่อมมีแรงปฏิกิริยา (reaction) ซึ่งมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศตรงข้ามกันเสมอ” โดยกฎข้อนี้เรียกว่า กฎของกิริยาและปฏิกิริยา (Law of action and reaction) ที่สรุปเป็นภาษาง่ายๆว่า “แรงกริยาเท่ากับแรงปฏิกิริยา” ครับ

ดังนั้น เมื่อหมูแดงผลักมะลิ มะลิก็จะผลักหมูแดงด้วยแรงที่เท่ากัน ถึงแม้ว่าหมูแดงจะตัวใหญ่กว่ามะลิก็ตาม

 

ความรู้ข้อที่ 3 : โมเมนตัม เรื่องจริงที่ชวนงง

ช่ครับพี่ คำว่าโมเมนตัม เป็นอะไรที่ตอบยากมากๆ ซึ่งหากพี่ๆอยากจะรู้ว่าจริงหรือไม่ ลองถามวิศวกรซักคนดูซิครับ ว่าโมเมนตัมคืออะไร?

รับรองว่าเกือบร้อยทั้งร้อยจะพูดเป็นภาษาวิศกรว่า โมเมนตัมคือ มวล x ความเร็ว  

ซึ่งหากถามว่าถ้าไม่พูดภาษาวิศวกร พอจะบอกได้ไหมว่าโมเมนตัมคืออะไรแน่?

พี่ๆ วิศกรบางท่านก็อาจพูดซ้ำอีกว่า โดยเขียนเป็นสูตรให้ดูว่า

      p = m x v

เมื่อ p คือโมเมนตัม  m  คือมวล และ v คือความเร็ว

แต่ก็อาจมีพี่วิศวกรบางท่านพยายามอธิบายว่า โมเมนตัมก็คือความพยายามเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของวัตถุ

แต่ก็ฟังดูงงๆ อยู่ใช่ไหมครับ…

เอาเป็นว่า โมเมนตัม คือการที่มวลพยายามรักษาสภาพการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเอาไว้ โดยในขณะที่หมูแดงกับมะลิแตะมือกันไว้เฉยๆโดยยังไม่มีการผลักกัน ต่างคนก็ต่างยังไม่เคลื่อนที่ใดๆ หรือพูดง่ายๆว่ามีความเร็วเป็นศูนย์ ดังนันโมเมนตัน ณ ขณะนั้น จึงเป็นศูนย์ครับ

 

ความรู้ข้อที่ 5. กฏการอนุรักษ์โมเมนตัม

มเมนตัมจะไม่เพิ่มขึ้น และในขณะเดียวกันก็ไม่ลดหายไปไหน นี่คือใจความสำคัญของกฏการอนุรักษ์โมเมนตัมครับพี่น้อง เช่นเมื่อมีการวิ่งชนกัน โมเมนตัมของสิ่งที่วิ่งชนก็จะถ่ายไปให้สิ่งที่ถูกชน อย่างงี้เป็นตัน

หรืออาจยกตัวอย่างเช่นการยิงปืน พอมีการยิงปืนลูกปืนจะวิ่งไปข้างหน้าในขณะเดียวกันตัวปืนก็จะถอยหลังกลับ ซึ่งหากพี่ๆ สังเกตให้ดีจะเห็นได้ว่าลูกปืนจะวิ่งออกไปด้วยความเร็วสูงมาก ในขณะที่ตัวปืนถอยหลังด้วยความเร็วต่ำกว่า ที่เป็นเช่นนี้ก็สามารถอธิบายด้วยหลักของการอนุรักษ์โมเมนตัมได้ว่า ในตอนแรกปืนและลูกปืนก็จะอยู่นิ่งๆ หรือพูดได้ว่าก่อนการยิงจะมีความเร็วเป็นศูนย์ซึ่งก็คือโมเมนตัมเป็นศูนย์นั่นเอง แต่พอมีการยิง ลูกปืนกับตัวปืนต่างก็เคลื่อนไปในทิศที่ตรงข้ามกัน ซึ่งด้วยความที่ว่าโมนเมนตัมไม่เคยสูญหายไปไหน ดังนั้นก่อนการยิงเมื่อโมเมนตัมรวมเป็นศูนย์ หลังการยิงโมเมนตัมก็ต้องเป็นศูนย์เหมือนเดิม ซึ่งเป็นไปตามกฏการอนุรักษ์โมเมนตัม ก็เลยสามารถพูดได้ว่า คือสิ่งที่มีมวลน้อยจะเคลื่อนที่ออกไปด้วยความเร็วสูง ในขณะที่สิ่งที่มีมวลมากจะเคลื่อนที่ไปด้วยความเร็วต่ำกว่า ซึ่งเขียนเป็นสูตรได้ว่า

     โมเมนตัมรวมก่อนยิง  =  โมเมนตัมรวมหลังยิง

                                0  =  m1v1 – m2v2

                  หรือ m1v =  m2v2

หมายเหตุ : m1 คือมวลของปืน V1 คือความเร็วของปืน  m2 คือมวลของลูกปืน V2 คือความเร็วของลูกปืน

หรืออาจพูดเป็นภาษาแบบบ้านเราได้ว่าในการยิงปืนหรือการแตกออกหรือการระเบิดออก วัตถุมีมวลมากจะต้องมีความเร็วต่ำ เพื่อให้มีโมเมนตัมเท่ากับวัตถุที่มีมวลน้อยซึ่งจะต้องมีความเร็วสูง ตามกฏการอนุรักษ์โมเมนตัมที่ หลังเกิดเหตุการณ์กับก่อนเกิดเหตุการณ์โมเมนตัมรวมจะต้องเท่ากัน

 

อธิบายมาซะยืดยาว และทำท่าจะยากเกินไปแล้วนะครับ

ก็สรุปรวมความซะเลยนะครับว่า หมูแดงที่มีมวลมากจะต้องมีความเร็วต่ำกว่ามะลิที่มีมวลน้อยกว่า และเมื่อหมูแดงมีความเร็วน้อยกว่าก็ย่อมจะต้องมีระยะการเคลื่อนที่ที่สั้นกว่า ซึ่งก็ตรงกับคำตอบข้อที่ 4. เลยนะครับ

คำตอบข้อที่ 4. จึงเป็นคำตอบที่ถูกต้องนะครับ

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 2

ข้อที่ 2.

สมชายประดิษฐ์กล่องใส่ของอเนกประสงค์ โดยออกแบบบริเวณที่ยึดกล่อง (A) ให้เป็นแม่เหล็ก และมีตัวยึด (B) ดังรูป

ตัวยึด B ควรผลิตมาจากวัสดุเหมือนกับสิ่งของในข้อใด

โจทย์ข้อนี้บอกว่า สมชายออกแบบให้บริเวณที่ยึดกล่อง (A) เป็นแม่เหล็ก ดังนั้นตำแหน่งที่ยึดที่ฝากล่อง (B) ก็ต้องเป็นอะไรที่แม่เหล็ดูดได้ใช่ไหมครับ

ถ้างั้นเรามาเรียนรู้กันซักนิดนึงนะครับ ว่าอะไรกันน้าาา ที่แม่เหล็กดูดได้บ้าง

 

ความรู้ข้อที่ 1. สารแม่เหล็ก

น้องๆหนูๆ คงทราบกันดีอยู่แล้วว่าแม่เหล็กจะดูดสิ่งของไม่ได้ทุกชนิด จะดูดได้เฉพาะวัตถุบางชนิดเท่านั้น ซึ่งหากพูดให้เป็นแบบวิทยาศาสตร์หน่อยก็ต้องพูดว่าแม่เหล็กจะดูดได้เฉพาะวัตถุที่มีส่วนประกอบของ”สารแม่เหล็ก” เท่านั้นนะครับ

หากจะสรุปว่า “สารแม่เหล็ก” คืออะไร ก็อาจพูดแบบสั้นๆได้ว่าสารแม่เหล็ก คือ สารที่สามารถนำมาทำเป็นแม่เหล็กได้และถูกแม่เหล็กดูดได้ เช่นพวก เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ เป็นต้นครับ

แต่พ่อแม่พี่น้องทราบไหมครับว่า “เหล็ก” นั้น ในภาษาอย่างเราๆ กับภาษาอังกฤษนั้น จะมีความแตกต่างกันในรายละเอียดเล็กน้อยนะครับ

 

ความรู้ข้อที่ 2 : เหล็กที่ไม่ใช่เหล็ก

เหล็กในภาษาพูดของเรานั้น เรามักจะหมายถึงข้าวของเครื่องใช้อะไรก็ตามที่ทำจากเหล็ก เช่นขาเก้าอี้เหล็ก เหล็ดดัด

แต่ในภาษาอังกฤษแล้ว เหล็กอย่างที่บ้านเราเรียกรวมๆกันนั้น ถูกแบ่งเป็น Iron กับ Steel

ซึ่ง Iron คือธาตุเหล็ก (หรือเขียนเป็นสัญลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ว่า Fe) ซึ่งคือแร่ธาตุโลหะชนิดหนึ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติ ส่วนใหญ่มีสีแดงอมน้ำตาล โดยปกติสามารถดูดติดแม่เหล็กได้ครับ

ส่วน Steel นั้นคือ คือโลหะผสมชนิดหนึ่ง ซึ่งก็คือการเอาเหล็ก(Fe) มาผสมกับธาตุอื่นๆ เช่น คาร์บอน (C) แมงกานีส (Mn) ซิลิคอน (Si) เป็นต้น Steel ในบ้านเรามักจะเรียกว่า “เหล็กกล้า” ครับ

ดังนั้น เหล็กกล้าเป็นวัสดุโลหะที่ไม่ได้มีอยู่ตามธรรมชาตินะครับ แต่ถูกผลิตขึ้นโดยฝีมือมนุษย์ทั้งนี้ก็เพื่อให้มีคุณสมบัติโดยรวมดียิ่งขึ้น เช่น แข็งแรงขึ้น ยืดหยุ่นขึ้น ทนทานขึ้น อย่างงี้เป็นต้นครับ

 

ความรู้ข้อที่ 3 : เหล็กคือโลหะ แต่โลหะอาจไม่ใช่เหล็ก

ใช่แล้ว หากเด็กๆ และพ่อแม่พี่น้องจะสับสนว่าโลหะไหนเป็นเหล็ก โลหะไหนไม่ใช่เหล็กก็คงไม่แปลกอะไรหรอกครับ ยกตัวอย่างง่ายๆ ก็คือกระป๋องเครื่องดื่มพวกเป๊ปซี่ หรือโค้กนั้นเป็นอะลูมิเนียมครับ ซึ่งก็รวมทั้งห่วงหูสำหรับดึงเปิดกระป๋องก็เป็นอลูมิเนียมด้วยนะครับ

ส่วนสังกะสีที่มุงหลังคาบ้าน(ในสมัยก่อน) ก็ไม่ใช่สังกะสีนะครับ แต่เป็นเหล็กเคลือบสังกะสีเพื่อป้องกันสนิม

สำหรับกระทะนั้น มีหลากหลายเลยครับซึ่งถ้าเป็นแบบราคาไม่แพงมากก็จะเป็นกระทะเหล็ก หรือถ้าอยากได้แบบร้อนเร็วมากๆ ก็กระทะอลูมิเนียม หรือถ้าอยากจะได้แบบคงทนก็เหล็กไร้สนิม ซึ่งเรามักเรียกทับศัพท์กันเป็นส่วนใหญ่ว่า สแตนเลส (Stainless Steel)

พอพูดถึงสแตนเลสแล้ว อาจต้องขยายความให้พ่อแม่พี่น้องรู้เอาไว้ไปคุยอวดเพื่อนๆ ได้ว่า สแตนเลสที่ใช้ในชีวิตประจำวันของเรานั้น ถ้าจะถือว่ามีคุณภาพดีก็ต้องเป็นเกรด 304  ซึ่งบางทีก็เรียกกันว่าเป็นเกรดอาหาร (food grade) ครับ เช่นจาน ชาม หม้อสแตนเลสนั่นไงครับ ส่วนถ้าเป็นเกรดที่ขึ้นต้นด้วยเลข 2 เช่น 201 อย่างนี้ก็มักจะนำมาใช้ในงานตกแต่งมากกว่า เช่นเหล็กดัด เสาเหล็ก กล่องเหล็ก แต่ด้วยความที่มีราคาถูกกว่าเกรด 304 อย่างมากมาย จึงมีผู้นำมาผลิตเครื่องใช้เกี่ยวกับอาหารเช่นเดียวกัน ซึ่งพวกนี้จะไม่ทนต่อการขึ้นสนิมมากนัก พอใช้ในสภาพที่มีความชื้นสูงๆ นานๆ ก็อาจขึ้นสนิมได้ ดังนั้น สำหรับท่านจะซื้อข้าวของที่ทำจากสแตนเลสมาใช้ ก็อาจต้องถามที่ร้านนิดนึงนะครับ ว่าใช้สแตนเลสเกรดไหนกันแน่

นั่น! ไปซะไกลเลย…

วกกลับมาอีกทีนะครับว่าสแตนเลสนั้น ถึงแม้ว่าจะมีส่วนประกอบของเหล็กก็ตาม แต่บางเกรดแม่เหล็กก็ดูดได้ บางเกรดก็ไม่สามารถดูดได้ ซึ่งถ้าจะพูดรวมๆ แบบทั่วๆไป สแตนเลสที่เราใช้ในชีวิตประจำวันที่เป็น เกรด 304 นั้น แม่เหล็กจะดูดไม่ติดนะครับ

ดังนั้น ก็พอจะสรุปไว้ตรงนี้นิดนึงนะครับว่า ข้าวของเครื่องใช้บางอย่างที่ทำจากโลหะนั้น แม้ว่าดูๆแล้วน่าจะทำมาจากเหล็ก แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าแม่เหล็กจะดูดได้ทุกอย่างไปนะครับ

 

ความรู้ข้อที่ 4 : แล้วถ่านกระดุมล่ะ ทำจากอะไรน้าาา

ถ่านกระดุมนี่ สมัยก่อนมักจะใส่อยู่ในนาฬิกาข้อมือแบบควอทซ์ (Quartz) เท่านั้น เลยเรียกกันติดปากว่า “ถ่านนาฬิกา” แต่ในระยะหลังๆ ถ่านแบบนี้เริ่มแพร่หลายและใส่อยู่ในอุปกรณ์อิเลคโทรนิคหลากหลายประเภทเช่น เครื่องคิดเลขแบบพกพา ของเล่นขนาดเล็ก ก็เลยมักเรียกกันว่า “ถ่านกระดุม”

ดังนั้น ถ้าเราเจอใครที่ยังเรียกว่า “ถ่านนาฬิกา” อยู่ ก็ต้องสัณนิษฐานไว้ก่อนเลยว่าน่าจะอายุไม่น้อยแล้ว ยกตัวอย่างเช่นท่านอาจารย์ผู้ออกข้อสอบข้อนี้เป็นต้น (ฮา)

ตัวด้านนอกของถ่านกระดุมที่เห็นเป็นมันวาวนั้น หากดูตามสเปกแล้ว จะพบว่าถ้าไม่ทำจากสแตนเลสเบอร์ 304 ก็จะทำจากสแตนเลสเบอร์ 316 ซึ่งทั้งสองเบอร์ดังกล่าวจะเป็นสแตนเลสที่แม่เหล็กดูดไม่ได้นะครับ

แต่หากมาดูถ่านกระดุมของจริงที่ขายกันอยู่ในบ้านเรานั้น แม่เหล็กจะดูดได้นะครับ

ซึ่งจนมาถึงทุกวันนี้ก็ยังงงไม่หายเลยครับ ว่าเป็นอย่างนี้ได้อย่างไร แต่เอาเป็นว่าหากมีการถามว่าแม่เหล็กดูดถ่านกระดุมได้หรือไม่ ก็คงต้องตอบว่าได้ไว้ก่อน เพราะว่าเมื่อทดลองกับของจริงแล้ว แม่เหล็กจะดูดได้ครับ

หมายหด : สแตนเลส เบอร์ 316 นี่จะดีกว่าเบอร์ 304 อีกนะครับ เพราะสามารถทนการกัดกร่อนได้ดีกว่า จึงมักจะนำมาใช้เป็นตัว body ของถ่านกระดุมครับพี่น้อง

 

เอาล่ะครับ เมื่อเรามีความรู้กันขนาดนี้แล้ว เราก็มาช่วยกันทำข้อสอบข้อนี้กันต่อนะครับ…

โจทย์ข้อนี้ถามว่า ตัวตัวยึด A เป็นแม่เหล็กแล้ว ตัวยึด B ควรผลิตมาจากวัสดุเหมือนกับสิ่งของในข้อใด ซึ่งก็ต้องผลิตจากโลหะที่แม่เหล็กสามารถดูดติดได้ใช่ไหมครับ

มาดูตัวเลือกคำตอบแต่ละข้อกัน…

คำตอบข้อที่ 1. เลนส์แว่นตา

     เลนส์แว่นตาเป็นกระจกหรือไม่งั้นก็เป็นพลาสติกซึ่งเป็นพวกอโลหะ ที่เราก็ทราบกันดีอยู่แล้วว่าแม่เหล็กจะไม่ดูดอโลหะ ดังนั้นคำตอบข้อนี้จึงผิดครับ

 

คำตอบข้อที่ 2. ตุ๊กตาไม้

     ไม้ก็เป็นอโลหะ ซึ่งแม่เหล็กดูดไม่ได้อย่างแน่นอนเลยนะครับ ดังนั้นคำตอบข้อนี้จึงผิดอีกเช่นกัน

 

คำตอบข้อที่ 3. ถ่านนาฬิกาข้อมือ

     ถ่านแบบนี้ จริงๆแล้วภาษาชาวบ้านเรียกกันว่า “ถ่านกระดุม” ที่พอพูดปั๊ปก็เข้าใจตรงกันปุ๊ปเลย ซึ่งผู้น้อยได้เล่าให้ฟังแล้วนะครับว่าแม่เหล็กสามารถดูดได้นะครับ ดังนั้นคำตอบข้อนี้จึงควรเป็นคำตอบที่ถูกต้องนะครับ

 

คำตอบข้อที่ 4. ฝาดึงกระป๋องน้ำอัดลม

     ฝาดึงกระป๋องน้ำอัดลม เป็นวัสดุที่ทำมาจากอลูมิเนียมนะครับ ซึ่งอลูมิเนียมถึงแม้ว่าจะเป็นโลหะแต่ก็ไม่ใช่สารแม่เหล็ก ดังนั้นแม่เหล็กจึงดูดไม่ได้ คำตอบขอ้นี้จึงเป็นคำตอบที่ผิดครับ

 

ดังนั้น คำตอบที่ถูกต้องสำหรับโจทย์ข้อนี้ก็คือ คำตอบข้อที่ 3. ครับ พี่น้อง…

 

 

Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : ข้อที่ 1

ข้อที่ 1.

นักวิทยาศาสตร์ทดลองชั่งวัตถุ A และ B บนโลก โดยใช้ตาชั่งสปริง ได้ผลดังรูป

เมื่อนำวัตถุ A และ B ไปชั่งบนดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง ที่มีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลก 3 เท่า ถ้านำเครื่องชั่งน้ำหนักนี้ ควรจะเรียกว่าเครื่องชั่งมวลจะถูกต้องมากกว่านะครับ

เป็นอย่างไรบ้างครับสำหรับข้อสอบข้อแรกนี้

ก่อนอื่น เรามาหาความรู้เล็กๆน้อยๆกันก่อนนะครับ แล้วเดี๋ยวค่อยมาดูการเฉลยกันอีกที

ความรู้ข้อที่ 1 : สิ่งที่เห็น อาจไม่ใช่สิ่งที่เป็น

ตามปกติแล้ว เวลาเรามองเห็นสิ่งของอย่างใดอย่างหนึ่ง เราก็มักจะพยายามจินตนาการเปรียบเทียบไปถึงสิ่งที่เคยรู้จักมาก่อน ยกตัวอย่างเช่นค้างคาวที่กำลังโด่งดังเนื่องจากถูกมองว่าเป็นจำเลยสำคัญผู้ก่อให้เกิดการระบาดของเชื้อโควิท-19  ในขณะนี้นั้น คนโบราณมักจะให้คำจำกัดความของค้างคาวว่าเป็น  “นกมีหู หนูมีปีก”

เนื่องจากเจ้าค้างคาวตัวนี้เหมือนนกตรงที่ว่ามีปีกที่บินได้แต่กลับมีหูที่เห็นได้อย่างชัดเจนที่ไม่เหมือนกับนกทั่วๆไป นั่นไงล่ะครับ

ในขณะเดียวกันก็มีหน้าตาและหูเหมือนกับหนู แต่กลับเป็นหนูที่มีปีกไปซะงั้น

นั่นคือการเปรียบเทียบสิ่งของอย่างหนึ่งกับสิ่งที่เราเคยรู้จัก

ซึ่งบางทีก็ก่อให้เกิดความคิดโน้มเอียงว่าต้องเป็นอย่างโง้นอย่างงี้ เพราะสิ่งที่เราเคยรู้จักเป็นอย่างนั้นนั่นเอง

ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์นั้น เราจะสรุปเอาเองว่ามันน่าจะเป็นอย่างนู้นอย่างนี้ไม่ได้ เพราะสิ่งที่เราคิดนั้นเป็นเพียงข้อสมมติฐานเท่านั้น เราจะต้องทำการทดลอง(หรือค้นคว้า) เพื่อยืนยันข้อสมมติฐานของซะก่อน ข้อสมมติฐานนั้นจึงจะกลายเป็นข้อสรุปได้

ในทำนองเดียวกัน เมื่อเราเห็นวัตถุ A และ B ตามรูปในโจทย์ เราก็จะสรุปขึ้นมาในความคิดทันทีเลยทีเดียวว่าวัตถุ A ต้องหนักกว่าวัตถุ B อย่างแน่นอน ก็เป็นเพราะเราว่าเรามักจะพบเจออยู่เสมอว่าอะไรที่มีขนาดใหญ่ก็ต้องมีน้ำหนักมากกว่าอะไรที่มีขนาดเล็ก

ซึ่งในกรณีโจทย์ข้อนี้ได้เอาวัตถุ A และวัตถุ B ไปชั่งด้วยเครื่องชั่งสปริง โดยเครื่องสปริงนั้นจะมีสเกลขีดเป็นช่องๆ ให้อ่านว่าของที่ชั่งนั้นหนักเท่าไร โดยขีดที่อยู่ด้านบนสุดของช่องคือขีด 0 กิโลกรัม ซึ่งตามปกติถ้าไม่ได้ชั่งอะไรเลยเข็มจะต้องชี้ที่ตำแหน่ง 0 กิโลกรัมนะครับ และถ้าเราชั่งสิ่งของเข็มก็จะเลื่อนลงมาข้างล่าง ซึ่งถ้าเข็มเลื่อนลงมาข้างล่างมากๆ ก็แสดงว่าหนักมากกว่าของที่เมื่อชั่งแล้วเข็มเลื่อนลงมาน้อยกว่า

เมื่อเป็นอย่างนี้ เราก็อ่านได้ว่าวัตถุ B หนักว่าวัตถุ A โดยหนักกว่ากันถึง 6 ช่อง เมื่อนับตามสเกลของเครื่องชั่งตามโจทย์ใช่ไหมครับ ถึงแม้ว่าวัตถุ A ดูแล้วน่าจะหนักกว่าก็ตามนะครับ

และไม่ต้องทึกทักนะครับว่ารูปในโจทย์ผิดหรือเปล่าเพราะวัตถุ B อาจเป็นแท่งเหล็ก ส่วนวัตถุ A อาจเป็นแท่งโฟมก็ได้ ใช่ไหมครับ

ความรู้ข้อที่ 2 : มวลและน้ำหนัก ความเหมือนที่แตกต่าง

หากน้องๆหนูๆ จะงงๆกับคำว่าน้ำหนักกับมวลนั้น ก็ไม่แปลกหรอกครับ เพราะผู้ใหญ่จำนวนมากก็ออกจะงงๆ เหมือนกัน เราลองมาค่อยๆดูกันนะครับว่า มวลกับน้ำหนักแตกต่างกันอย่างไร

มาเริ่มต้นกันที่คำว่า “มวล (mass)” ก่อนนะครับ

มวลก็คือเนื้อจริงๆของสารนั้นๆ ซึ่งหากไม่มีอะไรมาทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง มวลของสสารนั้นๆ ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดก็จะต้องคงที่อยู่เสมอครับพี่น้อง

ในทางวิทยาศาสตร์ มวลมีหน่วยเป็น “กิโลกรัม” นะครับ

ดังนั้น มวลของปากกาที่เราใช้อยู่จะคงที่เสมอ ไม่ว่าจะอยู่ที่บ้าน หรืออยู่ที่ยอดเขา หรืออยู่ที่ดวงจันทร์ หรือดาวอังคาร หรือที่ใดๆ ก็ตาม ทั้งนี้เพราะว่าถ้าเนื้อสารยังไม่มีการเปลี่ยนแปลง มวลก็ย่อมต้องคงที่เสมอครับ

ถัดมาก็คือคำว่า”น้ำหนัก (weight)”ครับ

ในทางวิทยาศาสตร์ น้ำหนักหมายถึงค่าของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุนั้น เช่นตอนเราอยู่บนโลกน้ำหนักของเราก็คือค่าของแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อตัวเรา (หรือกระทำต่อมวลของเรานั่นเอง)

ซึ่งหน่วยของน้ำหนักในทางวิทยาศาสตร์ มีหน่วยเป็นเช่นเดียวกับหน่วยของแรง ซึ่งก็คือหน่วยที่เรียกว่า “นิวตัน” ครับ

 

เช่นถ้าเรามีมวล 50 กิโลกรัม ในขณะที่แรงโน้มถ่วงของโลกมีค่าเท่ากับ 9.81 m/s2

น้ำหนักของเราก็จะเป็น 50 x 9.81 = 490.50 นิวตัน ครับ

หมายเหตุระหว่างข้อ(ที่น้องๆหนูๆ อาจข้ามไปก็ได้) : ในทางวิชาฟิสิกส์นั้น น้ำหนักสามารถคำนวณได้จากสูตรที่ว่า

          W = m x g

เมื่อ W คือน้ำหนัก , m คือมวล และ g คือค่าความเร่งที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง

และใช่แล้วครับ เนื่องจากน้ำหนักเปลี่ยนไปตามขนาดของแรงโน้มถ่วง ดังนั้นน้ำหนักของตัวเราจะเปลี่ยนแปลงได้หากเราอยู่ในสถานที่ที่แรงโน้มถ่วงเปลี่ยนแปลงไป เช่นน้ำหนักที่ชั่งที่กรุงเทพฯ ก็จะต่างกับน้ำหนักที่ยอดเขา จะต่างกับน้ำหนักที่ดวงจันทร์ และจะต่างกับน้ำหนักที่ดาวอังคารอย่งงี้เป็นต้นครับ

“อ้าว…ถ้าบอกว่าน้ำหนักมีหน่วยเป็นนิวตัน ทำไมเวลาเราชั่งน้ำหนักทำไมจึงมีหน่วยเป็นกิโลกรัม ทำไมไม่พูดว่าหนักกี่นิวตัน ??”

พี่ๆ บางท่านอาจนึกสงสัยอยู่ในใจ

ความรู้ข้อที่ 3 : ความงงระดับโลก

ใช่แล้วครับ หากพ่อแม่พี่น้องจะงุนงงกับน้ำหนักในชีวิตจริงกับกับน้ำหนักในทางวิทยาศาสตร์นั้น ก็ไม่ใช่เรื่องแปลกอะไรเลยครับ เพราะไม่ใช่เพียงแค่เราเท่านั้น

แต่ผู้คนส่วนใหญ่ก็งงกันไม่แพ้กับเราเลยครับ

เรามาเริ่มกันแบบง่ายๆตรงนี้นะครับว่า…

เมือเราขึ้นชั่งน้ำหนักบนเครื่องชั่งนั้น จริงๆแล้วเครื่องชั่งควรแสดงหน่วยออกมาเป็นนิวตัน แต่มีการตั้งค่าสปริงในเครื่องชั่งให้มีการหักชดเชยค่าแรงโน้มถ่วงของโลกออกไป แล้วแสดงค่าน้ำหนักของเราซึ่งมีหน่วยเป็นกิโลกรัมครับ หรือจะพูดกันง่ายๆ ที่เราชั่งๆกันอยู่นั้น ก็คือการชั่ง “มวล” ของเราครับ

ดังนั้น ในชีวิตประจำวันถ้าจะพูดว่าน้ำหนักกับมวลดูเหมือนจะเป็นสิ่งเดียวกันก็คงไม่ผิดหรอกครับ แต่ในทางวิทยาศาสตร์นั้นจะพูดแบบนี้ไม่ได้โดยเด็ดขาดนะครับ

“อืม ม ม เพราะเครื่องชั่งที่เราใช้กันอยู่มีการหักชดเชยแรงโน้มถ่วงของโลกเอาไว้นั่นเอง ถ้างั้นเราถ้าเราเอาเครื่องอันนี้ไปชั่งน้ำหนักของเราที่ดวงจันทร์ น้ำหนักที่อ่านได้ก็จะต้องไม่เหมือนเดิมอย่างแน่นอน เพราะแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์จะต่ำกว่าโลกตั้งเยอะแยะ”

ใช่แล้วครับสิ่งที่พี่คิดนั้น ได้แสดงถึงความฉลาดไม่เบาเลยนะครับ ขอบอก

ด้วยความที่เครื่องชั่งออกแบบมาเพื่อใช้บนโลก ถ้านำเครื่องชั่งเครื่องนี้ไปชั่งบนดาวดวงอื่นที่มีแรงโน้มถ่วงไม่เท่ากับโลกก็ย่อมแสดงค่าน้ำหนักไม่ตรงกับบนโลกอย่างแน่นอนครับ

หากจะพูดกันง่ายๆ สปริงที่ออกแบบใช้กันในโลกจะมีความแข็งในระดับที่หักค่าแรงโน้มถ่วงของโลกออกไปได้พอดิบพอดีแล้ว ดังนั้นถ้าไปชั่งที่ดาวดวงนั้นมีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลก สปริงในเครื่องชั่งนั้นก็จะแข็งเกินกว่าแรงโน้มถ่วงของดาวนั้น น้ำหนักที่ชั่งได้จึงน้อยกว่าที่ชั่งได้บนโลกนั่นไงครับ

“แสดงว่าเครื่องชั่งที่ใช้กันอยู่ จะแสดงค่ามวลที่ถูกต้องเฉพาะบนโลกเท่านั้น”

ใช่ครับ จะสรุปอย่างนั้นก็ไม่ผิดแต่อย่างใด แต่เราอาจวงเล็บเพิ่มเติมไว้อีกนิดนึงก็จะดีมากเลยนะครับว่า ถ้าเราชั่งอยู่ที่ยอดเขากับในหุบเหว น้ำหนักที่อ่านได้ก็อาจจะแตกต่างกันเล็กน้อยนะครับ นั้นนี้เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกในแต่ละจุดนั้น จะมีค่าแตกต่างกันเล็กน้อยครับ

ความรู้ข้อที่ 4. : มาคำนวณน้ำหนักบนดาวดวงอื่นกัน

เราได้ทราบกันแล้วนะครับว่า สปริงที่อยู่ในเครื่องชั่งออกแบบมาเพื่อชดเชยกับแรงโน้มถ่วงของโลกเท่านั้น เมื่อเรานำไปชั่งบนดาวดวงอื่น เช่นดวงจันทร์ที่มีแรงโน้มถ่วงเท่ากับ 0.166 เท่าของโลก (หรืออาจพูดได้ว่าโลกมีแรงโน้มถ่วงมากกว่าดวงจันทร์ 6 เท่า) ดังนั้น น้ำหนักของเราที่ชั่งได้บนดวงจันทร์จึงต้องหายไปเหลือ 1/6 กิโลกรัม เมื่อเทียบกับการชั่งบนโลก

เช่น ถ้าเราชั่งบนโลกได้ 60 กิโลกรัม น้ำหนักของเราบนดวงจันทร์(ที่ชั่งบนเครื่องชั่งเดิม)จะเท่ากับ 60/6 = 10 กิโลกรัมเท่านั้นครับพี่น้อง

หากอธิบายโดยใช้การคำนวนทางฟิสิกส์ อาจพูดได้ว่า…

     เมื่อ W บนโลก = m x g

หากแรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์มีค่า 1/6 เท่าของโลก

          W บนดวงจันทร์ = m x (g x 1/6) 

ซึ่งก็คือ W บนดวงจันทร์ = Wบนโลก/6 นั่นเอง

เอาล่ะครับ เราก็ได้โม้เรื่องความรู้ที่เกี่ยวข้องกับข้อสอบข้อนี้มามาก(เกิน)พอแล้วนะครับ

ทีนี้เราก็มาทำโจทย์ข้อนี้กัน โดยดูจากรูปในโจทย์จะเห็นได้ว่าเครื่องชั่งวัตถุ A อ่านนำหนักได้ 6 ช่อง ส่วนวัตถุ B อ่านน้ำหนักได้ 12 ช่อง

ดังนั้น เมื่อโจทย์ถามว่า ถ้านำเครื่องชั่งกับวัตถุ A และ B ไปชั่งบนดาวที่มีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลก 3 เท่า จะชั่งได้เท่าไร เราก็คำนวณได้เลยใช่ไหมครับว่า…

น้ำหนักวัตถุ A จะชั่งได้ 6/3 = 2 ช่อง

น้ำหนักวัตถุ B จะชั่งได้ 12/3 = 4 ช่อง

ทีนี้เรามาอ่านค่าน้ำหนักในตัวเลือกคำตอบในแต่ละข้อกันนะครับ

คำตอบข้อ 1. อ่านน้ำหนัก A ได้ 2 ช่อง น้ำหนัก B  4 ช่อง

คำตอบข้อ 2. อ่านน้ำหนัก A ได้ 3 ช่อง น้ำหนัก B 6 ช่อง

คำตอบข้อ 3. อ่านน้ำหนัก A ได้ 2 ช่อง น้ำหนัก B อ่านได้ 8 ช่อง

คำตอบข้อที่ 4. อ่านน้ำหนัก A ได้ 4 ช่อง อ่าน B ได้ 8 ช่อง

เมื่อเป็นเช่นนี้คำตอบที่ถูกต้องสำหรับคำถามข้อนี้จึงเป็นคำตอบข้อที่ 1. ครับพี่น้อง

Sarn Seri
Writer
Categories
สสวท.ปี62

เฉลยข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ป.3 ปี 2562 : บอกเล่าเก้าสิบ

เฉลยข้อสอบวิชาวิทยาศาสตร์ฉบับนี้ เป็นการสอบของปี 2562 ที่สอบเมื่อเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2562 ที่ผ่านมา ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วนะครับว่า ข้อสอบของ สสวท. เป็นการสอบแข่งขันตามโครงการคัดเลือกเด็กนักเรียนที่มีความสามารถพิเศษเพื่อนำไปอบรมให้มีความความเก่งกาจยิ่งขึ้น

ข้อสอบจึงมีระดับความยากที่มากกว่าปกติ (ซึ่งก็ถือเป็นเรื่องปกตินะครับ)

กระนั้นก็ตามข้อสอบตามที่ว่านี้จำนวนหลายๆข้อก็ไม่ได้ยากเย็นจนเกินหลักสูตรจนกระทั่งนักเรียนจะทำไม่ได้เลยนะครับ เพียงแต่ว่าจะเป็นข้อสอบแนวคิด-วิเคราะห์ ที่ไม่ใช่ข้อสอบแบบจำได้หรือไม่ จึงทำให้นักเรียนจำนวนมากตกอยู่ในสภาพงุนงงเมื่อเจอข้อสอบจริง

ดังนั้นในเบื้องต้น น้องๆหนูๆจะต้องตั้งสติเล็กน้อยในขณะทำข้อสอบอยู่ แล้วรวบรวมสมาธิอ่านโจทย์และคิดให้รอบคอบ ก็จะทำได้โดยไม่ยากจนเกินไปนัก

เอาล่ะครับ เราก็มาเริ่มกันเลยนะครับ…

แต่อีกนิดนึงนะครับ สำหรับการเฉลยข้อสอบตามสไตล์ของสาส์นเสรีนั้น จุดประสงค์จริงๆไม่ได้มุ่งเน้นไปให้คุณน้องๆหนูๆอ่านอยู่แต่คนเดียว แต่มุ่งเน้นให้คุณพ่อคุณแม่เข้ามาอ่านด้วยครับ

ซึ่งอย่างน้อยก็ได้มีโอกาสทบทวนความรู้จะอาจจะลืมเลือนไปแล้ว แล้วรื้อฝื้นมาคุยกับลูกๆอีกครั้ง ซึ่งนอกจากจะทำให้คุณลูกๆได้ความรู้แล้ว ยังสร้างความอบอุ่นภายในครอบครัวอีกต่างหาก

 

เอาล่ะครับ ทีนี้ก็มาเริ่มกันจริงๆซะที

 

แต่อีกหน่อยนะครับ

หากท่านที่ยังไม่เคยอ่านเฉลยแนวนี้มาก่อน ก็ใคร่เรียนเป็นเบื้องต้นไว้ก่อนนะครับว่า การเฉลยอาจกินเวลาเนิ่นนานแบบจบไม่ลงซักที เนื่องจากการเขียนเฉลยอาจจะเล่าเรื่องนู้นออกเรื่องนี้จนบางทีก็ก็อาจจะออกนอกเรื่องไปไกล ทั้งนี้ทั้งนั้นก็เพื่อให้มีความรู้ที่ครอบคลุมเนื้อหาให้มากที่สุด

จนบางทีจนบางท่านก็กระซิบมากดังๆว่า เป็นเฉลยข้อสอบที่มีน้ำมากกว่าเนื้อที่สุดในโลก โดยดูจากการเกริ่นนำก็ได้ว่าไม่ไปไหนซักที (ฮา)

 

เอาล่ะครับ

จบการเกริ่นนำ แล้วมาเริ่มกันจริงๆแล้วนะครับ…