บทนำและการวัด
หัวข้อ
1. หน่วยฐาน (SI Units)
2. คำอุปสรรค
3. เลขนัยสำคัญ
4. ปริมาณทางฟิสิกส์ (สเกลาร์ เวกเตอร์)
และอีกส่วนคือคำอุปสรรค เราอาจจะใช้คำว่ากิโลกรัมกันเพลินๆจนคิดว่า กิโลกรัมมันเป็นหน่วยมวลใดๆ แต่ถ้าแยกธาตุดีๆเราจะพบว่าหน่วยจริงๆมันคือ กรัม แต่กิโลนั้นเป็นคำอุปสรรคที่แทนตัวเลขยกกำลังอะไรบางอย่างนั่นเอง หรือ เซนติเมตรที่เราใช้กันอย่างเพลินๆมาตั้งแต่เด็กๆ หากแยกธาตุ หารู้ไม่ว่า หน่วยจริงๆมันคือ เมตร แต่เซนติ เป็นคำอุปสรรคที่แทนตัวเลขยกกำลังนั่นเอง ดังนั้นเราจะต้องมีความสามารถในการเปลี่ยนหน่วย คำอุปสรรคต่างๆอย่างคล่องแคล่วเพราะในโลกความเป็นจริง หน่วยมาตรวัดต่างๆ มันก็ขึ้นอยู่กับเครื่องมือวัดที่จะวัดในช่วงขนาดใดๆ ดังนั้นอาจจะมีคำอุปสรรคเข้าไปช่วยให้การวัดนั้นง่ายขึ้นได้ ในส่วนนี้ถ้าน้องไม่เข้าใจหรือยอมแพ้ไปแล้วก็อยากให้แวะดู 2 คลิปนี้ที่เกี่ยวกับ SI Unit กับ คำอุปสรรคที่สอนตรงนี้ได้เลยครับ แล้วจะรู้ว่าจริงๆ แล้วไม่มีอะไรเลยจ้า
พอเริ่มเปลี่ยนหน่วยกันคล่องมือแล้วนั้น ในวิชาฟิสิกส์นั้นมันก็จะมีเรื่องของการวัดค่าหาปริมาณนั่นนี่ จริงๆแล้วมันเป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์เลยด้วยซ้ำ เพราะการทดลอง การสังเกตทางวิทยาศาสตร์ก็ต้องมีการวัด จดบันทึกข้อมูล ซึ่งในส่วนนี้จะพาให้เรารู้จักสิ่งที่สำคัญหลายๆประการคือ พื้นฐานการวัดของแต่ละอุปกรณ์ต่างๆ การอ่านค่า การคำนวณค่าที่ได้จากการวัด นำมาสู่ความเข้าใจเรื่องแรกเกี่ยวกับเรื่อง เลขนัยสำคัญ นั่นเอง เพราะการวัดทุกๆตัวเลขที่เราจดลงไป ต้องมีความสำคัญ
ในเชิง concept น้องต้องพอเข้าใจให้ได้ว่าทำไมเวลาเราจดผลของการวัดมาแล้ว ต้องเห็นความแตกต่างของ 1.5 และ 1.500000 ได้ ซึ่งมาถึงตรงนี้ถ้าอาจารย์ที่โรงเรียนแกเน้นไปผิดทาง เราอาจจะรู้สึกว่าฟิสิกส์อะไรวะเนี้ย มานั่งบวกเลข และก็ต้องดูหลักทศนิยม หรือเอามาคูณหารกันแล้ว ต้องมานั่งนับจำนวนเลขนัยสำคัญอะไรไม่รู้ ช่างแม่ง ไม่รู้เรื่องเลย แล้วก็ทิ้งกันไป น่าน้อยใจยิ่งนัก...
แต่อย่างไรก็ดี มันมีหลักการง่ายๆของมันอยู่ดังนั้นก็ลองแวะชมคลิปนี้ที่สอนลงใน youtube channel physicfree4TH นี้ดูนะครับอาจจะลืมไปเลยว่ามันยากยังไงนะครับ
1.การนับเลขขัยสำคัญ
นับหมดทุกตัว ระมัดระวังเรื่องถ้ามี 0 นำหน้าเช่น 0.012 แบบนี้ 0 ไม่นับเพราะไม่ได้มีความสำคัญ ดังนั้นจะมีเลขนัยสำคัญ 2 ตัว แต่หากเป็น 1.200 แบบนี้ 0 สองตัวหลังมีความหมายเพราะวัดมาได้ 1.2"0""0"จริงๆนะ เครื่องมือแม่นยำขนาดคอนเฟิร์มว่า 0 0 เลยนะเว้ย ดังนั้นแบบนี้ก็จะมีเลขนัยสำคัญ 4 ตัว ส่วนตระกูลพวกเลขที่เขียนอยู่ในรูปสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ (Whattt!?!) ก็คือตัวเลข คูณ 10 ยกกำลังทั้งหลายๆหนะ พวกนั้นก็มีโอกาสนับได้หลายค่า แต่ก็มักจะตอบที่น้อยที่สุดนะครับ
2.การบวกลบคูณหารเลขนัยสำคัญ
พอนับได้ถูกต้อง เวลาเอามาบวกลบกัน มันก็มีกฎเบาๆเช่นคือ การบวกลบ เลขนัยสำคัญ ก็คือ บวกลบกันตามปกติเลย แต่เวลาตอบ จะตอบในปริมาณตามจำนวนที่มีเลขทศนิยมน้อยที่สุด เช่น 1.2 + 3.45 = 4.65 แต่เวลาตอบตามหลัก จะตอบแค่ 4.7 เพราะ ตอบจำนวนเลขทศนิยมตามปริมาณที่มีเลขทศนิยมน้อยสุดคือ 1 หลักจาก 1.2 นั่นเอง แค่นี้จริงๆนะ
ส่วนการคูณ หาร ก็จะคูณ หารกันตามปกติก่อน แล้วเวลาตอบ ก็จะตอบตามจำนวนที่มีเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด เช่น 2 x 1.6 = 3.2 แต่เวลาตอบเราก็จะต้องตอบ 3 เพราะว่าเลขนัยสำคัญที่น้อยที่สุดของ 2 ปริมาณที่มาคูณหารกันนั่นคือ 1 หลักที่มาจากปริมาณ 2 นี่เองครับ
ดังนั้นใครก็ตามที่เริ่มยอมแพ้กับการเรียนฟิสิกส์ น่าเสียดายจริงๆ ดูเหมือนว่ามันเป็นบทนำแล้วมีแต่อะไรจำๆ ไม่เห็นคำนวณเลยนอกจากคำอุปสรรค ใจเย็นนนนนน เดี๋ยวได้คำนวณกันไส้ไหลไส้ปลิ้นแน่นอน ม่องห่วงเลยยยยย พอเริ่มจะเซียนการตอบคำถามเกี่ยวกับเลขนัยสำคัญแล้ว เราก็กำลังจะขยับต่อไปเรียนเรื่องของ ปริมาณทางฟิสิกส์
ปริมาณทางฟิสิกส์จริงๆมีหลายเกรดมาก แต่ในระดับม.ปลาย เอาแค่ 0 มิติและ 1 มิติก่อน (อะไรนะ!?!) อะแบบนี้งงสินะ ช่างมันนะ แต่สรุปคือเราจะเริ่มรู้จักปริมาณ สเกลาร์และเวกเตอร์ นั่นเอง ซึ่งน้องๆสามารถตามดูคลิปนี้ได้เลย สรุปไว้หมดแล้วจ้า
สรุปไวๆ ก็คือ สเกลาร์นั้นเป็นปริมาณที่มีแต่ขนาด (เลยเรียกข้างบนว่า 0 มิติ) เช่น มวล อุณหภูมิ เวลา อัตราเร็ว อัตราเร่ง เป็นต้น ส่วนเวกเตอร์นั้นเป็นปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง (เลยเรียกว่า 1 มิติ) เช่น แรง ความเร็ว ความเร่ง เป็นต้น
ซึ่งภายหลังจากนี้เวลาเริ่มเข้าบทตัวกลศาสตร์จริงๆแล้วนั้น เราจะพบว่าบางเหตุผลอาจจะสรุปสั้นๆแค่ว่ามันเป็นปริมาณ สเกลาร์หรือเวกเตอร์เลย ดังนั้นถ้าหากหลุด concept ตรงนี้ก็อาจจะทำให้เรางงได้ เพราะหลังจากเข้าใจนิยาม ลำดับถัดไปก็จะเป็นการดำเนินการทางเวกเตอร์ อารมณ์กฎกติกาของการบวกลบคูณหารในปริมาณแบบใหม่ที่เรียกว่าเวกเตอร์นั่นเอง เพราะที่เราเคยเรียนมา ถ้าเทียบง่ายๆ คณิตศาสตร์ที่เรา 3 + 4 = 7 มันเป็นเหมือนใช้ปริมาณสเกลาร์บวกลบคูณหารกันนั่นเอง เพราะในเวกเตอร์ 3 + 4 จะเท่ากับ -1 ก็ได้ เท่ากับ 5 ก็ได้ ไม่จำเป็นต้องเป็น 7 อีกต่อไป ดังนั้นลองเช็คความเข้าใจจากคลิปนี้ได้เลยจ้า
ในส่วนนี้น้องอาจจะไม่ต้องกังวลมาก หรือถ้าเข้าใจก็เหมือนยิงปืนเดียวได้นกสองตัว เพราะในบทคณิตศาสตร์จะมีเนื้อหาที่เกี่ยวกับ เวกเตอร์ 3 มิติอยู่ นั่นหมายความว่าเนื้อหามันซ้อนทับกันบางๆ แต่ในฟิสิกส์มันจะไม่ได้เบอร์เท่ากับคณิตศาสตร์ เหมือนแค่เอามาประกอบความเข้าใจนิดหน่อยเท่านั้นเอง แต่อย่างน้อย concept ที่ว่าเวกเตอร์มีทั้งขนาดและทิศทาง เวลาบวกลบอะไรกัน ต้องแคร์ทิศทางมันด้วยแค่นั้นเองครับ
จบกันไปแล้วนะครับสำหรับบทนำ จะเห็นได้ว่าบทนี้จะเป็นอะไรที่จำๆ ไม่มีการคำนวณจ๋าๆ หรือกลศาสตร์อะไรใดๆ ให้หนักหนา แต่บทนี้ก็สามารถหลอนน้องไปจนจบ ม.6 ได้ เพราะจริงๆแล้ว มันแทรกซึมไปอยู่ในทุกบทเลย เอาง่ายๆว่า มันมีเรื่องของการเปลี่ยนหน่วย แปลงคำอุปสรรคต่างๆ ตลอดเวลา ดังนั้น หากพื้นฐานส่วนนี้ไม่แน่น ไม่เข้าใจ บางทีเราอาจจะทำโจทย์ผิดไปโดยที่เราก็สงสัยตัวเองว่า ฉันแทนค่าผิดตรงไหนเนี้ย ผิดตรงหน่วยนี่แหละ ที่ไม่ยอมปรับให้เป็น SI Unit เป็นต้น ดังนั้นจะว่าไปบทนี้เหมือนไม่สำคัญแต่โคตรสำคัญเลย หลายๆคนอาจจะมองข้ามไป
บทวิเคราะห์ข้อสอบในบทนี้
อย่างที่กล่าวไปว่าจริงๆบทนี้มีความแทรกซึมไปในทุกๆบท หลายๆครั้งก่อนทำโจทย์จะต้องทำการแปลงหน่วยหรือแปลงคำอุปสรรคให้เหมาะสมเสียก่อนจะแทนค่าลงไปในสูตร หรือความสัมพันธ์ใดๆ ดังนั้น แอบอยากบอกว่ามันออกทุกปีแหละ ส่วนรายละเอียดเรื่อง เลขนัยสำคัญ หากมันจะออก มันจะออกมาพร้อมกับตัวเลือกที่ให้ความรู้สึกว่าเราต้องใช้เรื่องเลขนัยสำคัญนี่แหละ เช่น ตัวเลือกมาคือ1. 7
2. 7.1
3. 7.05
4. 7.053
มาทรงนี้ก็ให้ตระหนักระวังเลยว่าเกี่ยวกับเลขนัยสำคัญแน่นอน และ PAT2 ก็ชอบออกเหลือเกิน ไม่ว่ากาลเวลาจะผ่านไปแค่ไหนก็ต้องแอบมาออกให้ได้เสมอ
ส่วนความเข้าใจของสเกลาร์และเวกเตอร์ก็แทรกซึมอยู่ในเนื้อหาดังที่ได้กล่าวไปข้างต้นว่า มันอาจจะเป็น concept ความเข้าใจพื้นฐานของเรื่องใดๆ เรื่องหนึ่งเลย ดังนั้นก็มีความสำคัญอยู่เช่นกันครับ
มีคำถามหรือข้อเสนอแนะใดๆ ติดต่อได้ที่ Physicfree4TH@gmail.com ครับ ดาวน์โหลดเอกสารการเรียนได้ ที่นี่ เยี่ยมชม Channel youtube: Physicfree4TH
