เรียนฟิสิกส์กับครูชิตชัย

จุดประสงค์

          เพื่อหาความหนาแน่นจากการวัดมวลและปริมาตรด้วยเครื่องมือวัดธรรมดาและวิเคราะห์หาความคลาดเคลื่อนของความหนาแน่นที่หาได้ ปัจจุบันมีการใช้วัสดุประเภทพีวีซีเป็นอันมาก ที่พบบ่อยได้แก่การทำท่อน้ำ วัสดุต่างๆที่มีเนื้อวัสดุเป็นอย่างเดียวกันแม้จะผลิตมาจากแหล่งต่างๆ กัน และมีความหนาแน่นมวล นั่นคืออัตราส่วนระหว่างมวลต่อปริมาตรเป็นอย่างเดียวกัน เราสามารถทดลองหาความหนาแน่นของวัสดุนี้ได้ โดยใช้เครื่องมือง่ายๆ ธรรมดา เช่น ไม้บรรทัดและเครื่องชั่ง

 วิธีทดลอง

          สมมติว่าจะหาความหนาแน่นของพีวีซีจากท่อที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณหนึ่งนิ้วยาวประมาณ 5 เซนติเมตร ทำได้โดยการวัดเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อภายนอกและภายในด้วยไม้บรรทัด รวมทั้งความยาว เพื่อคำนวณหาปริมาตร แล้วนำไปชั่งเพื่อหามวล ซึ่งจะหาความหนาแน่นได้จากปริมาณทั้งสอง

          ในการวัดเส้นผ่าศูนย์กลาง ควรวัดหลายครั้งและหมุนไปรอบๆ และหาค่าเฉลี่ย ควรประมาณค่าความคลาดเคลื่อนที่อาจเป็นไปได้ การหาค่าความหนาแน่นควรหาค่าความคลาดเคลื่อนที่เป็นไปได้ด้วย

                            ใช้การพิจารณาจากข้อมูลรวมทั้งการใช้การคำนวณตามความเหมาะสม เมื่อได้ผลสรุป ที่เป็นปริมาณ ควรแสดงโอกาสผิดพลาดได้ของปริมาณนั้นด้วย การใช้กราฟเส้นตรงช่วยใน การวิเคราะห์ โดยเฉพาะเมื่อหาหรือพิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่างสองปริมาณที่เป็นปฏิภาคกัน กราฟเส้นโค้งใช้ดูการเปลี่ยนแปลงได้แก่ไม่สามารถพิสูจน์ความสัมพันธ์ได้ชัดเจน สมการทางคณิตศาสตร์ของกราฟเส้นตรงจะอยู่ในรูป y = mx + c เมื่อ m คือ ความชัน หรือ slope และ c คือ จุดตัดแกน B กราฟเป็นดังรูป

การบันทึกข้อมูลที่จะให้กะทัดรัด ชัดเจน อ่านเข้าใจง่าย ขึ้นกับข้อมูลที่สำคัญสำหรับ การทดลองนั้นๆ หากเป็นไปได้หรือเหมาะสม มักจะนำเสนอในรูปของตารางซึ่งมีหัวของช่อง ชัดเจน ว่าเป็นปริมาณอะไร ในหน่วยอะไร ในบางปริมาณที่ต้องการความแน่นอนที่เชื่อถือได้ ควรวัด 3 ครั้ง หรือ 5 ครั้ง แล้วหาค่าเฉลี่ย ซึ่งการทำหลายๆ ครั้งอาจใช้เครื่องคิดเลขบางแบบ คำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ( S.D.) ได้ด้วย ควรเริ่มด้วยช่องสดมภ์ (column) ที่เป็นตัวแปร ต้นที่จะวัดโดยตรง ตามด้วยตัวแปรตามีที่วัดได้โดยตรง ซึ่งสามารถบันทึกตัวลงไปทันทีที่วัดได้ แล้วจึงเพิ่มช่องต่อๆ ไปที่หาได้จากช่องแรกๆ จนได้ช่องของปริมาณที่จะใช้ในการวิเคราะห์ โดยเฉพาะที่จะใช้เขียนกราฟ นอกจากส่วนที่ทำการวัดที่สำคัญ ข้อมูลของการทดลองควรมีข้อมูลประกอบิ ซึ่งบาง ครั้งมีความหมายหรือมีความเกี่ยวข้องต่อผลการทดลองด้วย เช่น ทำการทดลองเมื่อใด สภาพแวดล้อมเป็นอย่างไร เช่น อุณหภูมิ ความดันบรรยากาศ ความชื้นสัมพัทธ์ ฯลฯ