ตึกสูงเท่าไร

โจทย์ข้อหนึ่งในข้อสอบวิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนมีดังนึ้
“จงอธิบายว่าท่านจะใช้บารอมิเตอร์วัดความสูงของตึกระฟ้าได้อย่างไร”
(อธิบายเพิ่มเติม บาร์รอมิเตอร์นี่ก็คือเครื่องมือวัดความกดอากาศ อากาศนั้นมันมีน้ำหนักหรือมีแรงกดนั่น และแรงกดของอากาศนั้นเมื่ออยู่ในระดับความสูงที่เปลี่ยนไป ความกดอากาศก็เปลี่ยนไปด้วย)

นักศึกษาคนหนึ่งเขียนคำตอบลงไปว่า “เอาเชือกยาวๆ ผูกกับบารอมิเตอร์แล้วหย่อนลงมาจากยอดตึก แล้วก็เอาความยาวเชือกบวกความสูงบารอมิเตอร์ก็จะได้ความสูงของตึก”

ฟังดูเป็นอย่างไรครับคำตอบนี้ ผมฟังครั้งแรกผมยังอมยิ้มเลยครับ
แต่อาจารย์ที่ตรวจข้อสอบไม่นึกขันอย่างผมด้วย
อาจารย์ตัดสินให้นักศึกษาคนนั้นสอบตก
นักศึกษาผู้นั้นยืนยันต่ออาจารย์ที่ปรึกษาว่า
คำตอบของเขาควรจะถูกต้องอย่างไม่มีข้อโต้แย้ง
และคำตอบของเขาก็สามารถพิสูจน์ได้ทางวิทยาศาสตร์
ทางมหาวิทยาลัยจึงตั้งกรรมการชุดหนึ่งมาตัดสินเรื่องนี้
และในที่สุดคณะกรรมการก็มีความเห็นตรงกันว่า
คำตอบนั้นถูกต้องอย่างแน่นอน
แต่เป็นคำตอบที่ไม่แสดงถึงความรู้ความสามารถทางฟิสิกส์ ดังนั้น
เพื่อเป็นการแก้ข้อขัดแย้งที่เกิดขึ้น
ทางคณะกรรมการจึงให้เรียกนักศึกษาคนนั้นมา
แล้วให้สอบข้อสอบข้อนั้นอีกครั้งหนึ่งต่อหน้า โดยให้เวลาเพียง 6 นาที
เท่ากับเวลาในการสอบข้อสอบเดิม
เพื่อหาคำตอบที่แสดงให้เห็นถึงความรู้ทางด้านฟิสิกส์

หลังจากผ่านไป 3 นาที นักศึกษาคนนั้นก็ยังนั่งนิ่งอยู่
กรรมการจึงเตือนว่า เวลาผ่านไปครึ่งหนึ่งแล้วจะไม่ตอบหรืออย่างไร
นักศึกษาหัวรั้นจึงตอบว่า เขามีคำตอบมากมายที่เกี่ยวกับฟิสิกส์
แต่ไม่สามารถตัดสินใจได้ว่าจะใช้คำตอบไหนดี
และเมื่อได้รับคำเตือนอีกครั้ง
นักศึกษาจึงเขียนคำตอบลงไปดังนี้

ให้เอาบารอมิเตอร์ขึ้นไปบนดาดฟ้าตึกและทิ้งลงมาจับเวลาจนถึงพื้น
ความสูงของตึกหาได้จากสูตร H=0.5g*t กำลัง 2

หรือถ้าแดดแรงพอให้วัดความสูงบารอมิเตอร์แล้วก็วางบารอมิเตอร์ให้ตั้งฉากพื้น
แล้ววัดความยาวของเงาบารอมอเตอร์ จากนั้นก็วัดความยาวของเงาตึก
แล้วคิดด้วยตรีโกณมิติก็จะได้ความสูงของตึกโดยไม่ต้องขึ้นไปบนตึกด้วยซ้ำ

หรือถ้าเกิดอยากใช้ความสามารถด้านวิทยาศาสตร์มากกว่านี้
ก็เอาเชือกเส้นสั้นๆ มาผูกกะบารอมิเตอร์แล้วแกว่งเหมือนลูกตุ้ม
ตอนแรกก็แกว่งระดับพื้นดิน แล้วก็ไปแกว่งอีกทีบนดาดฟ้า
ความสูงของตึกจะหาได้จาก ความแตกต่างของคาบการแกว่ง
เนื่องจากความแตกต่างของแรงดึดดูดจากจุดศูนย์กลางของมวล
คำนวณจาก T = 2 พาย กำลัง 2 รากที่ 2 ของ l/g

ถ้าตึกมีบันไดหนีไฟก็ง่ายๆ
ก็เดินขึ้นไปเอาบารอมิเตอร์ทาบแล้วก็ทำเครื่องหมายไปเรื่อยๆ
จนถึงยอดตึกนับไว้คูณด้วยความสูงของบารอมิเตอร์ก็ได้ความสูงตึก

แต่ถ้าคุณเป็นคนที่น่าเบื่อและยึดถือตามแบบแผนจำเจซ้ำซาก
คุณก็เอาบารอมิเตอร์วัดความดันอากาศที่พื้นและที่ยอดตึก
คำนวณความแตกต่างของความดันก็จะได้ความสูง

ส่วนวิธีสุดท้ายง่ายและตรงไปตรงมาก็คือ ไปเคาะประตูห้องภารโรง
แล้วบอกว่า อยากได้บารอมิเตอร์สวยๆ ใหม่เอี่ยมสักอันไหม
ช่วยบอกความสูงของตึกให้ผมทีแล้วผมจะยกให้

นักศึกษาคนนั้นคือ นีล โบร์
ผู้ได้รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีค.ศ.1922

ที่มา: facebook