หน่วยวัด — ความยาว มวล ปริมาตร และอุณหภูมิ

หน่วยวัดคือวิธีมาตรฐานในการอธิบายปริมาณต่าง ๆ เช่น ความยาว มวล ปริมาตร และอุณหภูมิ หน่วยเหล่านี้สำคัญเพราะปริมาณทางกายภาพเดียวกันอาจดูต่างกันมากเมื่อใช้คนละหน่วย เช่น $1.5$ ลิตร มีปริมาณเท่ากับ $1500$ มิลลิลิตร

สิ่งแรกที่ควรตรวจคือ แปลงได้เฉพาะภายในปริมาณชนิดเดียวกันเท่านั้น คุณแปลงเมตรเป็นเซนติเมตร และลิตรเป็นมิลลิลิตรได้ แต่แปลงเมตรเป็นลิตร หรือกิโลกรัมเป็นองศาเซลเซียสไม่ได้

หน่วยวัดใช้ทำอะไร?

ความยาวใช้วัดระยะทาง หน่วยที่พบบ่อยคือ มิลลิเมตร เซนติเมตร เมตร และกิโลเมตร

มวลใช้วัดว่าวัตถุมีสสารอยู่มากแค่ไหน ในคณิตศาสตร์ระดับโรงเรียนและการใช้งานทั่วไป หน่วยที่พบบ่อยคือ มิลลิกรัม กรัม และกิโลกรัม

ปริมาตรใช้วัดว่าของเหลวหรือภาชนะบรรจุได้มากแค่ไหน มิลลิลิตรและลิตรพบได้บ่อยในโจทย์พื้นฐาน

อุณหภูมิใช้วัดความร้อนหรือความเย็น สเกลที่ใช้บ่อยที่สุดคือ เซลเซียสและฟาเรนไฮต์ และในวิทยาศาสตร์ยังพบเคลวินด้วย

ทำไมการแปลงหน่วยเมตริกจึงมักตรงไปตรงมา

สำหรับความยาว มวล และปริมาตรในระบบเมตริก ความสัมพันธ์ของหน่วยมักเป็นกำลังของ $10$ จึงทำให้การแปลงหลายแบบทำได้ตรงไปตรงมาเมื่อคุณรู้ขนาดของหน่วย:

$$1 \text{ km} = 1000 \text{ m}$$ $$1 \text{ kg} = 1000 \text{ g}$$ $$1 \text{ L} = 1000 \text{ mL}$$

ปริมาณจริงไม่ได้เปลี่ยน มีเพียงป้ายกำกับของหน่วยที่เปลี่ยนไป หน่วยที่ใหญ่กว่าจะให้ตัวเลขที่เล็กลง และหน่วยที่เล็กกว่าจะให้ตัวเลขที่ใหญ่ขึ้น เพราะทั้งสองตัวเลขอธิบายปริมาณเดียวกัน

ทำไมการแปลงอุณหภูมิจึงใช้กฎต่างออกไป

อุณหภูมิเป็นข้อยกเว้นหลักในหน้านี้ เซลเซียสและฟาเรนไฮต์ไม่ได้มีจุดศูนย์เดียวกัน ดังนั้นการแปลงจึงต้องใช้ทั้งการเปลี่ยนสเกลและการเลื่อนค่า

ถ้า $C$ คือองศาเซลเซียส และ $F$ คือองศาฟาเรนไฮต์ จะได้ว่า

$$F = \frac{9}{5}C + 32$$

และ

$$C = \frac{5}{9}(F - 32)$$

นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมคุณไม่ควรคิดว่าอุณหภูมิเหมือนการแปลงเมตรเป็นเซนติเมตรหรือกิโลกรัมเป็นกรัม การคูณอย่างเดียวไม่เพียงพอ

ตัวอย่างทำโจทย์: แปลง $2.4$ km เป็น cm

นี่คือการแปลงความยาว ดังนั้นการใช้ตัวประกอบเมตริกต่อเนื่องกันจึงเหมาะมาก:

$$2.4 \text{ km} \times \frac{1000 \text{ m}}{1 \text{ km}} \times \frac{100 \text{ cm}}{1 \text{ m}}$$

ตอนนี้ตัดหน่วยเดิมออก $\text{km}$ ตัดกับ $\text{km}$ และ $\text{m}$ ตัดกับ $\text{m}$ เหลือเพียงเซนติเมตร:

$$2.4 \times 1000 \times 100 \text{ cm} = 240000 \text{ cm}$$

ดังนั้น

$$2.4 \text{ km} = 240000 \text{ cm}$$

คำตอบมีค่ามาก เพราะเซนติเมตรเล็กกว่ากิโลเมตรมาก นี่เป็นวิธีตรวจเร็วที่ดี: เมื่อแปลงไปเป็นหน่วยที่เล็กลง ตัวเลขควรมีค่ามากขึ้น

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยในการแปลงหน่วย

ปนปริมาณคนละชนิดเข้าด้วยกัน

ความยาว มวล ปริมาตร และอุณหภูมิใช้แทนกันไม่ได้ ก่อนแปลงหน่วย ให้ตรวจว่าทั้งสองหน่วยอธิบายปริมาณชนิดเดียวกัน

เลื่อนจุดทศนิยมโดยไม่ตรวจทิศทาง

ในโจทย์ระบบเมตริก นักเรียนมักจำได้ว่ามีเรื่องกำลังของ $10$ เข้ามาเกี่ยวข้อง แต่ลืมว่าตัวเลขควรเลื่อนไปทางไหน การแปลงเป็นหน่วยที่เล็กลงทำให้ค่าตัวเลขมากขึ้น การแปลงเป็นหน่วยที่ใหญ่ขึ้นทำให้ค่าตัวเลขน้อยลง

คิดว่าอุณหภูมิเหมือนการแปลงเมตริกแบบอื่นทั้งหมด

นี่คือความผิดพลาดเรื่องอุณหภูมิที่พบบ่อยที่สุด เซลเซียสและฟาเรนไฮต์ไม่ได้สัมพันธ์กันด้วยตัวคูณอย่างง่าย ดังนั้นการเลื่อนจุดทศนิยมหรือการคูณเพียงครั้งเดียวจะให้คำตอบผิด

ใช้ภาษาทั่วไปอย่างหลวมเกินไป

ในชีวิตประจำวัน คนมักพูดว่า "น้ำหนัก" ทั้งที่จริงหมายถึงมวล ในฟิสิกส์อย่างเคร่งครัด ทั้งสองอย่างเป็นคนละแนวคิด ดังนั้นบริบทจึงสำคัญ

หน่วยวัดพบได้ที่ไหนบ้าง

หน่วยวัดพบได้ในสูตรอาหาร การแพทย์ งานก่อสร้าง ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ การเดินทาง รายงานสภาพอากาศ กีฬา และการซื้อของ หน่วยวัดพื้นฐานพอสำหรับชีวิตประจำวัน และแม่นยำพอสำหรับงานทางเทคนิค

เมื่อชนิดของปริมาณชัดเจนแล้ว โจทย์ส่วนใหญ่จะเหลือเพียงสองคำถาม: คุณมีหน่วยอะไร และคุณต้องการหน่วยอะไร

ลองทำในแบบของคุณเอง

ลองแปลง $0.75$ kg เป็น g, $350$ mL เป็น L หรือ $68$ องศาฟาเรนไฮต์เป็นองศาเซลเซียส ถ้าคุณต้องการวิธีที่เชื่อถือได้ในการตั้งการแปลงหลายขั้นตอน ลองศึกษา dimensional analysis ต่อได้เลย