TPAT3 ความถนัดด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศาสตร์ · ด้านเชิงกล (mechanical reasoning) และด้านฟิสิกส์ (physics aptitude test)
กลไกเครื่องกล TPAT3 ฝึกรอก คาน เฟือง สายพาน พร้อมเฉลยทีละขั้น
ข้อสอบให้ภาพเครื่องกลอย่างง่าย เช่น รอก คาน เฟือง หรือสายพาน แล้วถามทิศการหมุน แรงที่ต้องใช้ หรือจำนวนรอบ วัดว่าคุณมองออกไหมว่าแรงและการเคลื่อนที่ส่งต่อกันอย่างไร
กลไกเครื่องกลคือข้อสอบแบบไหน
กลไกเครื่องกลเป็นโจทย์ในส่วนด้านเชิงกลของ TPAT3 โจทย์ให้ภาพเครื่องกลอย่างง่ายที่ต่อกันเป็นระบบ ได้แก่ รอก คาน เฟือง สายพาน ล้อและเพลา และข้อเหวี่ยง แล้วถามผลที่เกิดขึ้นเมื่อชิ้นหนึ่งเคลื่อนที่หรือมีแรงมากระทำ
คำถามมีสามแนวหลัก แนวแรกถามทิศทาง เช่น เฟืองตัวสุดท้ายหมุนตามเข็มหรือทวนเข็ม แนวที่สองถามขนาดของแรง เช่น ต้องออกแรงดึงเชือกเท่าไรจึงยกของได้ หรือต้องแขวนน้ำหนักตรงไหนคานจึงสมดุล แนวที่สามถามอัตราทดและจำนวนรอบ เช่น เฟืองตัวเล็กหมุนกี่รอบเมื่อเฟืองตัวใหญ่หมุนครบหนึ่งรอบ
ข้อสอบไม่ได้วัดการท่องสูตรยาว ๆ แต่วัดหลักการไม่กี่ข้อ คือ เฟืองที่ขบกันหมุนสวนทางกัน จำนวนฟันคูณจำนวนรอบของเฟืองที่ขบกันมีค่าเท่ากัน เชือกเส้นเดียวกันมีแรงดึงเท่ากันตลอดเส้น และคานสมดุลเมื่อโมเมนต์ตามเข็มเท่ากับโมเมนต์ทวนเข็ม กับดักส่วนใหญ่อยู่ที่การนับผิด เช่น นับจำนวนเฟืองคั่นกลางพลาด นับเส้นเชือกที่ช่วยรับน้ำหนักเกิน หรือลืมน้ำหนักของตัวรอกเอง
ในแอป AllTCAS โจทย์แต่ละข้อสร้างจากกลไกที่คำนวณแล้วว่ามีคำตอบเดียวจาก 5 ตัวเลือก และเฉลยตั้งสมการจากตัวแปรในภาพให้ดูทีละขั้น พร้อมบอกว่าตัวเลือกลวงแต่ละข้อมาจากการคิดพลาดแบบไหน
วิธีคิดทีละขั้น
- ดูก่อนว่าโจทย์ถามอะไร ทิศทาง แรง หรือจำนวนรอบ เพราะแต่ละแบบใช้หลักคนละข้อ อย่าเริ่มคำนวณก่อนรู้ว่าต้องการคำตอบแบบไหน
- ข้อที่ถามทิศทาง ให้ไล่จากชิ้นที่โจทย์บอกทิศไปทีละคู่ เฟืองที่ขบกันโดยตรงหมุนสวนทางกัน สายพานตรงทำให้ล้อสองข้างหมุนทางเดียวกัน สายพานไขว้ทำให้หมุนสวนทางกัน
- ข้อที่ถามจำนวนรอบหรือความเร็ว ให้ใช้ความสัมพันธ์จำนวนฟันคูณจำนวนรอบเท่ากันสำหรับเฟืองที่ขบกัน หรือเส้นผ่านศูนย์กลางคูณจำนวนรอบเท่ากันสำหรับล้อที่คล้องสายพาน เฟืองหรือล้อที่ใหญ่กว่าหมุนช้ากว่าเสมอ
- ข้อที่เป็นระบบรอก ให้นับจำนวนเส้นเชือกที่ช่วยกันพยุงรอกตัวที่เคลื่อนที่ แรงดึงที่ต้องใช้เท่ากับน้ำหนักทั้งหมดที่ถูกยก (รวมน้ำหนักรอกถ้าโจทย์ให้มา) หารด้วยจำนวนเส้นนั้น
- ข้อที่เป็นคาน ให้ตั้งสมการโมเมนต์รอบจุดหมุน แรงคูณระยะจากจุดหมุนของฝั่งหนึ่งต้องเท่ากับของอีกฝั่ง ระวังวัดระยะจากจุดหมุนเสมอ ไม่ใช่จากปลายคาน
- ตรวจคำตอบด้วยสามัญสำนึกทางกล ได้เปรียบเชิงกลด้านแรงต้องแลกด้วยระยะทางหรือจำนวนรอบที่มากขึ้นเสมอ ถ้าคำตอบบอกว่าได้ทั้งแรงและระยะ แสดงว่าคิดผิดที่ใดที่หนึ่ง
โจทย์ตัวอย่างกลไกเครื่องกลพร้อมเฉลย
โจทย์นี้แต่งขึ้นเพื่ออธิบายรูปแบบ ในแอปมีโจทย์ให้ฝึกไม่ซ้ำและเฉลยแสดงทีละขั้นบนหน้าจอ
เฟือง A มี 20 ฟัน ขบกับเฟือง B ซึ่งมี 40 ฟัน
เฟือง B ขบต่อกับเฟือง C ซึ่งมี 10 ฟัน
เฟือง A หมุนตามเข็มนาฬิกาด้วยอัตรา 60 รอบต่อนาที
เฟือง C หมุนทิศใด ด้วยอัตรากี่รอบต่อนาที
- ๑.ตามเข็มนาฬิกา 30 รอบต่อนาที
- ๒.ทวนเข็มนาฬิกา 30 รอบต่อนาที
- ๓.ตามเข็มนาฬิกา 120 รอบต่อนาที
- ๔.ทวนเข็มนาฬิกา 120 รอบต่อนาที
- ๕.ตามเข็มนาฬิกา 240 รอบต่อนาที
ดูเฉลยและวิธีคิด
คำตอบ: ข้อ ๓ ตามเข็มนาฬิกา 120 รอบต่อนาที
ไล่ทิศก่อน เฟืองที่ขบกันหมุนสวนทางกัน A หมุนตามเข็ม B จึงหมุนทวนเข็ม และ C ซึ่งขบกับ B จึงกลับมาหมุนตามเข็ม
หาจำนวนรอบ เฟืองที่ขบกันมีจำนวนฟันคูณจำนวนรอบเท่ากัน คู่ A กับ B ได้ 20 × 60 = 40 × รอบของ B ดังนั้น B หมุน 30 รอบต่อนาที
คู่ B กับ C ได้ 40 × 30 = 10 × รอบของ C ดังนั้น C หมุน 120 รอบต่อนาที
ทางลัด เฟืองคั่นกลางอย่าง B เปลี่ยนแค่ทิศ ไม่เปลี่ยนอัตราทดรวม จึงคิดจาก A ถึง C ตรง ๆ ได้ 20 × 60 ÷ 10 = 120 รอบต่อนาที ตอบ ตามเข็มนาฬิกา 120 รอบต่อนาที
เคล็ดลับทำข้อสอบกลไกเครื่องกล
- เฟืองที่ขบต่อกันเป็นแถว ตัวที่อยู่ลำดับคี่หมุนทางเดียวกับตัวแรก ตัวที่อยู่ลำดับคู่หมุนสวนทาง นับลำดับแทนการไล่ทีละคู่ได้
- เฟืองคั่นกลางเปลี่ยนแค่ทิศการหมุน ไม่เปลี่ยนอัตราทดระหว่างเฟืองตัวแรกกับตัวสุดท้าย
- ระบบรอก ให้นับเฉพาะเส้นเชือกที่พยุงรอกตัวที่เคลื่อนที่ เส้นที่มือดึงลงจากรอกตายตัวไม่นับ
- ได้เปรียบด้านแรงกี่เท่า ต้องดึงเชือกยาวขึ้นเท่านั้นเท่า ใช้ตรวจคำตอบข้อที่ถามระยะทางได้
- คานสมดุล ให้เขียนแรงคูณระยะของทุกแรงแยกฝั่งตามเข็มกับทวนเข็มก่อน แล้วค่อยแทนตัวเลข
คำถามที่พบบ่อย
กลไกเครื่องกลใน TPAT3 ต้องใช้ฟิสิกส์ระดับไหน
ใช้หลักพื้นฐานเรื่องเครื่องกลอย่างง่าย โมเมนต์ของแรง และอัตราทด ไม่ต้องใช้แคลคูลัสหรือสูตรซับซ้อน จุดที่วัดคือการมองภาพแล้วรู้ว่าแรงและการเคลื่อนที่ส่งต่อกันอย่างไร
โจทย์กลไกเครื่องกลมีเครื่องกลแบบไหนบ้าง
มีรอกและระบบรอก คาน เฟืองและชุดเฟืองทด เฟืองสะพาน สายพานตรงและสายพานไขว้ ล้อและเพลา และกลไกข้อเหวี่ยง บางข้อผสมเครื่องกลมากกว่าหนึ่งชนิดในระบบเดียว
เฉลยกลไกเครื่องกลในแอป AllTCAS เป็นแบบไหน
เฉลยตั้งสมการจากตัวแปรในภาพของข้อนั้นแล้วแก้ให้ดูทีละขั้น และอธิบายว่าตัวเลือกลวงแต่ละข้อเกิดจากการคิดพลาดแบบใด เพื่อให้รู้ว่าตัวเองพลาดตรงไหน