เมื่อปล่อยวัตถุ 2 ชนิด (คือ ขนนก และ ลูกเทนนิส) พร้อมกันจากระดับความสูงเดียวกัน วัตถุใดจะตกถึงพื้นดินก่อน [หากไม่คิดแรงต้านทานอากาศ]
นักเรียนคนหนึ่งตอบไว้ว่า
“วัตถุทั้งสองชนิดจะตกถึงพื้นพร้อมกัน เนื่องจาก…แรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากัน คือ 9.81 m/s2“
ผมเห็นคำตอบนี้แว๊บแรกแล้ว ผมเกือบตีความว่า คำตอบนี้สอดคล้องกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ แต่เมื่อพิจารณาให้ละเอียดแล้ว คำตอบนี้คลาดเคลื่อนครับ ดังนี้
หากเราเปรียบเทียบแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อขนนก (Fbird fur) และแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อลูกเทนนิส (Ftennis ball) แรงทั้งสองมีค่าไม่เท่ากันครับ แรงเหล่านี้อันที่จริงแล้วก็คือน้ำหนักของวัตถุนั่นเอง ดังนั้น Fbird fur = (mbird fur)g และ Ftennis ball = (mtennis ball)g เนื่องจากมวลของวัตถุทั้งสองไม่เท่ากัน ดังนั้น แรงทั้งสองจึงไม่เท่ากันครับ
ในคำตอบของนักเรียนคนนี้ สิ่งที่ชวนให้งงก็คือว่า หากแรงทั้งสองไม่เท่ากันแล้ว เหตุใดวัตถุทั้งสองจึงตกถึงพื้นพร้อมกัน วัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำมากกว่า (ลูกเทนนิส) ก็น่าจะถึงพื้นก่อนวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำน้อยกว่า (ขนนก)
ปัจจัยที่ทำให้วัตถุแต่ละชนิดใช้เวลาในการตกถึงพื้นไม่เท่ากันนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับ “ขนาดของแรง” ตามที่นักเรียนได้เขียนตอบไว้ข้างต้นครับ แต่มันขึ้นอยู่กับ “ความเร่งของวัตถุอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของโลก” ต่างหาก ซึ่งความเร่งนี้มีค่าขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงของโลก/มวลของวัตถุ (g = F/m) ครับ กล่าวคือ วัตถุที่มีมวลมากกว่าก็จะมีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำมากกว่า และ วัตถุที่มีมวลน้อยกว่าก็จะมีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำน้อยกว่า โดยอัตราส่วนระหว่างแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุและมวลของวัตถุนั้นมีค่าเท่ากัน (Fbird fur/mbird fur = Ftennis ball/mtennis ball)
ดังนั้น หากนักเรียนคนนี้จะเขียนให้ถูกต้อง เธอคนนี้ก็ต้องเขียนว่า “วัตถุทั้งสองชนิดจะตกถึงพื้นพร้อมกัน เนื่องจาก…ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากัน คือ 9.81 m/s2” อันนี้เป็นตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เราเห็นว่า นักเรียนบางคนอาจมีความสับสนระหว่าง “แรง” และ “ความเร่ง” หากผู้สอนไม่มีการชี้ให้นักเรียนเห็นความแตกต่างแล้ว นักเรียนมักใช้ “แรง” และ “ความเร่ง” ปนกันครับ แต่ที่อาจจะแย่กว่านั้นก็คือว่า ผู้สอนอาจใช้ “แรง” และ “ความเร่ง” ปนกันเอง ทำให้นักเรียนเกิดความสับสนครับ