Barometerhistorien

»Barometerhistorien« Fra Teacher's Edition of Current Science, vol. 49, nr. 14, 6-10. januar, 1964. 338, er skrevet af en fysik professor, dr. Alexander Calandra, fra Washington University i St. Louis:

»For et stykke tid siden modtog jeg en henvendelse fra en kollega, som spurgte mig, om jeg ville være opmand ved bedømmelsen af nogle eksamensspørgsmål. Det så ud til, at han var ved at give en student nul for besvarelsen af et fysikspørgsmål, mens studenten hævdede, at han burde have højeste pointtal og også ville have fået det, hvis systemet ikke havde rottet sig sammen mod ham. Læreren og studenten var enedes om at lade en upartisk opmand afgøre sagen, og jeg blev valgt.

Jeg begav mig til min kollegas kontor og læste eksamensspørgsmålet, som lød: »Vis, hvordan det er muligt at bestemme højden på en høj bygning ved hjælp af et barometer.«

Studentens besvarelse lød: »Bring barometeret til toppen af bygningen, bind et langt stykke snor til det, sænk det, til det rører jorden, hejs det op igen, og mål længden af den benyttede snor. Snorens længde er da bygningens højde«.

Det er jo et spændende svar, men skal studenten have point for det? Jeg understregede, at studenten faktisk kunne argumentere stærkt for fuldt pointtal, da hans besvarelse var fuldstændig og korrekt. På den anden side kunne det bidrage til, at han fik en høj karakter i fysik. En høj karakter bør betyde, at studenten kender noget til fysik, men det viste hans svar ikke. Med det i baghovedet foreslog jeg, at studenten fik endnu en chance til at besvare opgaven. Det overraskede mig ikke, at min kollega gik med til det, men mere at studenten gjorde det. Efter vor aftale fik studenten seks minutter til at svare på spørgsmålet med den formaning, at hans svar skulle vise, at han kunne noget fysik. Da der var gået fem minutter, havde han endnu ikke skrevet noget. Jeg spurgte, om han ville give op da jeg havde en anden klasse at tage mig af.

Han svarede nej, han gav ikke op. Han havde masser af svar, han sad blot og tænkte over at finde det bedste. Jeg undskyldte, at jeg havde forstyrret og bad ham blot om at fortsætte. I løbet af det næste minut skriblede han løs på følgende svar:

»Tag barometeret til bygningens top og læn dig ud over kanten på taget. Lad barometeret falde. Tag tid på faldet med stopur. Beregn nu bygningens højde ved hjælp af formlen S=½at² [Faldvejen er halvdelen af tyngdeaccelerationen ganget med kvadratet på den forløbne tid]«. Nu spurgte jeg min kollega, om han gav op. Det accepterede han, og jeg gav studenten næsten fuldt pointtal. Da jeg gik fra min kollegas kontor, kom jeg i tanke om, at studenten havde svaret, at der var andre løsninger på problemet, så jeg spurgte ham, hvilke det var. Han svarede: »Der er mange måder at finde højden af en høj bygning på ved hjælp af et barometer. Fx kunne man tage barometeret ud på en solskinsdag, måle højden af barometeret, måle længden af dets skygge, måle længden af bygningens skygge og derved bestemme husets højde ved simpel forholdsregning«.

»Fint«, sagde jeg. »Og de andre?«

»Så er der en meget grundlæggende metode«, sagde han, som De ville kunne lide. I den tager man barometeret og begynder at gå op ad trapperne. Efterhånden som man går op ad trapperne mærker man barometerets længde af løbende, og får derved bygningens højde i barometerenheder. En meget direkte måde«. Hvis De ønsker en mere raffineret metode, kan man binde barometeret til enden af en snor, svinge det som et pendul og derved bestemme værdien af 'g' [tyngdeaccelerationen] ved jordoverfladen og ved toppen af bygningen. Ud fra forskellen mellem de to værdier for 'g' kan bygningens højde i princippet beregnes«

Til slut konkluderede han: »Hvis man ikke kun begrænser sig til fysikløsninger på opgaven, er der mange andre svar. Man kan fx gå ned i kælderen og ringe på hos viceværten. Når han åbner, skal man blot sige til ham: »Kære hr. vicevært. har jeg et fint barometer. Hvis De fortæller mig, hvor høj bygningen er, så forærer jeg Dem barometeret«