ขนาดของอากาศร้อนอากาศเย็น ความดันและความเร็วอากาศ กลน้ำไม่หก

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้พยายามเดาว่ากลสองสามอันเป็นอย่างไร ได้สังเกตการขยายตัวและหดตัวของอากาศในขวดพลาสติกปิดเมื่ออากาศร้อนและเย็น เด็กประถมปลายได้ดูคลิปการจับแมลงมากินเป็นอาหาร (เป็นก้อนๆคล้ายเบอร์เกอร์) ได้ทดลองเป่าลมเข้าถุงพลาสติกแบบเอาปากจ่อและเป่าจากไกลๆ พบว่าเป่าจากไกลๆจะพาอากาศรอบๆมาด้วยทำให้เป่าเร็วขึ้น เนื่องจากหลักการที่ว่าบริเวณไหนลมวิ่งเร็ว ความดันอากาศแถวนั้นจะต่ำ ทำให้อากาศจากที่อื่นที่ความดันสูงกว่าวิ่งเข้ามาด้วย เด็กอนุบาลสามได้หัดเล่นกลน้ำไม่หกโดยเอาแก้วใส่น้ำแล้วเอาแผ่นพลาสติกหรือตะแกรงมีรูปิดปากแก้วแล้วคว่ำแก้ว พบว่าน้ำไม่หกออกมาเพราะความดันอากาศและแรงตึงผิวของน้ำ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “เปิดเทอมใหม่เราเริ่มด้วยภาพลวงตา” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ผมให้ดูกลสามอันแรกในคลิปข้างล่างนี้ครับ ให้ดูเฉพาะส่วนเล่นกลก่อนแล้วหยุดคลิปไว้ยังไม่ดูเฉลย ให้เด็กๆเดากันว่ากลแต่ละอันทำอย่างไร ให้เด็กๆฝึกคิดและกล้าเดาครับ พอทายกันเยอะๆแล้วก็ค่อยดูเฉลยกัน:

จากนั้นก็ให้เด็กดูของแปลกๆครับ ในแอฟริกามีแมลง (midge) หน้าตาคล้ายๆยุงแต่ไม่กัดคนจำนวนเยอะมาก:

ชาวบ้านเลยไปจับกันด้วยหม้อหรือกระทะชุบน้ำหรือน้ำมัน แล้วเอามาทอดกินเป็นแหล่งโปรตีนซะเลย

จากนั้นก็มีกิจกรรมดูกันว่าเมื่ออากาศร้อน มันจะขยายตัว และเมื่ออากาศเย็นมันจะหดตัวครับ เราเล่นด้วยขวดพลาสติกใส่น้ำร้อนรอสักครึ่งนาทีแล้วปิดฝาให้แน่นครับ เรารอเพื่อให้อากาศได้รับความร้อนจากน้ำร้อนแล้วขยายตัวล้นออกไปจากขวดบ้าง พอปิดฝาให้แน่นแล้วรอต่อไปให้อากาศเย็นลง มันจะหดตัวแล้วดึงให้ขวดยุบลงมาครับ ถ้าน้ำยังร้อนอยู่แล้วเราเขย่า อากาศจะร้อนตามและขยายตัว ดันให้ขวดป่องอีกครับ ทำสลับกันไปมาได้ เล่นเป็นกลก็ได้ครับ ดูในคลิปนะครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้ดูคลิปเบอร์เกอร์แมลงเหมือนประถมต้น แล้วก็ทำการทดลองกันครับ ผมให้เด็กๆเป่าลมใส่ถุงพลาสติกบางๆ (อย่างที่มีห่อผักผลไม้ในห้างสรรพสินค้าเช่นท๊อปส์) โดยให้เอาปากจ่อกับถุงแล้วนับว่าเป่ากี่ครั้งถุงถึงจะโป่ง เป่ากันใหญ่แบบนี้ครับ:

พอเป่าแบบปากติดถุงเสร็จ ก็ให้ลองเป่าใหม่โดยเป่าห่างๆจากปากถุงมาสักหน่อย สัก 1 ฟุตก็ได้ครับ ปรากฎว่าถุงโป่งเร็วกว่ามาก (เป่าติดปากถุงอาจจะเป่า 3-4 ครั้ง เป่าห่างจากปากถุงเป่าครั้งเดียว)

ผมก็ให้เด็กๆเดาว่าทำไมถึงเป็นอย่างนั้นได้ครับ ฝึกให้เด็กๆกล้าคิดกล้าเดาครับ

หลังจากเด็กๆเดาเสร็จ ผมก็เฉลยว่าเวลาลมวิ่งเร็วๆ ความดันอากาศแถวนั้นมันจะต่ำกว่ารอบๆ ทำให้อากาศรอบๆที่ความดันสูงกว่าไหลเข้ามาแถวนั้น แล้วก็วิ่งตามสายลมไป ทำให้ปริมาณลมที่วิ่งไปข้างหน้ามากกว่าลมที่ออกมาจากการเป่าด้วยปากโดยตรงครับ

หลักการเดียวกันสามารถใช้สูบน้ำขึ้นมาได้ด้วยครับ ตอนผมเด็กๆจะมีกระบอกฉีดยาฆ่าแมลงที่ใช้หลักการนี้ ผมจำลองด้วยหลอดกาแฟครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามทับหนึ่ง โรงเรียนอนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมให้ทดลองหัดเล่นกลน้ำไม่หกจากแก้วและน้ำไม่ผ่านตะแกรงครับ

วิธีทำกลน้ำไม่หกจากแก้วก็คือเอาแก้วใส่น้ำ เอาแผ่นพลาสติกหรือกระดาษแข็งเรียบๆมาปิด แล้วกลับแก้วให้คว่ำลง แผ่นพลาสติกหรือกระดาษแข็งที่ปิดไว้ก็จะติดอยู่และน้ำก็ไม่หกจากแก้วครับ:

สำหรับกลน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง เราเอาตะแกรงร่อนแป้งที่เป็นรูๆมาให้เด็กๆทุกคนดูว่ามีรู เทน้ำใส่ก็ไหลผ่าน เป่าก็มีลมผ่าน แล้วเอาน้ำใส่แก้ว เอาตะแกรงวางข้างบน เอามือปิดด้านบนของตะแกรงให้คลุมปากแก้วด้านล่างไว้ แล้วพลิกเร็วๆให้แก้วใส่น้ำคว่ำอยู่ด้านบนตะแกรง เราจะพบว่าน้ำในแก้วไม่ไหลผ่านตะแกรงลงมาครับ ทั้งนี้ก็เพราะน้ำที่ติดกับตะแกรงมีแรงตึงผิวไม่แตกออกเป็นเม็ดน้ำเล็กๆ ทำให้ความดันอากาศภายนอกต้านไว้ไม่ให้น้ำไหลออกมาครับ ผมเคยทำคลิปวิธีทำไว้ที่ช่องเด็กจิ๋วและดร.โก้ครับ:

เด็กๆเล่นกันใหญ่ครับ (สีฟ้าๆคือตะแกรงพลาสติกนะครับ):

กลทั้งสองแบบมีหลักการคล้ายกันที่ว่าอากาศภายนอกแก้วมีความดันมากพอที่จะรับน้ำหนักน้ำไม่ให้หกออกมาครับ ในกรณีตะแกรงจะใช้แรงตึงผิวของน้ำรับแรงจากความดันอากาศแทนแผ่นพลาสติกในอีกกรณีหนึ่งครับ

เปิดเทอมใหม่เราเริ่มด้วยภาพลวงตา

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เนื่องจากเป็นเปิดเทอมใหม่เราจึงทำกิจกรรมเกี่ยวกับข้อจำกัดของสมองและประสาทสัมผัสเพื่อให้เด็กๆระมัดระวังเมื่อต้องสังเกตหรือเข้าใจอะไรด้วยประสาทสัมผัส และหัดใช้เครื่องมือต่างๆเช่นไม้บรรทัดช่วยครับ เราดูภาพลวงตาหลากหลายเช่นภาพผีที่รถคว่ำ ภาพ 3 มิติแปลกๆ เส้นตรงเส้นโค้งเส้นเอียงประเภทต่างๆ ฯลฯ เด็กประถมปลายได้ดูว่าเมื่อเราตั้งใจทำอะไรบางอย่างเราอาจจะพลาดสิ่งใหญ่ๆแปลกๆไปก็ได้ทั้งๆที่ควรจะสังเกตเห็น

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ความดันอากาศและสุญญากาศ” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ระหว่างที่รอให้เพื่อนๆมากันครบ ผมเอาลูกโลกมาให้เด็กๆดู และให้เดาว่าเราจะสามารถลูบๆลูกโลกแล้วมือจะสะดุดภูเขาหรือมหาสมุทรได้ไหม (ถ้าอัตราส่วนการจำลองลูกโลกถูกต้อง) ในที่สุดผมก็บอกเด็กๆว่าภูเขาและหุบเหวในมหาสมุทรมีความลึกประมาณ 10 กิโลเมตรเท่านั้น แต่เส้นผ่าศูนย์กลางโลกเป็นหมื่นกิโลเมตร ต่างกันเป็นพันกว่าเท่า ดังนั้นผิวลูกโลกจะต้องเรียบมากๆ ถ้าลูกโลกมีขนาดประมาณ 1 ฟุต ภูเขาก็อาจจะสูงเท่ากับ 2-3 ความหนาเส้นผม ถ้ามองห่างหน่อยก็คงไม่เห็นอะไร แต่ถ้าเอามือลูบก็อาจจะรู้สึกนิดหน่อย

เอาลูกโลกมาอธิบายความเรียบที่ถูกต้องครับ
เอาลูกโลกมาอธิบายความเรียบที่ถูกต้องครับ

ผมถามเด็กๆว่าเรามองเห็นได้อย่างไร ต้องใช้อวัยวะอะไรบ้าง เด็กๆก็ตอบกันว่าต้องมีลูกตา ต้องมีสมอง เราจึงคุยกันก่อนว่าลูกตาทำอะไร

เรามองเห็นได้โดยแสงวิ่งไปกระทบกับจอรับแสง (เรตินา, Retina) ที่ด้านหลังข้างในลูกตา แต่บังเอิญตาของคนเราวิวัฒนาการมาโดยมีเส้นเลือดและเส้นประสาทอยู่บนผิวของจอรับแสง เมื่อจะส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปยังสมอง เส้นประสาทจะต้องร้อยผ่านรูอันหนึ่งที่อยู่บนจอรับแสง รอบบริเวณรูนั้นจะไม่มีเซลล์รับแสง ดังนั้นถ้าแสงจากภายนอกลูกตาไปตกลงบนบริเวณนั้นพอดี ตาจะไม่สามารถเห็นแสงเหล่านั้นได้ บริเวณรูนั้นจึงเรียกว่าจุดบอด หรือ Blind Spot นั่นเอง

จุดบอดหรือ Blind spot อยู่ตรงที่เส้นประสาทรวมกันเป็นเส้นลากจากภายในลูกตาออกมาด้านหลัง ไปยังสมองในที่สุด
(ภาพจาก http://transitionfour.wordpress.com/tag/blind-spot/)
ตาของปลาหมึกทั้งหลายจะไม่มีจุดบอดแบบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเราครับ เนื่องจากเส้นประสาทของปลาหมึกอยู่หลังจอรับแสง จึงไม่ต้องมีการร้อยผ่านรูในจอรับแสงแบบตาพวกเรา
 
วิธีดูว่าเรามีจุดบอดก็ทำได้ง่ายมากครับ แค่เขียนตัวหนังสือตัวเล็กๆบนแผ่นกระดาษสองตัว ให้อยู่ในแนวบรรทัดเดียวกันแต่ห่างกันสักหนึ่งฝ่ามือ จากนั้นถ้าเราจะหาจุดบอดในตาขวา เราก็หลับตาซ้าย แล้วใช้ตาขวามองตัวหนังสือตัวซ้ายไว้นิ่งๆ จากนั้นเราก็ขยับกระดาษเข้าออกให้ห่างจากหน้าเราช้าๆ ที่ระยะๆหนึ่งเราจะไม่เห็นตัวหนังสือตัวขวา นั่นแสดงว่าแสงจากตัวหนังสือตัวขวาตกลงบนจุดบอดเราพอดี
 

ถ้าจะหาจุดบอดในตาซ้าย เราก็ทำสลับกับขั้นตอนสำหรับตาขวา โดยเราหลับตาขวาแล้วใช้ตาซ้ายมองตัวหนังสือตัวขวาไว้นิ่งๆ อย่ากรอกตาไปมา แล้วเราก็ขยับกระดาษให้ใกล้ไกลหน้าเราช้าๆ ที่ระยะหนึ่งตัวหนังสือตัวซ้ายจะหายไปเพราะแสงจากหนังสือตัวซ้ายตกลงบนจุดบอดตาซ้ายของเราพอดี 

ถ้าไม่มีกระดาษลองใช้ตัวหนังสือข้างล่างนี่ก็ได้ครับ แต่อาจต้องขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์หน่อย:
 
 
A                                                                                              B
 
 
ลองหลับตาซ้ายแล้วใช้ตาขวามองตัว A ดู ตอนแรกจะเห็นตัว B ด้วย แต่ถ้าขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์ที่ระยะที่เหมาะสม อยู่ๆตัว B ก็จะหายไป และจะเห็นพื้นขาวแถวๆนั้นแทน
 
ที่น่าสนใจก็คือสมองเราจะมั่วเองขึ้นมาเลยว่าเราควรจะเห็นอะไรตอนที่แสงจากตัวอักษรตกลงบนจุดบอดพอดี แทนที่จะเห็นจุดดำๆเพราะไม่มีแสงตรงจุดบอด สมองวาดรูปให้เสร็จเลยว่าควรจะเห็นสีพื้นข้างหลังของตัวอักษร อันนี้เป็นตัวอย่างแรกที่เด็กๆได้เข้าใจว่าสมองเรามีความสามารถ “มั่ว” แค่ไหนครับ 
 
ทดลองหาจุดบอดในตาครับ
ทดลองหาจุดบอดในตาครับ
ทดลองหาจุดบอดในตาครับ
ทดลองหาจุดบอดในตาครับ
 
ต่อมาเราก็ดูภาพลวงตาหลายๆอันที่ผมค้นหามาจากอินเทอร์เน็ต ให้ดูความมั่วของสมอง และให้เด็กๆคิดว่าจะใช้อุปกรณ์อะไรช่วยเพื่อให้เห็นความจริงครับ ก่อนอื่นดูรูปผีผู้หญิงใกล้ๆรถคว่ำครับ:
 
ภาพผีสาวจากรถคว่ำครับ
ภาพผีสาวจากรถคว่ำครับ
 หลายๆคนจะเห็นว่ามีผู้หญิงนั่งอยู่ข้างๆรถคว่ำ แต่มองดีๆแล้วจะเห็นว่ามันคือล้อรถครับ เด็กๆได้เรียนรู้ว่าถ้าสงสัยว่าเจอผี ให้มองตรงๆชัดๆ ใช้ไฟสว่างๆส่องดูครับ อีกอย่างก็คือสมองคนเราเก่งมากเรื่องมั่วให้เห็นหน้าคนครับ 
 
ต่อไปดูว่าตัวไหนใหญ่กว่าครับ:
เด็กเรียกว่ายักษ์ใหญ่ ไล่ยักษ์เล็กครับ
เด็กเรียกว่ายักษ์ใหญ่ ไล่ยักษ์เล็กครับ
 สมองเราแปลภาพว่าเป็นอุโมงค์ที่มีความลึกครับ ดังนั้นเราจึงเห็นยักษ์ตัวบนใหญ่กว่ายักษ์ตัวล่าง พอเด็กๆเอาไม้บันทัดวัดก็จะพบว่ามันมีขนาดเท่ากันครับ
 
วงกลมส้มๆอันไหนใหญ่กว่า
วงกลมส้มๆอันไหนใหญ่กว่า
ภาพนี้ให้เด็กๆดูว่าวงกลมไหนใหญ่กว่ากันครับ  พอให้เด็กใช้ไม้บันทัดวัดปรากฎว่าเท่ากันครับ แสดงว่าสมองใช้การเปรียบเทียบรอบๆเพื่อตัดสินขนาดด้วยครับ
 
เส้นขนานกันไหม
เส้นขนานกันไหม

ให้เด็กๆดูว่าเส้นมันตรงไหม และขนานกันไหม แล้วให้ลองทดสอบด้วยไม้บันทัดและแท่งดินสอครับ

จุดดำจุดขาว
จุดดำจุดขาว

เมื่อเราขยับตาเพื่อดูจุดที่เส้นตรงตัดกัน สีของจุดกลมๆเหล่านั้นเปลี่ยนไปมาระหว่างขาวกับดำครับ

มีกี่แท่งกันแน่
มีกี่แท่งกันแน่

จำนวนแท่งสี่เหลี่ยมเปลี่ยนไปขึ้นกับว่าเรามองด้านบนหรือด้านล่างของภาพครับ แสดงว่าตาเราเห็นได้ชัดๆในบริเวณเล็กๆเท่านั้น ไม่สามารถเห็นภาพใหญ่ภาพรวมพร้อมๆกันได้ ปกติตาเราจะต้องขยับไปมาเพื่อดูภาพใหญ่ตลอดครับ

สีไหนเข้มกว่ากันระหว่าง A และ B
สีไหนเข้มกว่ากันระหว่าง A และ B

ตาเราจะเห็นว่า A เข้มกว่า B นะครับ แต่ถ้าพิมพ์ออกมาแล้วตัดชิ้น A, B ออกมา จะพบว่ามันมีสีเดียวกันครับ สลับที่ A กับ B แล้วจะมองเห็น B สีเข้มกว่า A ครับ อันนี้ก็เป็นอีกหลักฐานว่าสมองจะเดาสีเดาความสว่างจากสีและความสว่างรอบๆครับ

ขาทาน้ำมันหรือทาสี
ขาทาน้ำมันหรือทาสี

จากภาพแบนๆสมองต้องตีความว่าจริงๆแล้วเป็นภาพของอะไรครับ สามารถดูเหมือนขาสะท้อนแสง หรือขาทาสีขาวก็ได้ครับ (แต่จริงๆเป็นขาทาสีครับ)

อันไหนเอียวกว่า
อันไหนเอียวกว่า

คนส่วนใหญ่จะเห็นว่าภาพด้านขวาจะเอนมากกว่า ทั้งๆที่ภาพทั้งซ้ายและขวาเป็นภาพเดียวกัน ที่เราเห็นอย่างนี้ก็เพราะว่าสมองคิดว่าทั้งสองภาพรวมกันเป็นภาพของหอคอยสองอันคู่กัน และเมื่อเรามองหอคอยจริงๆตั้งคู่กันอยู่ เราจะเห็นยอดของมันลู่เข้าหากัน (เรื่อง perspective) เมื่อเราไม่เห็นมันลู่เข้าหากัน เราจึงคิดว่าหอคอยด้านขวาต้องเอียงอยู่แน่ๆ  ปรากฏการณ์นี้แสดงถึงการที่สมองตีความหมายตามสมมุติฐาน(หรือโปรแกรม)ที่มีอยู่แล้วในสมอง ไม่ใช่เห็นในสิ่งที่เป็น (สำหรับผู้ที่สนใจ เข้าไปดูลิงค์ของนักวิจัยที่ http://www.scholarpedia.org/article/Leaning_tower_illusion ได้ครับ)

เส้นแดงๆมันดูโค้งอ้วนๆนะครับ
เส้นแดงๆมันดูโค้งอ้วนๆนะครับ

อันนี้ให้เด็กๆวัดดูว่าเส้นแดงๆมันขนานกันไปไหมครับ

ผู้หญิงหมุนทวนเข็มหรือตามเข็มนาฬิกา
นักเต้นหญิงหมุนทวนเข็มหรือตามเข็มนาฬิกา

เราสามารถเห็นว่าเธอหมุนได้ทั้งตามเข็มและทวนเข็มเลยครับ เพราะสมองพยายามแปลการเคลื่อนที่ของเงาแบนๆให้เป็นสิ่งของสามมิติ

มีคนทำภาพนักเต้นรำโดยใส่เส้นสีต่างๆให้บอกใบ้สมองว่าควรตีความว่าหมุนแบบไหน วิธีดูคือพยายามมองไปที่รูปซ้ายหรือขวา แล้วค่อยมองคนตรงกลาง คนตรงกลางจะหมุนตามรูปซ้ายหรือขวาที่เรามองครับ:

 
ได้ทดลองดูว่าวัตถุโค้งๆอันไหนยาวกว่ากันครับ เนื่องจากไม่ได้ถ่ายวิดีโอไว้ ขอเอาคลิปที่ถ่ายทำกับเด็กจิ๋วมาให้ดูแทนนะครับ:

ถ้าอยากลองเล่นเองที่บ้านลองตัดตามแบบข้างล่างนี้ก็ได้ครับ:

แบบตัดกระดาษเพื่อดูว่าอันไหนยาวกว่ากันครับ
แบบตัดกระดาษเพื่อดูว่าอันไหนยาวกว่ากันครับ

ได้ดูคลิปโฆษณาสุดเจ๋งของฮอนด้าที่สมองตีความภาพแบนๆเป็นภาพสามมิติด้วยครับ:

ภาพลวงตาอีกภาพคือภาพเคลื่อนที่อันนี้ครับ

ดูกล่องขยับครับ
ดูกล่องขยับครับ

เราทุกคนจะเห็นว่ากล่องสีเหลืองและสีน้ำเงินขยับไม่พร้อมกันเวลามันไม่แตะกัน แต่ถ้าเราหยุดภาพแล้วพิมพ์ออกมาวัด เราจะพบว่าทุกกล่องเคลื่อนที่ขึ้นลงพร้อมๆกันครับ:

yellow-blue-illusion.gif (GIF Image, 636 × 250 pixels) 2

yellow-blue-illusion.gif (GIF Image, 636 × 250 pixels)

yellow-blue-illusion.gif (GIF Image, 636 × 250 pixels) 3

yellow-blue-illusion.gif (GIF Image, 636 × 250 pixels) 4สาเหตุที่เราเห็นไม่พร้อมกันก็เพราะว่าพื้นหลังที่มีสีขาวและดำทำให้สมองเราใช้เวลาตัดสินใจไม่เท่ากันว่ากล่องสีเหลืองและน้ำเงินเคลื่อนที่ผ่านพื้นหลังสีต่างๆเมื่อไร

นอกจากนี้เด็กประถมปลายและมัธยมต้นได้ดูวิดีโอที่แสดงข้อจำกัดของสมองครับ 

ในคนปกติสมองมีจุดอ่อนในการมองเห็น มักจะเห็นอะไรที่อยากเห็นและไม่เห็นสิ่งที่ไม่สนใจ มีความสามารถจำกัดในการตีความ ถ้าข้อมูลเข้ามาจากดวงตามากเกินไป สมองก็จะเลือกตีความบางส่วนและเดาว่าส่วนอื่นๆเป็นอะไร ดังตัวอย่างภาพลวงตานี้ ถ้าเรามองจุดสีขาวตรงกลาง เราจะไม่ค่อยเห็นการเปลี่ยนแปลงของสีรอบๆ ตอนที่วงสีรอบนอกหมุนไปด้วย ถ้าเราไม่มองจุดสีขาวตรงกลางและคอยมองตามจุดสี เราจะเห็นว่าจุดสีเปลี่ยนแปลงเวลาวงสีรอบนอกหมุนด้วย

 (สำหรับท่านที่สนใจ นักวิจัยมีลิงค์เกี่ยวกับเรื่องนี้อยู่ที่ http://visionlab.harvard.edu/silencing/ และ http://jwsu.ch/ow/docs/suchow2011silencing.pdf นะครับ)
 
ต่อไปเป็นวิดีโอให้นับจำนวนการส่งลูกบาสโดยทีมเสื้อสีขาวครับ ลองนับตามดูนะครับ:
 

คนส่วนใหญ่ก็จะนับได้สิบกว่าครั้งครับ แต่เกินครึ่งจะตั้งใจนับจนไม่เห็นคนแต่งชุดกอริลล่าเดินผ่านตรงกลาง เวลาสมองพยายามตั้งใจทำอะไรบางอย่างจะพลาดสิ่งอื่นๆได้เยอะ นี่เป็นเหตุผลที่เราไม่ควรโทรศัพท์หรือส่งข้อความตอนขับรถครับ

ต่อด้วยคลิปนี้ครับ ลองนับจำนวนการส่งลูกบาสโดยทีมเสื้อขาวนะครับ:

เด็กๆจะเห็นกอริลล่าครับคราวนี้ แต่ส่วนใหญ่จะไม่สังเกตเห็นว่าฉากหลังเปลี่ยนสีครับ 

 
 

เรามายิ้มกันเถอะครับ

ตอนผมอายุ 17-18 ผมไปเรียนวิทยาศาสตร์ที่ Caltech ที่นั่นเป็นที่ฝึกวิชาวิทยาศาสตร์จริงจัง งานหนัก การบ้านเพียบ เวลานัอย สภาพแวดล้อมกดดันจนทำให้ผมค้นพบความลับที่มีประโยชน์กับชีวิตผมมากมายเป็นเวลา 30 ปีแล้ว (แน่นอน ความรู้นี้คงถูกค้นพบมานับครั้งไม่ถ้วนครั้งแล้วในประวัติศาสตร์ แต่ผมบังเอิญมาเจอเองตอนนั้น จึงดีใจและใช้มาโดยตลอด)

ผมพบว่าแค่เรายิ้ม หรือดูกระจกแล้วยิ้ม ความเครียดต่างๆจะลดไปมาก อารมณ์จะดีขึ้นเอง ตอนนั้นผมไม่แน่ใจว่าเป็นเฉพาะผมหรือเปล่าที่ได้ผลอย่างนี้ จึงบอกเพื่อนๆหลายคนซึ่งส่วนใหญ่ก็ได้ผลด้วย การยิ้มไม่ใช่เพียงแต่เป็นผลลัพธ์ของความสุข แต่ยังสามารถสร้างความสุขได้ด้วย 😀

ถึงวันนี้มีการทดลองต่างๆมากมายในแล็บจิตวิทยาหลายแห่งที่พบว่าการยิ้มทำให้เครียดน้อยลง หรือหายจากความเครียดเร็วขึ้น ดังนั้นผมอยากให้ทุกท่านทดลองทำดูกับตัวเองนะครับว่าได้ผลหรือไม่ ลองยิ้ม หรือยิ้มใส่กระจกดูแล้วว่าอารมณ์ดีขึ้นไหม

ความดันอากาศและสุญญากาศ

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กๆได้ดูคลิปปลาหมึกสู้กับปู วัวชนกับแพะ และหุ่นยนต์เก่งๆอีกสองตัวครับ เด็กประถมต้นได้ทำน้ำเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 ℃ ด้วยสุญญากาศ เห็นวิธีทำให้ลูกโป่งใหญ่ขึ้นในขวดพลาสติก และใช้ความดันอากาศบีบให้กระป๋องบี้แบนครับ เด็กประถมปลายได้คิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นในสถานการณ์ต่างๆเกี่ยวกับอุณหภูมิสูงต่ำและความดันในขวด เมื่อคิดแล้วก็ดูผลการทดลองเพื่อดูว่าเข้าใจถูกไหมครับ วันนี้มีทีมงานจาก The MATTER มาสังเกตการณ์ด้วยครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ความดันก๊าซและอุณหภูมิ เมฆในขวด น้ำเดือดในสุญญากาศ ปืนใหญ่ลม” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ผมให้เด็กๆดูวิดีโอปลาหมึกสู้กับปูครับ ให้เด็กๆเชียร์และเดาว่าตัวไหนจะชนะ เด็กๆดูจบแล้วอึ้งไปเลยครับ

เพื่อความบันเทิง ผมให้เด็กๆเดาอีกว่าแพะชนกับวัวจะเกิดอะไรขึ้น:

ทั้งสองคลิปข้างบนนี่ไม่เกี่ยวอะไรกับบทเรียนครับ แต่เราดูกันเพราะแปลกดี ได้เดาได้เชียร์สนุกดี

ต่อจากนั้นผมให้เด็กๆดูคลิปการพัฒนาหุ่นยนต์ที่น่าสนใจ คาดว่าในอนาคตที่ไม่ไกลเกินไปเราจะเห็นลูกหลานของหุ่นเหล่านี้ทำงานให้เราครับ ตัวแรกเป็นหุ่นสองขาติดล้อที่คล่องแคล่วดีมาก ยกของหนักเกือบ 50 กิโลกรัมได้ กระโดดได้สูงเป็นเมตร ชื่อ Handle ครับ:

อีกตัวเป็นหุ่นยนต์คลานตามพื้น แต่กระโดดได้ ปีนรั้วได้ เปิดประตูแบบคันโยกได้ครับ:

หวังว่าเด็กๆได้ดูของเจ๋งอย่างนี้แล้วจะเกิดอยากทำอะไรน่าสนใจบ้างในอนาคตครับ

พอถึงส่วนการทดลองในบทเรียน เด็กประถมต้นได้เรียนรู้ว่าปกติน้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียสแถวๆผิวโลก แต่ถ้าเราอยู่ในที่ความดันอากาศต่ำๆ น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิน้อยกว่า 100 องศา ในที่สูงๆความดันอากาศต่ำเช่นบนดอยอินทนนท์น้ำเดือดที่ประมาณ 90 องศากว่าๆ แถวยอดเขาเอเวอเรสต์น้ำเดือดประมาณ70 องศา ถ้าความดันต่ำใกล้ๆสุญญากาศ น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 มาก ในการทดลองนี้เราสร้างความดันต่ำในหลอดฉีดยาแล้วสังเกตน้ำในหลอดฉีดยาเดือดกลายเป็นไอกันครับ:

หลังจากผมอธิบายและทำให้ดู เด็กๆก็ลองทำให้น้ำเดือดในสุญญากาศกันครับ

ทดลองทำสุญญากาศในหลอดฉีดยาให้น้ำอุณหภูมิประมาณ 60 ℃ เดือดครับ
ทดลองทำสุญญากาศในหลอดฉีดยาให้น้ำอุณหภูมิประมาณ 60 ℃ เดือดครับ
เด็กๆลองวัดอุณหภูมิขณะน้ำเดือดเป็นไอในสุญญากาศกันว่าอุณภูมิยังน้อยกว่า 100 ℃ เยอะครับ (ประมาณ 50-60 ℃)
เด็กๆลองวัดอุณหภูมิขณะน้ำเดือดเป็นไอในสุญญากาศกันว่าอุณภูมิยังน้อยกว่า 100 ℃ เยอะครับ (อุณหภูมิประมาณ 50-60 ℃)

ต่อจากนั้นผมก็ทำการทดลองต้มน้ำในกระป๋องอลูมิเนียม พอเดือดก็เอาไปคว่ำในกาละมังใส่น้ำครับ:

กระป๋องบี้แบนเหมือนมีคนไปเหยียบมันครับ ผมให้เด็กๆพยายามจินตนาการว่าเกิดอะไรขึ้นบ้าง คือผมถามนำให้เขาตอบไปทีละขั้นๆ เมื่อต้มน้ำจนเดือดจะเกิดอะไรขึ้น น้ำเหลวๆเปลี่ยนเป็นไอน้ำใช่ไหม ไอน้ำอยู่ที่ไหน อยู่ในกระป๋องใช่ไหม เมื่อคว่ำกระป๋องลงไปในกาละมังใส่น้ำ อุณหภูมิของไอน้ำในกระป๋องจะเป็นอย่างไร มันจะเย็นลง ไอน้ำเมื่อเย็นลงมันจะเป็นอะไร ควบแน่นเป็นหยดน้ำใช่ไหม อยู่ๆไอน้ำเต็มกระป๋องกลายเป็นหยดน้ำเล็กๆ จะเกิดอะไรขึ้น เกิดสุญญากาศไม่มีความดันสู้กับอากาศภายนอก อากาศภายนอกจึงบีบกระป๋องแบนหมดเลย

เมื่อเสร็จการทดลอง ผมปิดเตาไฟแล้วถอดกระป๋องแก๊สหุงต้มออกมาให้เด็กๆจับ มันเย็นมากครับ เย็นเพราะเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวในกระป๋องขยายตัวออกมาเป็นก๊าซครับ

กระป๋องแก๊สเย็นมากครับ
กระป๋องแก๊สเย็นมากครับ

สำหรับเด็กประถมปลาย เขาก็ได้ดูคลิปวิดีโอเหมือนๆกับประถมต้น แล้วดูความสัมพันธ์ระหว่างความดันอากาศและอุณหภูมิครับ 

เวลาเราเอาขวดพลาสติกมาปิดฝา อากาศภายในและภายนอกขวดจะดันกันไว้พอดี ทำให้ขวดไม่ยุบตัวหรือพองออก แต่ถ้าเราเอาขวดไปตากแดดให้อากาศในขวดร้อนขึ้น อากาศในขวดจะขยายตัวทำให้ขวดบวม หรือถ้าเราทำให้อากาศในขวดเย็นลง อากาศจะหดตัวทำให้ขวดยุบตัว

การทดลองที่ทำง่ายๆก็คือเอาขวดพลาสติกมาใส่น้ำร้อนเข้าไปเล็กน้อย ปิดฝา แล้วเขย่าๆไปมาให้น้ำร้อนทำให้อากาศในขวดร้อน รีบเทน้ำทิ้งแล้วปิดฝาให้แน่น เมื่อเรารอให้อากาศในขวดเย็นลง (หรือเอาไปแช่น้ำเย็น) อากาศในขวดจะหดตัวทำให้ขวดยุบตัว เนื่องจากเมื่อวานไม่ได้ถ่ายคลิปมา ขอให้ดูคลิปที่เคยถ่ายไว้ในอดีตนะครับ จริงๆเมื่อวานผมไม่ได้ทำไปอธิบายไปอย่างในคลิปนะครับ ทำการทดลองเสร็จแล้วให้เด็กพยายามเดาและอธิบายว่าเกิดอะไรขึ้นบ้าง สรุปก็เหมือนคำอธิบายในคลิปแหละครับ:

นอกจากใช้นำ้ร้อนทำให้อากาศในขวดร้อนขยายตัวแล้วหนีออกไปจากขวดเมื่อเปิดฝาในคลิปข้างบน เราสามารถใช้แอลกอฮอล์จุดไฟในขวดได้ด้วยครับ จะร้อนกว่าใช้น้ำร้อนมาก:

เมื่อเทียบกัน ขวดที่ทำให้ร้อนด้วยแอลกอฮอล์แบนกว่าแบบใช้น้ำร้อนเยอะเหมือนกันครับ 

ผมเคยถ่ายภาพ slo-motion ของไฟแบบนี้ในอดีตไว้สองสามคลิปครับ มีอธิบายให้เด็กมัธยมต้นฟังด้วย:

พอเราทำการทดลองนี้เสร็จแล้ว เด็กประถมปลายก็ทำกิจกรรมต้มน้ำในกระป๋องอลูมิเนียมแบบประถมต้นนะครับ

วันนี้มีทีมข่าวจากสำนักข่าว The Matter มาสังเกตการณ์กิจกรรมและสัมภาษณ์ผมด้วยครับ เขาเขียนบทความไว้ที่นี่นะครับ

 

การหารโดยใช้บวกลบคูณเท่านั้น

หาค่า 1/5 โดยใช้แค่การคูณและการลบ
หาค่า 1/5 โดยใช้แค่การคูณและการลบ
ตอนผมเรียนวิธีแก้สมการของนิวตัน ผมพบว่าเราสามารถใช้วิธีนี้หาค่าของการหารโดยใช้ขบวนการบวกลบและคูณเท่านั้น พบว่านักเรียนหลายๆคนไม่ทราบเรื่องนี้เลยมาบันทึกไว้ครับ
 

สมมุติว่าเราต้องการหาผลหาร B/A แล้วเราใช้ได้แต่การบวก การลบ การคูณเท่านั้น เราจะทำอย่างไร

เราสังเกตว่า B/A = B คูณกับหนึ่งหารด้วย A = B x 1/A
ดังนั้นถ้าเราหาค่า 1/A ได้ เราก็เอา 1/A ไปคูณกับ B แล้วจะได้ผลลัพธ์ B/A นั่นเอง

วิธีหา 1/A ด้วยวิธีของนิวตันก็คือการหาค่า x ที่ทำให้สมการ f(x) = A-1/x = 0 เป็นจริง ค่า x ที่ได้จะมีค่าเท่ากับ 1/A พอดี

วิธีการของนิวตันบอกว่า ถ้าจะแก้สมการ f(x) = 0 ให้เราเดาค่า x มาสักค่า (เรียกมันว่า x0) ก็แล้วกัน แล้วค่า x อันต่อไป (เรียกมันว่า x1) ที่น่าจะทำให้ f(x) ใกล้ศูนย์มากขึ้น ควรจะคำนวณอย่างนี้ครับ:

x1 = x0 – f(x0)/f'(x0) โดยที่ f'(x) คือ derivative ของ f(x) หรือค่าความชันของกราฟ f ที่ x ครับ

ถ้าค่า x1 ทำให้ f(x) ไม่ใกล้ 0 พอ เราก็หา x2, x3, x4, … ไปเรื่อยๆจนเราพอใจว่าค่า f(xn) ใกล้ 0 พอแล้ว โดยที่ xn หาได้จาก xn-1 ดังนี้ครับ:

xn = xn-1 – f(xn-1)/f'(xn-1)

ในกรณีที่ f(x) = A-1/x อย่างของเรา f'(x) = x-2 ดังนั้น

xn = xn-1 – (A- 1/xn-1)/xn-1-2

หรือ

xn = 2 xn-1 – A xn-12 ซึ่งใช้แค่การคูณและการลบเท่านั้น ไม่มีการหาร

ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเราจะหาค่า 1/5 เราก็ให้ค่า A = 5 แล้วเราก็เดาค่าเริ่มต้น x0 ว่าเป็นสัก 0.1 แล้วหาค่า x1, x2, x3 ไปเรื่อยๆด้วยสมการ xn = 2 xn-1 – A xn-12
จะได้ว่า

x1 = 0.15
x2 = 0.1875
x3 = 0.199219
x4 = 0.199997
x5 = 0.2
x6 = 0.2

พอค่า x ไม่เปลี่ยนแล้วเราก็ได้คำตอบว่า 1/A = 1/5 = 0.2 ตามที่มันควรจะเป็นนั่นเองครับ

บทความแนะนำเกี่ยวกับการเลี้ยงลูกจากภรรยาผมครับ

คุณอ้อภรรยาผมไปอ่านบทความเรื่อง Worst Mistakes Parents Make When Talking to Kids แล้วสรุปเป็นภาษาไทยดังนี้ครับ:

“บทความดีๆที่กระตุกให้พ่อแม่อย่างเราต้องคิดว่า ฉันเป็นอย่างนั้นหรือเปล่า “Worst Mistakes Parents Make When Talking to Kids” อ่านแล้วโดนใจ ถึงกับต้องแปลแบบคร่าวๆมาเล่าให้ฟัง

1 พูดมากเกิน พูดเป็นประโยคยาวโน่นนี่นั่นเต็มไปหมด เด็กเก็บข้อมูลไม่ครบค่ะ ควรพูดไม่เกิน 30 วินาที และพูดให้สั้นกระชับ ไม่ใช่แบบตำหนิ ไม่งั้นเด็กจะเริ่มไม่ฟัง อันนี้จริง เพราะเคยอธิบายสอนลูกยาวมาก พอพูดจบปุ๊บ ธีญาเปลี่ยนเรื่องพูดทันที เหมือนกับว่าตอนแม่พูดอยู่..หนูกระโดดไปคิดเรื่องอื่นแล้วแหละ

2 บ่นหรือเตือนซ้ำๆ คือ ถ้าถูกบ่นเตือนซ้ำๆ เด็กจะไม่ทำตามที่บอกหรอก เพราะเด็กเรียนรู้ว่า ไม่เห็นต้องทำเลย..เดี๋ยวแม่ก็เตือนอีกแหละ โดยเฉพาะในเวลาเช้าที่เร่งรีบ ที่ต้องเตรียมชุดพละ อุปกรณ์ดนตรี การบ้าน กระติกน้ำ ทำให้พ่อแม่ต้องคอยเตือนลูกไปหมดทุกสิ่ง อีกห้านาทีก็บ่นลูก ผ่านไปอีกห้านาทีก็เร่งลูก ตัวอย่างที่บรรยายมาก็ราวกับผู้เขียนเคยมานั่งอยู่ในบ้านเราเลยอ่ะ ผู้เขียนบอกว่าคำเตือนพวกนี้เป็นการบอกเด็กทางอ้อมว่า “ลูกไม่สามารถจัดการกับปัญหาได้หรอก ฟังแม่เท่านั้น หรือให้แม่ทำเลยดีกว่า” ทำให้หล่อหลอมให้เด็กขาดความมั่นใจ ต้องพึ่งพาคนอื่นตลอด

พ่อแม่ควรบอกว่า “เราจะออกจากบ้านใน 45 นาที ถ้าหนูเอาของไปไม่ครบ หนูคงต้องไปอธิบายกับครูนะคะ” คือ บอกความคาดหวังของแม่ อธิบายของผลที่จะเกิดขึ้น แล้วเด็กจะได้เรียนรู้ที่จะรับผิดชอบมากขึ้น..เมื่อเค้าโตขึ้น

3 ใช้วิธีทำให้ลูกรู้สึกผิดจะได้ทำตามที่เราบอก พร่ำพรรณาให้เด็กเข้าใจถึงความเหนื่อยยากของแม่ แต่แม่ก็ต้องเข้าใจว่าเด็กเล็กจะยังไม่รู้จักเห็นอกเห็นใจ ไม่ใช่ว่าเค้าใจร้าย แต่เพราะเค้าเป็นวัยเด็กที่สนใจแต่ความสนุก ถ้าจะสอนเรื่องเห็นอกเห็นใจ..พ่อแม่เองต้องทำเป็นตัวอย่าง แล้วเด็กจะค่อยๆเรียนรู้ทีละน้อย ถ้ากำลังโกรธอยู่ก็ควรจะคุยกับตัวเองหรือหายใจลึกๆให้อารมณ์เย็นก่อนจะพูดกับลูก โดยการสอนต้องชัดเจน ไม่เวิ่นเว้อ บอกความรู้สึกกับลูก ไม่ใช้อารมณ์ ไม่ตำหนิ ให้โอกาสเด็กที่ลองใหม่ให้วันพรุ่งนี้

4 ไม่ฟังลูก ถ้าเรายังยุ่งอยู่ก็ต้องบอกเด็กให้ชัดเจน เช่น “แม่ทำกับข้าวอยู่ก็เลยยากที่จะฟังหนู ขออีก 10 นาทีเดี๋ยวแม่ไปคุยด้วยนะ” คือให้เด็กรอดีกว่าให้ลูกพูดไปเรื่อยๆแต่เราไม่ต้้งใจฟัง แล้วเวลาฟังก็ต้องมี eye contact มีภาษากายที่แสดงถึงความเข้าใจ

ในบทความยังมีการยกตัวอย่างบทสนทนาที่ไม่ได้ผลทำให้ลูกรู้สึกแย่ แล้วก็แนะนำวิธีพูดที่ควรนำไปใช้ด้วยค่ะ สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งคือ เวลาพูดกับเด็กต้องไม่ให้บทสนทนาเป็นแบบ Negative ตำหนิเด็ก เพราะทำให้เด็กต่อต้านและเริ่มพาลสร้างปัญหาอย่างอื่น

ผู้เขียนยังทิ้งท้ายด้วยว่า

พ่อแม่เป็นงานยาก เราทำผิดพลาดกันได้ การสื่อสารกับเด็กนั้นใช้เวลาและพลังของพ่อแม่ เราต้องรู้เท่าทันอารมณ์ตัวเอง รู้ว่าถ้าลูกทำอย่างนี้..เราจะต้องจัดการกับลูกอย่างนี้ทันที (Automatic reactions) เราต้องทำให้ Automatic reactions ช้าลง คิดอย่างสนใจความรู้สึกลูกก่อน แล้วค่อยลงมือจัดการ

การให้เด็กรับผลของการกระทำ…สอนให้เด็กได้รู้ถึง limit
การตั้งใจฟังลูกและให้อิสระกับลูกได้ลงมือทำ…สอนเด็กเรื่อง Respect

แต่พ่อแม่ก็ต้องดูแลตัวเองเพื่อให้มีพลังบวกไปดูแลลูก บางทีพ่อแม่ก็ต้องมาจัดลำดับความสำคัญในชีวิตแล้วปล่อยวางบางอย่างไปบ้าง เพราะสุดท้ายเราจะได้บางสิ่งที่คุ้มค่ามากๆ

เอาเป็นว่า ไปอ่านต้นฉบับภาษาอังกฤษอย่างละเอียดด้วยเถิดค่ะ อ้อแปลมาคร่าวๆไม่ละเอียด เป็นบทความที่ตรงประเด็น บทสนทนาที่ยกตัวอย่างในบทความ…น่าจะช่วยความโกลาหลของหลายบ้านได้ค่ะ

ผู้เขียน คือ Melanie Greenberg, Ph.D เป็นนักจิตวิทยาค่ะ”

 

ความดันก๊าซและอุณหภูมิ เมฆในขวด น้ำเดือดในสุญญากาศ ปืนใหญ่ลม

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปเม็ดเลือดขาวกินแบคทีเรีย ได้เห็นว่าก๊าซถูกอัดจะร้อนขึ้น ถ้าขยายตัวจะเย็น และใช้หลักการนี้ทำเมฆในขวดกัน เด็กประถมปลายได้ดูคลิปทอร์นาโดไฟ ได้เล่นเมฆในขวด และทำน้ำเดือดที่อุณหภูมิต่ำๆเช่น 40 องศาเซลเซียสด้วยสุญญากาศ เด็กอนุบาลสามได้เล่นปืนใหญ่ลม

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “การขยายตัวของน้ำแข็ง ต้มน้ำเพื่อดูความจุความร้อน ปืนใหญ่ลม” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ผมให้ดูคลิปเซลล์เม็ดเลือดขาวกัดกินแบคทีเรียครับ:

เล่าให้เด็กๆฟังว่าเรามีระบบภูมิคุ้มกันที่ทำงานด้วยเซลล์หลายชนิด คอยสำรวจว่ามีสิ่งแปลกปลอมที่อาจมีอันตรายในร่างกายเราไหม ถ้าเจอก็จัดการทำลายเลย สำหรับเด็กๆผมแนะนำให้เข้าไปอ่านการ์ตูนภูมิคุ้มกันหรรษาที่เพจนี้นะครับ ตอนแรกกดที่รูปข้างล่างได้เลยครับ:

การ์ตูนภูมิคุ้มกันหรรษาตอนที่ 1 ครับ กดเข้าไปดูเลยครับ
การ์ตูนภูมิคุ้มกันหรรษาตอนที่ 1 ครับ กดเข้าไปดูเลยครับ

ต่อไปเด็กๆก็ได้ทดลองจับหลอดฉีดยาที่ผมอุดปลายแล้วอัดอากาศให้มีขนาดเล็กลง ได้รู้สึกว่ามันร้อนขึ้น นั่นคือก๊าซตอนถูกบีบอัดจะร้อนขึ้น ในทางกลับกันเมื่อขยายตัวจะเย็นลง

การทดลองต่อไปเป็นการใช้หลักการที่ว่าก๊าซขยายตัวจะเย็นลงมาสร้างเมฆในขวดครับ โดยเราเอาน้ำหรือแอลกอฮอล์ใส่ขวดใส อัดอากาศเข้าไปให้ความดันสูงๆ แล้วเปิดปากขวดให้อากาศวิ่งออกอย่างรวดเร็ว ความดันข้างในก็จะลดลง อุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็วด้วย  ไอน้ำหรือไอแอลกอฮอล์ก็จะควบแน่นกลายเป็นละอองเล็กๆลอยอยู่ในขวด เป็นเมฆหมอกให้เราเห็น เมฆในท้องฟ้าก็เกิดคล้ายกันโดยไอน้ำลอยขึ้นไปสูงๆแล้วเย็นลงควบแน่นเป็นเมฆครับ ตอนอัดอากาศและตอนปล่อยอากาศเราลองวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดด้วยครับ พบว่าอุณหภูมิต่างกันประมาณ 4-5 องศาเซลเซียส

เด็กๆทดลองทำกันครับ:

ในช่วงเวลาของเด็กประถมปลาย ผมให้เด็กๆเดาว่าถ้าไม่ใส่น้ำหรือแอลกอฮอล์เข้าไปในขวดเลย จะเกิดเมฆไหม พอเด็กๆเดาด้วยเหตุผลต่างๆแล้วเราก็ทดลองดูว่าเกิดอะไรขึ้นครับ:

นอกจากเมฆในขวดแล้ว เด็กประถมปลายได้ทดลองทำน้ำให้เดือดที่อุณหภูมิต่ำๆ (ไม่ถึง 100 องศาเซลเซียส) โดยการสร้างสุญญากาศเหนือน้ำด้วยครับ ปกติน้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียสถ้าเราต้มน้ำแถวๆผิวโลก แต่ถ้าเราอยู่ในที่ความดันอากาศต่ำๆ น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิน้อยกว่า 100 องศา เช่นบนดอยอินทนนท์น้ำเดือดที่ประมาณ 90 องศากว่าๆ แถวยอดเขาเอเวอเรสต์น้ำเดือดประมาณ70 องศา ถ้าความดันต่ำใกล้ๆสุญญากาศ น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 มาก ในการทดลองนี้เราสร้างความดันต่ำในหลอดฉีดยาแล้วสังเกตน้ำในหลอดฉีดยาเดือดกลายเป็นไอกันครับ:

ถ้าสนใจว่าอุณหภูมิน้ำเดือดที่ความสูงต่างๆเป็นอย่างไร ลองเข้าไปดูตารางในหน้านี้ดูนะครับ

อุณหภูมิน้ำเดือดที่ความสูงต่างๆครับ ยิ่งสูงความดันอากาศก็ยิ่งน้อย ทำให้นำ้เดือดง่าย ไม่ต้องร้อนถึง 100 องศาเซลเซียสครับ
อุณหภูมิน้ำเดือดที่ความสูงต่างๆครับ ยิ่งสูงความดันอากาศก็ยิ่งน้อย ทำให้นำ้เดือดง่าย ไม่ต้องร้อนถึง 100 องศาเซลเซียสครับ

นอกจากนี้เด็กประถมปลายได้ดูคลิปการทดลองที่อันตรายไปที่จะทำกันที่โรงเรียนคือทำทอร์นาโดไฟครับ หลักการคือให้มีลมหมุนๆรอบๆไฟ แล้วไฟจะพุ่งขึ้นสูงๆหมุนเป็นเกลียว แบบแรกเป็นแบบตั้งโต๊ะ:

อีกอันเป็นขนาดยักษ์:

สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมให้เล่นปืนใหญ่ลม (Vortex Cannon) กันครับ เจ้าปืนใหญ่ลมเนี่ยสามารถยิงวงแหวนอากาศ หรืออากาศที่หมุนเป็นรูปโดนัทออกไปได้ไกลมาก ถ้าเราใส่ควันเข้าไป เราจะเห็นรูปโดนัทวิ่งออกมาไปได้ไกลๆ เนื่องจากผมแพ้กลิ่นธูป และผมไม่มีเครื่องสร้างควันแบบในคอนเสิร์ท ผมจึงไม่ได้ใส่ควันให้เด็กๆดู ได้แต่ยิงอากาศใส่เป้าต่างๆ
 
วิธีทำมีหลายวิธีง่ายๆอีกครับ  วิธีแรกก็คือเอากล่องกระดาษแข็งที่ใส่รองเท้ามาเจาะรูกลม เส้นผ่าศูนย์กลางสัก 2-3 นิ้ว ที่ด้านสั้นด้านหนึ่งของกล่อง แล้วเราก็ปิดฝากล่อง เมื่อจะยิงวงแหวนอากาศ เราก็ตบที่ฝากล่องทำให้อากาศวิ่งออกไปทางรูกลมๆด้านข้าง
 
อีกวิธีหนึ่งก็คือเอากระป๋องพลาสติกที่มีก้น เช่นถังขยะพลาสติก มาเจาะรูกลมที่ก้น แล้วเอาถุงพลาสติกปิดที่ปากกระป๋อง แล้วเราก็ตบถุงพลาสติกให้ดันอากาศผ่านรูกลมๆที่ก้นกระป๋อง เล็งไปที่เป้าต่างๆแล้วเราก็ยิงใส่

อีกวิธีหนึ่งก็คือเอาขวดน้ำพลาสติกขนาดใหญ่ๆเช่น 5-6 ลิตร แล้วก็ตบก้นขวดเลยครับ ลมก็ออกมาเป็นโดนัทเหมือนกัน

ไม่ว่าเราจะประดิษฐ์แบบไหนก็ตาม จุดสำคัญก็คือต้องมีช่องวงกลมให้ลมความเร็วสูงออกมาจากขวด/กล่อง/ถัง/หรือภาชนะต่างๆ ลมความเร็วสูงจะวิ่งออกมาชนอากาศข้างนอกทำให้อากาศหมุนเวียนเป็นรูปโดนัท และเจ้าอากาศหมุนเวียนรูปโดนัทนี้จะวิ่งไปได้ไกลมากๆเมื่อเทียบกับการเป่าลมโดยตรง รายละเอียดเพิ่มเติมอีกมากมายสามารถอ่านได้จากที่นี่นะครับ

เด็กๆเล่นกันอย่างสนุกสนานครับ ใช้ล้มกระป๋องอลูมิเนียมเปล่าๆ ดับเทียน และดับเทียนหลังกระป๋องครับ :

 

การขยายตัวของน้ำแข็ง ต้มน้ำเพื่อดูความจุความร้อน ปืนใหญ่ลม

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้ดูคลิปการวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิต ได้ช่วยทำให้น้ำแข็งละลายเพื่อดูการหดตัวของมันเมื่อกลายเป็นน้ำเหลวๆ ได้ดูคลิปท่อเหล็กและกระป๋องแตกเมื่อน้ำข้างในแข็ง เด็กประถมปลายได้ช่วยจับเวลาการต้มน้ำ 300 และ 600 กรัม ดูกราฟอุณหภูมิและเวลา และได้การบ้านไปคาดการว่ากราฟของน้ำ 1,200 กรัมน่าจะเป็นอย่างไร เด็กๆอนุบาลสามได้เ่ล่นของเล่นปืนใหญ่ลม (Vortex Cannon) ที่สามารถยิงลมไปไกลๆได้ เด็กๆใช้ปืนใหญ่ลมยิงกระป๋องและดับเทียนครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “รู้จักเทอร์โมมิเตอร์ วัดอุณหภูมิน้ำแข็ง/น้ำเดือด กลกระป๋องเอียง” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ผมให้ดูคลิปคลาสสิคโดย Carl Sagan จากรายการ Cosmos ตอนการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกครับ:

ไอเดียเรื่องการวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิตเป็นไอเดียที่ดีที่สุดอันหนึ่งของมนุษยชาติครับ ใช้เข้าใจและอธิบายประเภทสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายและการเปลี่ยนแปลงต่างๆของสิ่งมีชีวิตครับ (ที่เห็นใกล้ตัวทุกวันก็คือการดื้อยาของเชื้อโรคครับ เห็นชัดเพราะเชื้อโรคมันเกิดเร็วสีบพันธุ์เร็วตายเร็ว)

ขบวนการวิวัฒนาการจะเกิดได้ด้วยสี่ข้อนี้ครับ:

Continue reading การขยายตัวของน้ำแข็ง ต้มน้ำเพื่อดูความจุความร้อน ปืนใหญ่ลม

รู้จักเทอร์โมมิเตอร์ วัดอุณหภูมิน้ำแข็ง/น้ำเดือด กลกระป๋องเอียง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปทำไมไม่ควรจุดไฟในปั๊มน้ำมัน ได้ดูเว็บไซต์ลมฟ้าอากาศชั้นยอด ดูคลิปหุ่นยนต์ค้างคาว ได้รู้จักเทอร์โมมิเตอร์ประเภทต่างๆ ได้สังเกตว่าเวลาของเหลวขยายตัวเป็นก๊าซจะเย็น ได้ดูการวัดอุณหภูมิน้ำแข็ง จับเวลาการต้มน้ำ และอุณหภูมิน้ำเดือด เด็กอนุบาลสามได้เรียนรู้กลตั้งกระป๋องเอียงๆไว้ไปเล่นกับพ่อแม่ครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ความจุความร้อนของน้ำ การทรงตัว” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถม ผมแนะนำให้รู้จักเว็บไซต์ Ventusky ที่มีข้อมูลลมฟ้าอากาศน่าสนใจของทั้งโลกเลยครับ เด็กๆสนใจว่าตรงไหนเย็นตรงไหนร้อน ที่ไหนลมแรง ฯลฯ หลังจากกดเล่นสักพักผมก็ฝากให้เด็กๆไปลองกดเล่นเองที่บ้านครับ

เว็บ Ventusky ครับ
เว็บ Ventusky ครับ

ต่อไปผมก็เอาคลิปวิดีโอปั๊มน้ำมันที่ถ่ายด้วยแสงอินฟราเรดมาดูครับ: Continue reading รู้จักเทอร์โมมิเตอร์ วัดอุณหภูมิน้ำแข็ง/น้ำเดือด กลกระป๋องเอียง

ความจุความร้อนของน้ำ การทรงตัว

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้เห็นความมหัศจรรย์ของน้ำที่สามารถจุความร้อนได้มากมาย สามารถช่วยให้ถ้วยพลาสติก กระดาษ หรือลูกโป่งทนความร้อนมากๆได้ เด็กๆอนุบาลสามได้เรียนรู้เรื่องสมดุลและการทรงตัว ได้หัดเล่นกลตั้งกระป๋องอลุมิเนียมให้เอียงๆครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ทำเหล็กให้เป็นแม่เหล็ก ปืนแม่เหล็ก (Gaussian Gun) แรงตึงผิวน้ำ” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ผมให้ดูคลิปน่าสนใจก่อนครับ ถามเขาก่อนว่าถ้าเอาถ้วยแก้วไปทำให้ร้อนๆ แล้วใส่น้ำเย็นลงไป จะเกิดอะไรขึ้น เด็กๆหลายๆคนบอกว่าน่าจะแตก ผมถามว่าทำไมถึงแตกล่ะ เด็กๆอึ้งกันไป แต่ก็มีสองสามคนพยายามอธิบายว่าความร้อนความเย็นทำให้เกิดการขยายตัวและหดตัว ผมบอกว่าใช่แล้วเวลาของโดนความร้อนมักจะขยายตัว เมื่อโดนความเย็นมักจะหดตัว ในกรณีของแก้วเมื่อร้อนก็ขยายตัว เมื่อโดนน้ำเย็น ส่วนที่โดนน้ำเย็นก่อนก็หดตัวก่อน ทำให้เนื้อแก้วแตก หลังคุยกันเสร็จก็ดูการแตกของแก้วแบบสโลโมชั่นกันครับ:

จากนั้นทั้งประถมต้นและประถมปลายก็ให้ดูการทดลองลูกโป่งลนไฟกันครับ:

เราพบว่าลูกโป่งที่ไม่มีน้ำใส่ไว้พอถูกไฟก็แตกอย่างรวดเร็ว เพราะยางถูกไฟก็มีอุณหภูมิสูงขึ้นจนเปลี่ยนสภาพและฉีกขาดออกจากกัน แต่สำหรับลูกโป่งที่ใส่น้ำไว้ เราสามารถลนไฟไว้ได้นานๆโดยที่มันไม่แตกเลย  แต่ถ้าเราเอาไฟไปถูกยางตรงที่ไม่มีน้ำหล่อเลี้ยงไว้ ยางตรงนั้นก็จะขาดออกทำให้ลูกโป่งแตกเหมือนกัน Continue reading ความจุความร้อนของน้ำ การทรงตัว

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)