เสียงและการสั่นสะเทือน ความถี่ที่เราได้ยิน คลิปเส้นเสียง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้คุยกันเรื่องเสียงและการสั่นสะเทือน ได้ดูคลิปการสั่นของเส้นเสียงในคอเราที่ทำให้เราร้องเพลงหรือพูดได้ ประถมต้นได้ดูการสั่นของลำโพงที่ความถี่ต่างๆ เด็กประถมปลายได้ทดสอบความสามารถการได้ยินความถี่ต่างๆตั้งแต่ต่ำสุดไปถึงสูงสุด เด็กอนุบาลสามก็ได้ดูลำโพงสั่นสะเทือนและทดลองฟังความถี่สูงๆและต่ำๆว่าได้ยินแค่ไหนครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “โซเดียม + น้ำ = ระเบิด Smart Watch สุดเจ๋ง แรงลอยตัว บูมเมอแรง” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมผมให้เด็กๆเอามือจับคอแล้วพูดให้สังเกตว่ามือรู้สึกอย่างไรครับ เด็กๆบอกได้ว่ามือมันสั่นๆ ผมบอกว่าในคอเรามีกล่องเสียง (Larynx) ที่เป็นท่อล้อมรอบเส้นเสียง (Vocal Cords) ที่จะสั่นไปมาเวลาเราพูดหรือส่งเสียงต่างๆ เราต้องใช้อากาศจากปอดของเราพ่นให้ผ่านเส้นเสียงและสมองจะบังคับเส้นเสียงให้ขยับ ให้ตึงหรือหย่อน ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนนี้จะกระทบอากาศในคอทำให้อากาศสั่นสะเทือนด้วย อากาศสั่นสะเทือนเป็นทอดๆออกมาจากคอ ทำให้อากาศสะเทือนไปเรื่อยๆจนเข้ามาในหู ทำให้แก้วหูสะเทือนและส่งสัญญาณไปสมองของผู้ฟังทำให้ได้ยิน

ผมให้เด็กๆดูคลิปกล้องที่ส่องลงไปทางจมูกเพื่อดูเส้นเสียงขณะคนร้องเพลงครับ:

เด็กร้องยี้กันใหญ่เพราะมันน่าเกลียด แต่เราทุกคนก็เป็นอย่างนี้แหละครับ ต่อไปผมให้ดูอีกคลิปหนึ่งที่ส่องไฟกระพริบเร็วๆ (Stroboscope) ให้ใกล้กับความถี่การสั่นของเส้นเสียง จะได้เห็นการเคลื่อนที่เป็น slo-motion ครับ: Continue reading เสียงและการสั่นสะเทือน ความถี่ที่เราได้ยิน คลิปเส้นเสียง

โซเดียม + น้ำ = ระเบิด Smart Watch สุดเจ๋ง แรงลอยตัว บูมเมอแรง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปการระเบิดเมื่อโซเดียมโดนน้ำ ประถมปลายได้ดูคลิปการดัดแปลง Smart Watch ให้ตรวจจับการสั่นสะเทือนต่างๆแล้วใช้สั่งงานหรือตรวจจับสิ่งต่างๆได้ หลังจากดูคลิปแล้วเด็กๆก็ทดลองเรื่องแรงลอยตัวต่อจากสัปดาห์ที่แล้ว เด็กอนุบาลสามได้เล่นบูมเมอแรงกระดาษแข็งกันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “คุยกันเรื่อง Supermoon เริ่มเรียนเรื่องแรงลอยตัว บูมเมอแรงกระดาษ” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ผมไปพบคลิปน่าตื่นเต้นสำหรับเด็กมาครับ เลยเอามาให้เด็กประถมดูกัน มีคนเอาโซเดียม (Na) ใส่ลงไปในโถส้วมครับ ดูว่าเกิดอะไรขึ้น:

ปรากฎว่ามันระเบิดครับ! โซเดียมเมื่อโดนน้ำจะกลายเป็นสารละลายโซดาไฟ (NaOH) และก๊าซไฮโดรเจน ปล่อยความร้อนออกมามาก ทำให้ไฮโดรเจนระเบิดครับ สมการเคมีเป็นอย่างนี้ครับสำหรับผู้สนใจ:

2Na(s) + 2H2O → 2NaOH(aq) + H2(g)

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าเกลือแกงที่เรากินกันเค็มๆประกอบด้วยธาตุสองอย่างคือโซเดียม และคลอรีน ธาตุแต่ละอย่างมีอันตรายต่อร่างกายคือโซเดียมโดนน้ำก็เป็นโซดาไฟร้อนๆและก๊าซไฮโดรเจน คลอรีนก็กัดผิวและเนื้อเยื่ออ่อนๆ ในสงครามโลกครั้งที่หนึ่งใช้เป็นแก๊ซพิษด้วย แต่พอโซเดียมและคลอรีนรวมตัวกันเป็นเกลือแกง กลับเป็นเครื่องปรุงอาหารที่เรากินได้

ถ้าเราดูโซเดียมในตารางธาตุ เราจะเห็นว่ามันอยู่ในคอลัมน์แรก ธาตุในคอลัมน์แรกก็มีไฮโดรเจน ลิเธียม โซเดียม โปตัสเซียม รูบิเดียม ซีเซียม และฟรานเซียม ธาตุเหล่านี้ตั้งแต่ลิเธียมเป็นต้นไปเมื่อผสมกับน้ำจะร้อนและมีแก๊ซไฮโดรเจนกันทั้งนั้นครับ มีคนทำเป็นวิดีโอให้ดูกัน: Continue reading โซเดียม + น้ำ = ระเบิด Smart Watch สุดเจ๋ง แรงลอยตัว บูมเมอแรง

สอนวิทย์มัธยม1: คลิปจากอินเทอร์เน็ตเรื่องเซลล์

ผมสอนเรื่องเซลล์ให้เด็กๆโดยให้เด็กหัดใช้กล้องจุลทรรศน์และอธิบายคลิปเหล่านี้ครับ:

ส่วนประกอบของเซลล์คร่าวๆ:

รายละเอียดมากขึ้น (เผื่อสนใจเพิ่ม):

รายละเอียดเกี่ยวกับอวัยวะจิ๋ว Organelles (เผื่อสนใจเพิ่ม):

Continue reading สอนวิทย์มัธยม1: คลิปจากอินเทอร์เน็ตเรื่องเซลล์

คุยกันเรื่อง Supermoon เริ่มเรียนเรื่องแรงลอยตัว บูมเมอแรงกระดาษ

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้คุยกันเรื่อง Supermoon ซื่งก็คือดวงจันทร์เต็มดวงตอนอยู่ใกล้ๆโลก (อยุ่ใกล้ได้เพราะวงโคจรมันเป็นวงรี ไม่ใช่วงกลม) เด็กๆได้เริ่มกิจกรรมเกี่ยวกับแรงลอยตัว เด็กอนุบาลสามได้เรียนรู้วิธีทำบูมเมอแรงกระดาษแข็งและไ้ด้ลองขว้างให้วนกลับมาหาตัวกันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “คานทุ่นแรง เงินเฟ้อและการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล เสือไต่ถัง” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถม ผมเล่าเรื่องเกี่ยวกับปรากฎการณ์ Supermoon ที่เกิดเมื่อคืนวันจันทร์ที่ 14 พฤศจิกายา 2559 ให้ฟัง เด็กๆหลายคนก็ได้รู้จักมาบ้างแล้วจากข่าวต่างๆที่พูดถึงเรื่องนี้ หลายคนตอบได้ว่าเป็นเหตุการณ์ที่ดวงจันทร์อยู่ในตำแหน่งที่ใกล้โลก และอยู่ด้านที่เห็นเต็มดวงพอดี จึงดูสว่างกว่าปกติ ผมเอารูปที่ครอบครัวผมถ่ายผ่านกล้อง Sony HX400V ซูมที่ 50 เท่ามาให้ดูครับ:

ถ่ายวันที่ 14 พ.ย. 2559 เวลาประมาณ 1 ทุ่ม กล้อง Sony HX400V ซูม 50 เท่า
ถ่ายวันที่ 14 พ.ย. 2559 เวลาประมาณ 1 ทุ่ม กล้อง Sony HX400V ซูม 50 เท่า

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าดวงจันทร์โคจรรอบโลกเป็นวงรีไม่ใช่วงกลมเป๊ะๆ ดังนั้นจะมีช่วงที่ดวงจันทร์อยู่ห่างและอยู่ใกล้โลก ตอนดวงจันทร์อยู่ห่างโลกที่สุดจะห่างประมาณ 400,000 กิโลเมตร  และเมื่ออยู่ใกล้ที่สุดจะใกล้ประมาณ 350,000 กิโลเมตร  ดวงจันทร์โคจรรอบโลกหนึ่งรอบใช้เวลาเท่าๆกับที่ดวงจันทร์หมุนรอบตัวพอดี (โคจรหนึ่งรอบใช้เวลา 27.322 วัน) ทำให้ชาวโลกมองเห็นแค่ด้านเดียวของดวงจันทร์เท่านั้น ผมเคยเล่าว่าทำไมเวลาโคจรรอบโลกและเวลาหมุนรอบตัวเองถึงเท่ากัน และทำไมดวงจันทร์ด้านที่ชี้เข้าหาโลกจึงดูแตกต่างกับด้านที่หันออกจากโลกมากไว้ที่นี่นะครับ ถ้าสนใจกดเข้าไปดูได้ Continue reading คุยกันเรื่อง Supermoon เริ่มเรียนเรื่องแรงลอยตัว บูมเมอแรงกระดาษ

คานทุ่นแรง เงินเฟ้อและการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล เสือไต่ถัง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้ดูคลิปแล้วเดากันว่าลูกกอล์ฟเข้าไปอยู่ในขวดแก้วได้อย่างไร ได้เห็นว่าคานทุ่นแรงทำงานอย่างไรและได้ใช้คานเพิ่มแรงจนสามารถยกตัวผมได้ เด็กประถมปลายได้รู้จักกับเงินเฟ้อและการเติบโตของค่าเงินแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล เด็กอนุบาลสามได้เล่นลูกแก้วในชามกาละมัง คล้ายๆมอเตอร์ไซด์เสือไต่ถังครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ของเล่นสมดุล การเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล การเคลื่อนที่เป็นวงกลม” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ผมให้ดูภาพนิ่งตอนต้นของวิดีโอคลิปนี้ก่อนครับ เป็นภาพขวดแก้วปากแคบที่มีลูกกอล์ฟอยู่ข้างใน ให้เขาเดากันว่ามันเป็นอย่างนั้นได้อย่างไร (กดดูแล้วหยุดไปตอนต้นนะครับ อย่าพึ่งดูเฉลย):

เด็กๆก็เดากันหลายไอเดียครับ (กิจกรรมนี้ทำเพื่อให้เด็กๆหัดคิดหัดเดาและเสนอความคิดของตนครับ) มีไอเดียเช่นปากขวดมันขยายได้ ภาพลวงตา ก้นขวดเปิดได้ หัดขวดแล้วต่อใหม่ หลังจากเด็กๆเสนอความเห็นกันสักพัก ผมก็เปิดวิดีโอต่อให้เด็กๆดูเฉลยว่าเขาทำอย่างไรครับ เด็กๆได้เห็นการขูดแก้วให้เป็นรอยจะได้ขาดตามรอยนั้น ได้เข้าใจการขยายตัวของแก้วเมื่อร้อนและหดตัวเมื่อเย็นครับ

เด็กๆได้ดูคลิปน่าสนใจเกี่ยวกับผึ้งที่เรียนรู้จากผึ้งตัวอื่นๆในการดึงเชือกเพื่อกินนำ้หวานที่ซ่อนอยู่ครับ แสดงว่าแมลงอย่างผึ้งก็เรียนรู้ส่งต่อความสามารถแบบนี้ได้ต่อไปหลายๆชั่วชีวิตครับ:

จากนั้นเด็กๆก็ได้ทำกิจกรรมเกี่ยวกับสมดุลและคานกันต่อ ผมเอาคานมาพาดกับเก้าอี้แล้วให้เด็กตัวเล็กกดข้างหนึ่งแล้วผมกดอีกข้างหนึ่ง ดูว่าความยาวคานแต่ละข้างต้องเป็นอย่างไรเด็กถึงจะกดชนะผมได้:

ลองหาตำแหน่งจุดหมุนของคานว่าทำอย่างไรกดสองข้างแล้วสมดุลกันครับ
ลองหาตำแหน่งจุดหมุนของคานว่าทำอย่างไรกดสองข้างแล้วสมดุลกันครับ

เราสังเกตว่าต้องให้คานด้านเด็กต้องยาวๆเข้าไว้ขณะที่คานด้านของผมต้องสั้นๆ แล้วเด็กถึงจะกดชนะผมได้

ผมให้เด็กช่วยกันวัดแรงที่ต้องใช้ดึงปลายคานแต่ละข้างลงเมื่อปลายด้านหนึ่งห่างจากจุดหมุน 10 นิ้ว และปลายอีกข้างห่างจากจุดหมุน 45 นิ้ว พบว่าแรงที่ต้องใช้จะต่างกันประมาณ 5 เท่าครับ:

วัดแรงที่ปลายแต่ละข้างของคานครับ
วัดแรงที่ปลายแต่ละข้างของคานครับ
วัดแรงที่ปลายด้านยาว แรงปลายด้านยาวจะเป็นประมาณ 1/5 เท่าของแรงปลายด้านสั้น
วัดแรงที่ปลายด้านยาว แรงปลายด้านยาวจะเป็นประมาณ 1/5 เท่าของแรงปลายด้านสั้น
วัดแรงที่ปลายด้านสั้น แรงปลายด้านสั้นจะเป็นประมาณ 5 เท่าของแรงปลายด้านยาว
วัดแรงที่ปลายด้านสั้น แรงปลายด้านสั้นจะเป็นประมาณ 5 เท่าของแรงปลายด้านยาว

จากนั้นเด็กๆก็มาลองพลังกันพยายามกดคานยกผมกันครับ:

dsc03460

มีคลิปกิจกรรมให้ดูครับ:

เด็กๆก็ได้ซึมซับประสบการณ์ว่าคานช่วยทำให้แรงเราเยอะขึ้นได้อย่างไรครับ

สำหรับเด็กประถมปลาย เราคุยกันเรื่องการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลต่อครับ เริ่มจากถามถึงการบ้านที่ถามเด็กๆว่าในประเทศไทยราคาก๋วยเตี๋ยวจะเพิ่มเป็นสองเท่าทุกๆประมาณ 15-20 ปี ดังนั้นราคาก๋วยเตี๋ยวเมื่อ 40 ปีที่แล้วเป็นประมาณเท่าไรครับ ถ้าราคาเพิ่มสองเท่าทุกๆยี่สิบปี ก็แสดงว่าเมื่อยี่สิบปีที่แล้วราคาต้องลดไปสองเท่า และเมื่อยี่สิบปีก่อนหน้า (รวมเป็น 40 ปีที่แล้ว) ราคาก็ลดไปอีกสองเท่า ราคาจึงลดลงไปทั้งหมดประมาณ 4 เท่าครับ

การที่ราคาสินค้าต่างๆเพิ่มขึ้นเรื่อยๆตามเวลาเรียกว่า  “เงินเฟ้อ” ครับ  ผมให้เด็กๆดูว่าถ้าเราฝากเงินไว้ในธนาคารหรือลงทุนแบบต่างๆที่มีดอกเบี้ยหรือผลตอบแทนต่างๆกัน เงินจะเติบโตอย่างไร จะโตพอที่จะซื้อสินค้าในอนาคตได้ไหม เช่นถ้าได้ดอกเบี้ย 1% ต่อปี ในเวลายี่สิบปี เงินจะเพิ่มเป็นเท่าไร จะทันราคาก๋วยเตี๋ยวที่จะเพิ่มเป็นสองเท่าได้หรือเปล่า เราลองคำนวณว่าฝากเงินต้น 100 บาทแล้วเงินจะเพิ่มเป็นเท่าไรเมื่อผ่านไป 20 ปี พบว่าเพิ่มเป็น 1.22 เท่าครับ:

ดอกเบี้ย 1% ทำให้เงินเพิ่มเป็น 1.22 เท่าเมื่อเวลาผ่านไป 20 ปีครับ แพ้เงินเฟ้อที่เทียบจากราคาก๋วยเตี๋ยวที่เพิ่มขึ้น 2 เท่า
ดอกเบี้ย 1% ทำให้เงินเพิ่มเป็น 1.22 เท่าเมื่อเวลาผ่านไป 20 ปีครับ แพ้เงินเฟ้อที่เทียบจากราคาก๋วยเตี๋ยวที่เพิ่มขึ้น 2 เท่า

เด็กๆช่วยกันทดลองเปลี่ยนอัตราดอกเบี้ยไปเรื่อยๆเพื่อดูว่าดอกเบี้ยเป็นเท่าไรเงินถึงจะเพิ่มเป็นสองเท่าทันราคาก๋วยเตี๋ยวครับ พบว่าดอกเบี้ยต้องเป็นประมาณ 3.53% ถึงจะเพิ่มทันราคาก๋วยเตี๋ยวครับ การคำนวณทั้งหลายเราให้คอมพิวเตอร์ช่วยคำนวณจะได้เร็วๆครับ:

ดอกเบี้ย 3.53% จะทำให้เงินเพิ่มเป็นสองเท่าในยี่สิบปีครับ
ดอกเบี้ย 3.53% จะทำให้เงินเพิ่มเป็นสองเท่าในยี่สิบปีครับ

เราพบว่าถ้าเอาเงินแต่ละปีหารด้วยเงินปีที่แล้ว เราจะได้อัตราส่วนคงที่ = 1 + ดอกเบี้ย/100 ครับ แสดงว่าเงินเพิ่มขึ้นเป็นอัตราส่วนคงที่ทุกๆปี เป็นการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลครับ เด็กบางคนเข้าใจได้ว่าเงินในปีที่ k จะโตเป็น (1+r)k เมื่อ r = ดอกเบี้ย/100 ครับ

ถ้าดอกเบี้ยหรือผลตอบแทนมากขึ้น เงินจะเพิ่มขึ้นเร็วขึ้นมากๆครับ เช่นถ้าผลตอบแทนคือ 10%ต่อปีเงินจะโตเป็น 6.7 เท่าใน 20 ปี ถ้าผลตอบแทนคือ 15% เงินจะโตเป็น 16 เท่าใน 20 ปี ถ้าผลตอบแทนคือ 20% เงินจะโตเป็น 38 เท่าใน 20 ปี

ดังนั้นสิ่งที่สำคัญมากก็คือเราควรจะออมเงินเราให้ผลตอบแทนเฉลี่ยต่อปีมากกว่าอัตราการเพิ่มของราคาสินค้าปัจจัย 4  (อัตราเงินเฟ้อ) เพื่อว่าในอนาคตเราจะได้มีเงินดำรงชีพได้ครับ

สำหรับเด็กอนุบาล 3/2 ผมสอนให้เล่นของเล่นลูกแก้วในกาละมังครับ โดยเอาลูกแก้วไปวิ่งเร็วๆตามขอบกาละมัง ให้สังเกตว่าเมื่อลูกแก้วหลุดออกมา มันเคลื่อนที่อย่างไร (วิ่งเป็นเส้นตรงหรือวิ่งโค้งๆ? วิ่งไปทิศทางไหน?) เมื่อลูกแก้ววิ่งเร็วขึ้นมันขึ้นมาสูงกว่าหรือต่ำกว่า เล่าให้เด็กๆฟังว่าถ้าอะไรจะวิ่งเป็นวงกลมได้มันต้องถูกดึงหรือดันเข้าสู่ศูนย์กลางการหมุน ในที่นี้ขอบกาละมังทำหน้าที่ผลักลูกแก้วสู่ศูนย์กลางครับ:

 

สำหรับของเล่นตระกูลนี้ผมเคยรวบรวมและอธิบายไว้ในคลิปนี้ครับ:

ของเล่นสมดุล การเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล การเคลื่อนที่เป็นวงกลม

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้เรียนรู้เพิ่มเรื่องการสมดุลและได้ทำของเล่นสมดุลที่เป็นนกที่ทรงตัวอยู่ได้แบบประหลาดๆ เด็กประถมปลายเริ่มเรียนรู้เรื่องการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลโดยลองประมาณจำนวนเซลล์ที่แบ่งตัวหลายๆรอบ (ต่อยอดมาจากความฝืดของเชือกที่เพิ่มแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลตามจำนวนรอบพันหลักเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว) เด็กอนุบาลสามได้เล่นลูกแก้วในกาละมังเพื่อให้เริ่มชินกับการเคลื่อนที่เป็นวงกลมครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ดูคลิปเคลื่อนไหวประหลาด จุดศูนย์ถ่วง ความฝืดของเชือกพันหลัก” ครับ)

สำหรับเด็กประถมต้นเราคุยกันต่อเรื่องจุดศูนย์ถ่วงครับ ผมเอาไม้บรรทัดมาถ่วงด้วยน็อตจำนวนต่างๆกันที่ตำแหน่งต่างๆกันให้เด็กๆเดาว่าจะเกิดอะไรขึ้น เด็กๆได้สังเกตจุดหมุน ระยะทางระหว่างจุดหมุนถึงน้ำหนักถ่วง และเห็นว่าถ้าจะถ่วงให้สมดุลน้ำหนักที่มากต้องอยู่ใกล้จุดหมุนขณะที่อีกข้างหนึ่งน้ำหนักเบาต้องอยู่ห่างๆจุดหมุนครับ หน้าตาการทดลองเป็นแบบนี้:

ทดลองถ่วงน้ำหนักต่างๆบนไม้บรรทัดครับ ให้สมดุลอยู่ให้ได้
ทดลองถ่วงน้ำหนักต่างๆบนไม้บรรทัดครับ ให้สมดุลอยู่ให้ได้

Continue reading ของเล่นสมดุล การเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล การเคลื่อนที่เป็นวงกลม

ดูคลิปเคลื่อนไหวประหลาด จุดศูนย์ถ่วง ความฝืดของเชือกพันหลัก

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปการเคลื่อนไหวแปลกคือกรอบที่ใส่วัตถุเข้าไปแล้วมันเคลื่อนไหวข้าๆเป็น slow motion เฮลิคอปเตอร์บินได้แต่ใบไม่หมุน และหยดน้ำตกลงช้าๆ ลอยอยู่เฉยๆ หรือลอยขึ้น คลิปทั้งสามแบบทำงานด้วยหลักการคล้ายๆกันครับ ให้เด็กๆดูและให้พยายามอธิบายว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร เด็กประถมต้นเริ่มเรียนรู้เรื่องจุดศูนย์ถ่วงผ่านกิจกรรมสองสามอย่าง เด็กประถมปลายได้เชื่อมโยงกับค่ายเรือใบเรื่องความฝืดของเชือกพันหลักที่พบว่าความฝืดเติบโตแบบเรขาคณิตเมื่อจำนวนรอบที่พันเพิ่มขึ้นครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “คลิปพลังงานศักย์เคมี ของเล่นพลังงานศักย์ยืดหยุ่น ใบเลื่อยกระดาษ” ครับ)

ก่อนอื่นผมให้เด็กๆดูวิดีโอประหลาดๆเหล่านี้ก่อนครับ อันแรกคือกรอบไม้ที่ทำให้ของเล็กที่เราใส่เข้าไปขยับไปมาแบบช้าๆ slow motion:

อันต่อไปคือเฮลิคอปเตอร์ที่บินโดยใบพัดไม่หมุน:

และหยดน้ำที่ดูเหมือนลอยอยู่เฉยๆ หรือค่อยๆตกหรือลอยขึ้นได้:

ผมให้เด็กๆสังเกต คิด และเสนอว่าทำไมคลิปต่างๆที่ดูจึงดูแปลกๆแบบนั้นได้

เด็กคิดและเสนอไอเดียกันอยู่นานกว่า 10 นาที มีหลายคนคิดว่ามันเกี่ยวกับกล้องหรือเปล่า หรือเป็นมายากล หรือเป็นภาพหลอก ในที่สุดผมก็เฉลยครับ

ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจก่อนว่าภาพยนต์ต่างๆที่เราดูนั้นเกิดจากการเอาภาพนิ่งจำนวนมากมาให้เราดูต่อๆกันเร็วๆ โดยที่แต่ละภาพต่างจากภาพที่แล้วเล็กน้อย เมื่อภาพเหล่านี้ถูกฉายให้เราดู สมองเราก็แปลผลว่าเป็นการเคลื่อนไหว ปกติจำนวนภาพนิ่งที่มาฉายให้เราเห็นจะมีประมาณ 24-30 ภาพต่อวินาที  กล้องที่เราใช้ถ่ายภาพยนต์ก็ทำงานทำนองเดียวกัน คือถ่ายรูปจำนวนมาก 24-30 ภาพต่อวินาที แล้วเรียงต่อกันไว้เป็นภาพยนต์ หรือถ้าเราฉายไฟสว่างเป็นจังหวะใส่วัตถุที่เรามองอยู่ ตาเราก็จะทำงานคล้ายๆกล้องที่ถ่ายภาพนิ่งเฉพาะเวลาที่แสงกระทบวัตถุ

คราวนี้ถ้าเราถ่ายการเคลื่อนไหวที่เป็นจังหวะ มีการเคลื่อนที่ซ้ำๆกัน เช่นการหมุนของล้อ การหมุนของใบพัด หยดน้ำที่หยดเรียงกันมาเป็นแถว หรือวัตถุที่สั่นเป็นจังหวะ และจังหวะการเคลื่อนที่ซ้ำๆกันเป็นจังหวะเดียวกับจังหวะที่กล้องจับภาพเราก็จะเริ่มเห็นอะไรแปลกๆได้ครับ

เช่นในคลิปแรกที่วัตถุในกรอบดูเคลื่อนไหวช้าๆก็เพราะว่ามีไฟกระพริบเร็ว 80 ครั้งต่อวินาที (ซึ่งเร็วเกินกว่าที่ตาเราจะเห็นว่ากระพริบ) ขณะที่วัตถุเล็กที่ใส่ไว้ในกรอบจะถูกทำให้สั่นด้วยความถี่ใกล้ๆกับ 80 ครั้งต่อวินาที ถ้าวัตถุสั่นเป็นจังหวะที่ 80 ครั้งต่อวินาทีเป๊ะๆ ตาเราก็จะเห็นวัตถุอยู่ที่เดิมเสมอ เพราะทุกครั้งที่ไฟกระพริบมา วัตถุจะเคลื่อนที่ไปอยู่ที่เดิมเหมือนเมื่อไฟกระพริบครั้งที่แล้ว แต่เนื่องจากวัตถุสั่นใกล้เคียงกับ 80 ครั้งต่อวินาที ทุกครั้งที่ไฟกระพริบ วัตถุจะอยู่ในตำแหน่งที่ต่างจากตำแหน่งเดิมเมื่อไฟกระพริบครั้งที่แล้วไปเล็กน้อย ทำให้ตาเราเห็นวัตถุค่อยๆขยับ ดูเป็น slow motion

ในคลิปที่สอง จำนวนรอบที่ใบพัดเฮลิคอปเตอร์หมุนต่อวินาทีเป็นสัดส่วนพอดีกับจำนวนภาพต่อวินาทีที่กล้องถ่ายพอดี ทุกครั้งที่กล้องถ่ายภาพนิ่งแต่ละภาพ ใบพัดได้หมุนกลับมาตำแหน่งเดิมเสมอ ทำให้ดูเหมือนใบพัดไม่ได้หมุน

ในคลิปที่สาม สาเหตุที่หยดน้ำดูเหมือนลอยอยู่เฉยๆก็คล้ายกับเหตุผลของคลิปแรก คือมีไฟกระพริบที่จังหวะตรงกับจังหวะที่หยดน้ำที่หยดลงมา ทำให้เราเห็นหยดน้ำ (ที่ไม่ใช่หยดเดียวกัน!) อยู่ที่ตำแหน่งเดิมเสมอ ถ้าปรับจังหวะไฟกระพริบให้ต่างจากจังหวะน้ำหยดเล็กน้อย เราก็จะเห็นหยดน้ำขยับขึ้นหรือลงได้ครับ

ความจริงเมื่อสองปีที่แล้วอาจารย์สิทธิโชค มุกเตียร์เอาอุปกรณ์ที่ปล่อยหยดน้ำให้ส่ายไปมาด้วยจังหวะที่สอดคล้องกับจังหวะไฟกระพริบมาให้เด็กโตหลายคนดูมาแล้วครับ แต่เด็กๆยังอายุน้อยไปหน่อยเลยจำไม่ค่อยได้:

หลังจากดูคลิปแล้ว เด็กประถมต้นเริ่มเล่นกิจกรรมเกี่ยวกับจุดศูนย์ถ่วงกันครับ ผมเอาค้อนมาผูกติดกับไม้บันทัด เอานิ้วแต่ไว้ที่ไม้บันทัดโดยเอามืออีกข้างประคองค้อนเอาไว้ ถามเด็กๆว่าถ้าเอามือที่ประคองอยู่ออก ค้อนจะตกไหม เด็กๆเดาว่าน่าจะตก แต่เมื่อผมเอามือออก ค้อนก็ไม่ตกลงมาครับ:

ค้อนผูกกับไม้บันทัดสมดุลอยู๋ได้ครับ
ค้อนผูกกับไม้บันทัดสมดุลอยู๋ได้ครับ

dsc02930

ผมถามเด็กๆว่าทำไมค้อนไม่ตกลงมา เด็กๆก็พยายามอธิบาย ในที่สุดก็คิดว่าน้ำหนักหัวค้อนที่อยู่ด้านหนึ่งของนิ้วที่รับน้ำหนัก หักล้างกับน้ำหนักของด้ามที่อยู่อีกด้านหนึ่ง ผมจึงบอกเด็กๆว่าใช้แล้ว น้ำหนักทั้งสองข้างพยายามบิดให้ค้อนหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ถ้าวางนิ้วไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสม แรงบิดทั้งสองด้านก็จะหักล้างกันไป ค้อนจึงอยู่เฉยๆไม่ตกลงมา

ของที่จะถูกยกขึ้นมาผ่านตำแหน่งเดียว (เช่นใช้นิ้วเดียวยก หรือใช้เชือกผูก) โดยที่ของไม่หมุนแล้วตกลงไปนั้น ตำแหน่งที่ถูกยกจะต้องอยู่ในแนวเดียวกันกับจุดศูนย์ถ่วง (Center of Gravity) ของมันครับ

ถ้าเราหยิบของมาแล้วจินตนาการว่ามันประกอบด้วยส่วนย่อยชิ้นเล็กๆเต็มไปหมดต่อกันเป็นของทั้งชิ้นอยู่ โดยที่แต่ละชิ้นเล็กๆก็มีน้ำหนักของมัน จุดศูนย์ถ่วงก็คือตำแหน่งเฉลี่ยของส่วนย่อยต่างๆโดยคำนึงถึงน้ำหนักของส่วนย่อยด้วย เช่นถ้าเรามีไม้บรรทัดตรงๆที่มีความกว้างความหนาและความหนาแน่นเท่ากันทั้งอัน จุดศูนย์ถ่วงมันก็อยู่ที่ตรงกลางไม้บรรทัด ถ้ามีลูกบอลหนักสองลูกต่อกันด้วยไม้แข็งเบาๆโดยที่ลูกบอลหนึ่งหนักกว่าอีกลูก จุดศูนย์ถ่วงก็จะอยู่บนเส้นที่ลากผ่านลูกบอลทั้งสอง แต่ใกล้ลูกบอลหนักมากกว่า

เด็กๆได้ทดลองยกค้อนโดยให้นิ้วหิ้วผ่านแนวจุดศูนย์ถ่วงแบบนี้กันครับ:

dsc02932 dsc02934 dsc02937 dsc02962

จากนั้นผมให้เด็กๆสังเกตว่าเราจะก้มลงเก็บของที่พื้นไม่ได้ถ้าก้นและขาของเราไม่ขยับไปข้างหลังเพื่อถ่วงน้ำหนัก ทดลองได้โดยยืนให้หลังและส้นเท่าติดผนังไว้ แล้วพยายามก้มลงมาเก็บของครับ:

ถ้าเรายืนให้ส้นเท้าและหลังติดกับผนัง แล้วพยายามก้มลงเก็บของที่พื้นโดยไม่งอเข่า เราจะล้มเมื่อพยายามทำอย่างนั้น เพราะเมื่อเราก้มโดยที่เราไม่สามารถขยับน้ำหนักไปข้างหลัง (เพราะหลังติดกำแพงอยู่) จุดศูนย์ถ่วงของเราจะล้ำไปข้างหน้า อยู่ข้างหน้าเท้าของเรา แล้วตัวเราก็จะเริ่มเสียสมดุลย์แล้วล้มในที่สุด
ถ้าเรายืนให้ส้นเท้าและหลังติดกับผนัง แล้วพยายามก้มลงเก็บของที่พื้นโดยไม่งอเข่า เราจะล้มเมื่อพยายามทำอย่างนั้น เพราะเมื่อเราก้มโดยที่เราไม่สามารถขยับน้ำหนักไปข้างหลัง (เพราะหลังติดกำแพงอยู่) จุดศูนย์ถ่วงของเราจะล้ำไปข้างหน้า อยู่ข้างหน้าเท้าของเรา แล้วตัวเราก็จะเริ่มเสียสมดุลย์แล้วล้มในที่สุด

เราสังเกตว่าเวลาเราก้มตัวเก็บของ เราจะมีบางส่วนของร่างกายอยู่แนวหลังเท้าและบางส่วนอยู่แนวหน้าเท้าเสมอ เพราะไม่อย่างนั้นเราจะล้มเนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงอยู่นอกบริเวณรับน้ำหนักที่เท้าครับ

สำหรับของที่เป็นแท่งยาวๆเรามีวิธีหาจุดศูนย์ถ่วงง่ายๆอย่างนี้ครับ ตำแหน่งที่มือเราพบกันจะอยู่ใต้จุดศูนย์ถ่วงครับ:

เด็กๆทดลองหาจุดศูนย์ถ่วงกันครับ:

dsc03013 dsc03030 dsc03007

สำหรับเด็กประถมปลาย เด็กๆหลายคนพึ่งไปค่ายเรือใบมา ได้เรียนรู้การผูกเชือกต่างๆบนเรือ วันนี้เราจึงทำการทดลองเกี่ยวกับความฝืดของเชือกกันครับ

ผมเอาน๊อตน้ำหนัก 19 กรัมมาผูกกับเชือกยาวๆเส้นหนึ่ง แล้วก็ไปพาดกับท่อ PVC ขนาด 5/8″  เอาปลายเชือกอีกข้างผูกกับตาชั่งน้ำหนักเพื่อดูว่าต้องใช้แรงเท่าไรดึงจึงจะทำให้น๊อตเริ่มขยับครับ ตอนแรกก็ง่ายมากๆใช้แรงประมาณ 20 กรัม แต่เมื่อเอาเชือกพันท่อหลายรอบขึ้น แรงที่ต้องใช้ดึงก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วครับ

ข้อมูลที่เก็บมาครับ:

รอบที่เชือกพันท่อ PVC แรงที่ต้องใช้ดึงให้น๊อตเริ่มขยับ (กรัม)
1.5 100
2.5 300
3.5 1,000
4.5 3,000
5.5 9,000
6.5 22,000 แล้วเชือกขาดก่อน น๊อตยังไม่ขยับ

เมื่อเอาข้อมูลมาพล็อต พบว่าตรงกับค่าทางทฤษฎีมากเลยครับ:

ในกิจกรรมวิทย์เด็กประถมปลาย เราวัดความฝืดของเชือกที่พันท่อทรงกระบอกกันครับ พบว่าความฝืดโตเร็วมากเมื่อจำนวนรอบเพิ่ม คือเพิ่มแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลในจำนวนรอบครับ ความสัมพันธ์เป็นดังนี้: ความฝืดเป็นกรัม = 21.0536 e^(1.10148 จำนวนรอบ) เราถ่วงน้ำหนักด้านหนึ่งด้วยน๊อตเหล็กหนัก 19 กรัม ถ้าพันไปห้ารอบครี่งนี่ต้องใช้แรง 9,000 กรัมเพื่อดึงให้น๊อตเริ่มขยับเลยครับ
ในกิจกรรมวิทย์เด็กประถมปลาย เราวัดความฝืดของเชือกที่พันท่อทรงกระบอกกันครับ พบว่าความฝืดโตเร็วมากเมื่อจำนวนรอบเพิ่ม คือเพิ่มแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลในจำนวนรอบครับ ความสัมพันธ์เป็นดังนี้: ความฝืดเป็นกรัม = 21.0536 e^(1.10148 จำนวนรอบ) เราถ่วงน้ำหนักด้านหนึ่งด้วยน๊อตเหล็กหนัก 19 กรัม ถ้าพันไปห้ารอบครี่งนี่ต้องใช้แรง 9,000 กรัมเพื่อดึงให้น๊อตเริ่มขยับเลยครับ

พบว่าแรงที่ใช้ดึงเพิ่มแบบเรขาคณิต (เอ็กซ์โปเนนเชียล) ในจำนวนรอบเชือกครับ ทุกๆ 1 รอบที่เพิ่มขึ้น แรงจะเพิ่มประมาณ 3 เท่าครับ

 

สอนวิทย์มัธยม 1: ลองคำนวณความเข้มข้นเป็นโมลต่อลิตร ไปทัศนศึกษาเรื่อง DNA

สัปดาห์นี้ผมให้เด็กๆหัดคำนวณความเข้มข้นสารละลายให้เป็นโมลต่อลิตรดูครับ เอาตัวอย่างที่เรารู้จักคือตอนเราทำแบตเตอรี่กันเราเอาเกลือ 1 ช้อนโต๊ะผสมน้ำ 100 กรัม หรือเคยเปรียบเทียบน้ำตาลในเครื่องดื่มแล้วจำได้ว่ายาคูลท์ขวด 80 มิลลิลิตรมีน้ำตาลประมาณ  16 กรัม

img_0522

สำหรับสารละลายเกลือแกง 1 ช้อนโต๊ะในน้ำ 100 กรัม เราคิดว่าน้ำ 100 กรัมมีปริมาตร 100 มิลลิลิตร เพราะความหนาแน่นของน้ำคือ 1 กรัมต่อ 1 มิลลิลิตร แล้วเราก็ดูว่าสูตรเคมีของเกลือแกงคือ NaCl มีโซเดียม (Na) และคลอรีน (Cl) เป็นส่วนประกอบ จากนั้นก็ดูมวลอะตอมของโซเดียมและคลอรีนในตารางธาตุว่ามวลเท่าไร พบว่าเลขมวลอะตอมโซเดียมคือประมาณ 23 และของคลอรีนประมาณ 35.45 ดังนั้นมวลของ NaCl จำนวน 1 โมลหนัก 23+35.45 = 58.45 กรัม Continue reading สอนวิทย์มัธยม 1: ลองคำนวณความเข้มข้นเป็นโมลต่อลิตร ไปทัศนศึกษาเรื่อง DNA

คลิปพลังงานศักย์เคมี ของเล่นพลังงานศักย์ยืดหยุ่น ใบเลื่อยกระดาษ

วันอังคารที่ผ่านมาวันผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้เริ่มรู้จักพลังงานศักย์เคมี ได้ดูคลิปพลังงานมหาศาลที่อยู่ในอาหารเช่นน้ำตาล (ทำเป็นเชื้อเพลิงจรวดได้) เด็กประถมต้นได้ดูคลิปใบเลื่อยที่ทำจากกระดาษ และประดิษฐ์ของเล่นคอปเตอร์ไม้ไอติมที่ยิงขึ้นที่สูงด้วยหนังยาง เด็กประถมปลายได้ประดิษฐ์เครื่องยิงลูกปิงปองด้วยความยืดหยุ่นของถุงมือยางครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ คราวที่แล้วเรื่อง “สร้างของเล่น Catapult (พลังงานศักย์ยืดหยุ่น)” ครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ก่อนอื่นผมให้ดูคลิปการเอากระดาษมาหมุนเร็วๆใช้เป็นใบเลื่อยครับ:

เมื่อกระดาษหมุนเร็วๆ ขอบกระดาษจะวิ่งหนีจากศูนย์กลางการหมุนทำให้แผ่นกระดาษเรียบและตรง แข็งพอที่จะไปตัดสิ่งต่างๆได้ครับ เป็นของแปลกๆให้เด็กๆได้ดูกันว่ามีอย่างนี้ด้วย Continue reading คลิปพลังงานศักย์เคมี ของเล่นพลังงานศักย์ยืดหยุ่น ใบเลื่อยกระดาษ

สอนวิทย์มัธยม1: วัดปริมาณเป็นโมล ดูคลิปอธิบายมายากล

คราวนี้เด็กๆลองเอากล้องจุลทรรศน์ทำเองจากเลนส์เลเซอร์พอยท์เตอร์ต่อกับกล้องโทรศัพท์มือถึอหรือ iPad มาส่องผลึกเกลือกันเล่นครับ ผลึกเกลือนี้เกิดจากการผสมเกลือ 3 ช้อนโต๊ะกับน้ำ 100 cc แล้วถึงไว้สองสัปดาห์ในร่มครับ เราเอาแท่งทองแดงและสังกะสีใส่ทิ้งไว้ด้วยจะรอดูว่าเปลี่ยนหน้าตาหรือเปล่า ให้เด็กๆสังเกตและบันทึกไปว่าเห็นอะไรครับ:

กล้องจุลทรรศน์ทำเอง ดูวิธีทำที่ http://witpoko.com/?p=3029 นะครับ
กล้องจุลทรรศน์ทำเอง ดูวิธีทำที่ http://witpoko.com/?p=3029 นะครับ

img_0328 img_0330

จากนั้นเด็กๆก็ได้ดูคลิปมายากลแสดงทักษะการหลอกของนักมายากลครับ:

ดูคลิปเพิ่มเติมและลดความเร็วการเล่นให้เหลือ 1/2 หรือ 1/4 เพื่อพยายามดูว่ากลทำอย่างไรครับ เป็นการฝึกให้หัดเสนอสมมุติฐานเพื่ออธิบายปรากฎการณ์ต่างๆครับ: Continue reading สอนวิทย์มัธยม1: วัดปริมาณเป็นโมล ดูคลิปอธิบายมายากล

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)