Category Archives: มัธยม

วิทย์ม.ต้น: Spurious Correlation และน้ำเดือดในสุญญากาศ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กมัธยมต้นปฐมธรรมครับ เราคุยกันเรื่อง Spurious Correlation ที่เราอาจจะสังเกตปรากฏการณ์ A และ B เกิดขึ้นเพิ่มขึ้นลดลงด้วยกัน แล้วอาจจะสรุปว่ามันมีความเกี่ยวข้องกัน คือคิดว่า A เป็นสาเหตุของ B หรือ B เป็นสาเหตุของ A แต่จริงๆแล้วเราต้องระมัดระวังเพราะสิ่งที่เราเห็นอาจจะเกิดจากความบังเอิญก็ได้ หรือทั้ง A และ B เป็นผลมาจากปัจจัยอื่นๆที่ควบคุมทั้ง A และ B

แนะนำให้เด็กๆดูลิงก์เหล่านี้ประกอบ:

https://www.investopedia.com/terms/s/spurious_correlation.asp

https://tylervigen.com/spurious-correlations

ได้คุยกันว่าทำไมเราถึงรู้ว่าบุหรี่ทำให้เพิ่มโอกาสเป็นมะเร็ง คือมีหลักฐานว่าสารเคมีในบุหรี่มีผลอย่างไรกับการกลายพันธุ์ของเซลล์

เด็กๆได้ดูคลิปโทรศัพท์มือถือว่าไม่ได้ทำให้เกิดมะเร็ง:

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

หลักการเดียวกันนี้อธิบายหม้อความดันที่ใช้ตุ๋นของให้เปื่อย (ความดันสูง ทำให้น้ำเดือดที่อุณหภูมิสูง) และวิธีถนอมอาหารด้วยวิธี freeze dry (สุญญากาศทำให้น้ำในอาหารระเหยไปจนแห้งด้วยอุณหภูมิต่ำๆก็ได้) ด้วยครับ

อัลบัมภาพและวิดีโอจากกิจกรรมคราวนี้อยู่ที่นี่ครับ:

วิทย์ม.ต้น: ทดลองเกี่ยวกับความถี่ธรรมชาติของสิ่งต่างๆ วัดคาบการแกว่งลูกตุ้ม

สรุปลิงก์ที่เกี่ยวข้องในการพูดคุยวันนี้ แนะนำให้เด็กๆไปทบทวนหรือดูเพิ่มเติมนะครับ:

1. Black Holes 101 | National Geographic

2. Black Holes Explained – From Birth to Death

3. First Image of a Black Hole!

4. What is Dark Matter and Dark Energy?

5. ความถี่ธรรมชาติของลวดเกาหัว

6. หาความถี่ธรรรมชาติของลวดเกาหัวโดยใช้คลื่นเสียงกระตุ้น (เปรียบเสมือนผลักชิงช้าให้ถูกจังหวะ) ก้านสั้นได้ประมาณ 39-40 Hz

7. แต่ละคนส่งเสียง “อา” แล้วอัดเสียงและหาสเปกตรัมด้วยโปรแกรม Audacity (วิธีทำนองเดียวกับที่บันทึกไว้ที่วิทย์ม.ต้น: ดูคลื่นเสียงและสเปกตรัมของมัน )

8. หาความถี่ธรรมชาติของขันทองเหลือง เคาะแล้วให้ Audacity หาให้ว่ามีความถี่แถวไหนบ้าง

9. พยายามกระตุ้นให้ขันทองเหลืองสั่นที่ความถี่ธรรมชาติโดยใช้ลำโพงปล่อยความถี่เหล่านั้นใส่ แต่เสียงดังเกินไปและยังมองไม่เห็นการสั่น

10. เปลี่ยนเป็นวิธีฟัง beats โดยปล่อยเสียงจากลำโพงแถวๆความถี่ธรรมชาติของขัน และเคาะขัน จะได้ยินเสียงรวมจากลำโพงและขันเป็นเสียงดังค่อยดังค่อยสลับกันไป ปรากฎการณ์ beats นี้ใช้จูนเสียงเครื่องดนตรีด้วย ยกตัวอย่างดังในคลิปนี้:

11. ความถี่ที่วัตถุสั่นเองเมื่อเราไปเคาะ บิด หรือดีดมันเรียกว่าความถี่ธรรมชาติความถี่ธรรมชาติของวัตถุแต่ละชิ้นจะมีหลายความถี่ และขึ้นอยู่กับรูปทรง ขนาด วิธีที่เราจับมัน และประเภทวัสดุ ถ้าเรากระตุ้นมันด้วยความถี่ธรรมชาติเหล่านั้นมันจะสั่นตามแรงๆจากปรากฏการณ์สั่นพ้อง (resonance)

12. เวลาที่เหลือเด็กๆช่วยกันวัดคาบการแกว่งของลูกตุ้มที่ทำจากน็อตเหล็กผูกด้วยเส้นด้ายที่ความยาวต่างๆ ข้อมูลอยู่ที https://docs.google.com/spreadsheets/d/1vPh5uK_QLnmrjN4odsvjQQvz0l7IEhf8ES877qedyJ0/edit?usp=sharing ให้เด็กๆไปดูว่าความสัมพันธ์ระหว่างคาบและความยาวลูกตุ้มเป็นอย่างไร โดยตอบคำถามว่าถ้าจะให้คาบเพิ่มเป็นสองเท่า ความยาวลูกตุ้มต้องเพิ่มกี่เท่าครับ

วิทย์ม.ต้น: ดูคลื่นเสียงและสเปกตรัมของมัน

วิทย์ม.ต้นวันนี้เราทบทวนความรู้เบื้องต้นเรื่องเสียง ซึ่งข้อมูลจะมีตามลิงก์เหล่านี้:

  1. เสียง กล่องเสียง หู และปี่หลอด (อย่าลืมดูคลิปต่างๆในลิงก์นี้)
  2. How Well Do Dogs and Other Animals Hear?

จากนั้นเราคุยกันเรื่องอัดเสียงด้วยโปรแกรมต่างๆเช่น Audacity เราจะเห็นกราฟความดันอากาศที่ไม่โครโฟนวัดที่เวลาต่างๆ ถ้าเราซูมเข้าไปจะเห็นเป็นคลื่น ภาพเหล่านี้จะเกิดจากการซูมดูรายละเอียดมากขึ้นเรื่อยๆ (สังเกตได้จากเวลาเป็นวินาทีในแนวนอน):

เราสามารถดูว่าเสียงที่เราอัดมามีความถี่ต่างๆผสมกันอย่างไรโดยการวาดกราฟสเปกตรัมของมัน (ใน Audacity สามารถใช้เมนู Analyze/Plot Spectrums…) แกนนอนสเปกตรัมคือความถี่ต่างๆ ความสูงของกราฟจะบอกว่ามีพลังงานอยู่ในความถี่ต่างๆเหล่านั้นเท่าไร:

ถ้าเราใช้โทรศัพท์มือถือ เราสามารถใช้แอพหลายตัวเพื่ออัดคลื่นเสียงและดูสเปกตรัมของมันได้ ยกตัวอย่างเช่น SpectrumView สำหรับ iOS หรือ Spectrum Analyzer สำหรับ Android

นอกจากนี้เราสามารถใช้แอพ Phyphox ทำการทดลองหลายๆชนิดด้วยโทรศัพท์รวมถึงการอัดเสียงและหาสเปกตรัมด้วย

เราคุยกันเรื่องการสร้าง”ลายนิ้วมือของเสียง” (audio fingerprinting) โดยการดูรูปแบบสเปกตรัมของเสียงต่างๆเมื่อเวลาเปลี่ยนไป สามารถนำไปประยุกต์ในบริการถามชื่อเพลงเช่น Shazam เป็นต้น เรื่องที่คุยจะเป็นสรุปของลิงก์นี้: How does Shazam work