เล่นกับการหมุน

ถ้าท่านได้รับข้อความเหล่านี้ทางอีเมล์แต่ไม่เห็นวิดีโอคลิป เข้ามาดูที่ http://witpoko.com/ นะครับ)
(คราวที่แล้วเรื่องเอาแรงโน้มถ่วงมาเล่นที่นี่ครับ)
 
 
วันนี้เป็นอีกวันอังคารที่ผมได้เข้าไปทำการทดลองวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและเด็กๆอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ ตอนแรกผมจะทำการทดลองเรื่องโคมไฟลอยที่เห็นในงานวันที่ 5 ธันวา แต่หลังจากทดลองด้วยต้วเองแล้วทำโคมไหม้ไฟจึงเปลี่ยนแผนครับ กลายเป็นว่าคราวนี้เราทำการทดลองเกี่ยวกับการหมุนสองสามอย่าง
 
เนื่องจากคราวที่แล้วผมบอกเด็กๆว่าของทุกอย่างจะมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันจากแรงโน้มถ่วง และสาเหตุที่ดวงจันทร์ไม่พุ่งเข้าชนโลกก็เพราะดวงจันทร์มีความเร็วออกไปทางข้างๆเร็วพอ พอจะตกชนโลกจึงตกลงมาไม่โดนเสียที กลายเป็นโคจรรอบโลกไป ผมจึงคิดหาการทดลองมาให้เด็กๆดูว่าของที่ดูดกัน ไม่จำเป็นต้องชนกันอย่างไรมาให้เด็กดู

ผมหาแม่เหล็กทรงกลมลูกเล็กๆมาให้เด็กทดลองเล่น ถ้าเอาแม่เหล็กสองลูกกลิ้งเข้าหากันตรงๆ แม่เหล็กจะวิ่งชนกัน สถานการณ์นี้ก็จะเหมือนอุกกาบาตชนกับโลก ถ้าเอาแม่เหล็กวิ่งผ่านเฉียงๆกัน แม่เหล็กก็จะวิ่งโค้งเข้าหากันได้โดยไม่ชนกัน ทั้งๆที่แม่เหล็กดูดกัน
 
จากนั้นผมก็เล่าว่ากฏของธรรมชาติมีอยู่ข้อหนึ่งที่ว่า “ปริมาณการหมุน” หรือ “โมเมนตัมเชิงมุม” นั้นจะคงที่เสมอถ้าไม่มีใครไปบิดให้การหมุนเปลี่ยนไป (Conservation of angular momentum) ปริมาณการหมุนนั้น เท่ากับผลคูณของ น้ำหนัก (ความจริงคือมวล) กับ ความเร็วในการหมุน กับ ระยะทาง(ที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่)จากจุดหมุน (รายละเอียดพวกนี้ เด็กๆต้องไปศึกษาเพิ่มเติมในวิชาฟิสิกส์ในอนาคตครับ) ถ้าของอะไรบางอย่างกำลังหมุนรอบๆจุดหนึ่งแล้วอยู่ๆระยะทางถึงจุดหมุนลดลง ของนั้นๆก็ต้องหมุนรอบๆจุดหมุนให้เร็วขึ้นเพื่อชดเชยให้ปริมาณการหมุนคงที่ ความจริงข้อนี้เราจะเห็นได้จากนักเล่นสเกตน้ำแข็งที่หมุนตัวเร็วขึ้นเมื่อหุบแขนขา และหมุนช้าลงเมื่อกางแขนกางขา
 
จากนั้นเราก็ทำการทดลองสามอย่างเป็นตัวอย่างของกฏธรรมชาติข้อนี้กัน
 
อันแรก เรากลิ้งลูกแม่เหล็กกลมให้เฉียดๆกัน บางครั้งแม่เหล็กจะดูดติดกันและหมุนอย่างเร็วมากอยู่เป็นเวลาหลายวินาที ผมบอกว่าถ้าเราทำการทดลองนี้ในอวกาศที่ไม่มีแรงต้านจากอากาศ และไม่มีความฝืดจากพื้น แม่เหล็กทั้งสองจะหมุนไปเรื่อยๆนานๆ เหมือนกับการที่โลกที่เกิดจากฝุ่นผงที่ดึงดูดมาติดกันแล้วหมุนมาเป็นเวลา 4-5 พันล้านปีแล้ว เหมือนกับดาวต่างๆ ดวงจันทร์ทั้งหลายหมุนรอบตัวไปเรื่อยๆไม่ยอมหยุดเสียที
 
 
การทดลองที่สองคือการทำพายุทอร์นาโดในขวด ของเล่นนี้ทำจากการเอาขวดพลาสติกขนาด 1.5 ลิตรสองขวดมาต่อกันที่ปากขวด (โดยใส่นำ้เข้าไปก่อนจะติดขวดเข้าด้วยกัน) วิธีทำก็คือแกว่งขวดแล้วปล่อยให้น้ำไหลเป็นเกลียว ถ้าเราสังเกตความเร็วของน้ำ เราจะเห็นว่าน้ำที่อยู่ขอบๆจะวิ่งช้ากว่าน้ำที่ใกล้ศูนย์กลาง
 
 
การทดลองนี้เป็นแบบจำลองของการเกิดพายุหมุนได้ เนื่องจากพายุหมุนจะเกิดขึ้นในบริเวณที่อากาศร้อนลอยขึ้นขณะที่อากาศเย็นตกลง มวลอากาศสามารถวิ่งเข้าหากันแล้วกลายเป็นเกลียวหรืองวงได้
 

การทดลองที่สามก็คือการให้เด็กๆนั่งเก้าอี้หมุน โดยตอนแรกให้เด็กๆเหยียดขาไว้ก่อน แล้วพอหมุนเก้าอี้ก็ให้เด็กๆหดขาเข้ามา ทำให้เก้าอี้หมุนเร็วขึ้น จากนั้นก็ให้เด็กๆหดขาแล้วหมุนเก้าอี้ เมื่อเด็กๆเหยียดขา เก้าอี้ก็จะหมุนช้าลง
 
 
 
สำหรับเด็กอนุบาล ผมก็ทำการทดลองที่หนึ่งและสองให้ดู แล้วให้เด็กๆเข้าร่วมทำการทดลองที่สามเป็นที่กิ๊วก๊าวกันอย่างยิ่ง
 



Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *