เอาแรงโน้มถ่วงมาเล่น

(คราวที่แล้วเรื่องร่มชูชีพของเล่นและความรู้เรื่องอากาศที่นี่ครับ)
 

วันนี้เป็นอีกวันอังคารที่ผมได้เข้าไปทำการทดลองวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและเด็กๆอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ คราวนี้เราเล่นของเล่นที่ทำง่ายมากๆแต่เล่นสนุก โดยอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลก
 
สำหรับเด็กประถม ผมเอาลูกเหล็กกลมๆ มาปล่อยให้ตกสู่พื้น แล้วถามเด็กๆว่ารู้ไหมว่าทำไมลูกเหล็กถึงตกลงพื้น เด็กตอบกันว่าเพราะมันหนัก ผมขยายว่าจริงๆแล้วของทุกสิ่งทุกอย่างที่เรารู้จักจะดึงดูดซึ่งกันและกันเสมอ ไม่ว่าจะเป็นลูกเหล็ก สุนัข ดอกไม้ ภูเขา ตึก โลก ดวงจันทร์ ตัวของเด็กๆเอง ดาวซิริอุส หลุมดำ หรือ แกแล็คซีที่อยู่ไกลๆ จะมีแรงที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วงดูดทุกสิ่งทุกอย่างเสมอ แต่แรงนี้จะอ่อนลงอย่างรวดเร็วเมื่อระยะทางไกลขึ้น เราจึงไม่รู้สึกถึงแรงจากดาวไกลๆ หรือแกแล็คซีไกลๆ สิ่งที่เราเรียกว่าน้ำหนักของเราก็คือแรงที่โลกดูดเรานั่นเอง

 เมื่อลูกเหล็กถูกโลกดูด มันก็วิ่งเข้าหาโลก จึงตกลงบนพื้น ผมจึงถามเด็กๆต่อว่า ถ้าโลกดูดดวงจันทร์แล้ว ทำไมดวงจันทร์ไม่ตกเข้าชนโลก เด็กๆก็คิดกันใหญ่ว่าทำไม ผมเฉลยว่าความจริงดวงจันทร์ตกเข้าสู่โลก แต่ดวงจันทร์มีความเร็วไปด้านข้างๆด้วย ทำให้มันโค้งจนเป็นวงรีโดยไม่ชนโลก ผมเอาลูกเหล็กสองอันมาสมมุติว่าอันหนึ่งเป็นโลก และอันหนึ่งเป็นดวงจันทร์ ถ้าไม่มีโลก ดวงจันทร์ก็จะวิ่งตรงไปเรื่อยๆ ถ้ามีโลกมาอยู่ใกล้ๆ แรงดึงดูดของโลกทำให้ดวงจันทร์วิ่งโค้งจะพยายามชนโลก แต่มันวิ่งเร็วจึงไม่โดนโลก ได้แต่โค้งเป็นวงโคจรรูปวงรีอยู่นั่นเอง (สำหรับคุณพ่อคุณแม่ที่อยากเห็นภาพ ลองเข้าไปดูวิดีโอเรื่องนี้ได้ที่นี่ครับ)
 
แล้วผมก็บอกว่า นานๆครั้งก็มีของใหญ่ๆมาตกชนโลกเหมือนกัน เช่นทุกๆหลายสิบล้านถึงร้อยล้านปีก็มีอุกกาบาตขนาดใหญ่ๆหลายๆกิโลเมตรมาชนโลกเหมือนกัน เช่นเมื่อ 65 ล้านปีก่อนก็มีตกมาอันหนึ่ง ขนาดประมาณ 10 กิโลเมตร ทำเอาไดโนเสาร์สูญพันธุ์เอาเลย แต่ผมก็บอกเด็กๆว่าอุกกาบาตอันนั้นเมื่อเทียบกับโลกแล้ว มีขนาดเล็กมาก แล้วทำมือว่าถ้าโลกใหญ่ประมาณ 1 เมตร อุกกาบาตจะใหญ่แค่ 1 มิลลิเมตรเอง แต่ที่ทำความเสียหายได้เยอะก็เพราะว่าอุกกาบาตตกลงสู่โลกด้วยความเร็วสูงมาก เร็วกว่าเสียงประมาณ 30 เท่าได้
 
ต่อมาผมก็เอาลูกเหล็กมาปล่อยในท่อพลาสติกใสที่งอเป็นรูปตัว U แสดงให้เด็กๆเห็นว่าลูกเหล็กจะไม่วิ่งไปสูงกว่าระดับที่ปล่อย (อันนี้เป็นการแนะนำให้เด็กๆได้พบกับกฏการทรงตัวของพลังงานเป็นครั้งแรกๆ แม้ว่าเด็กจะไม่รู้ตัวก็ตาม) และแนะนำให้เด็กๆเห็นว่าลูกเหล็กจะตกเร็วขึ้นๆ เพราะตอนตก โลกจะดูดลูกเหล็กเข้าหาตัว แต่เมื่อถึงตอนที่ลูกเหล็กวิ่งขึ้น ลูกเหล็กจะวิ่งช้าลงๆ เพราะแรงดูดจากโลกจะทำตัวเหมือนเบรกให้ลูกเหล็กวิ่งขึ้นช้าลง ถ้าช้าลงจนหยุด ลูกเหล็กจะเริ่มตกลงอีกครั้ง ผมได้สอดแทรกเรื่องสิ่งที่ทำให้ลูกเหล็กวิ่งช้าลงด้วย ก็คือความฝืดในท่อ และแรงต้านอากาศ ได้บอกเด็กๆว่าถ้าเราทำการทดลองในหลอดโลหะเรียบๆที่สูบอากาศออก ลูกเหล็กจะวิ่งกลับไปกลับมาได้นานมากกว่านี้
 
จากนั้นผมก็ม้วนท่อยางเป็นวงกลม เหมือนกับรถไฟเหาะตีลังกา แล้วปล่อยลูกเหล็กจากปลายท่อสูงๆ ซึ่งถ้าปล่อยสูงพอ ลูกเหล็กก็จะวิ่งผ่านขดวงกลมแล้วลอยออกมาอีกปลายหนึ่ง เป็นที่สนุกสนานกันมาก จากนั้นก็เพิ่มจำนวนขดเป็น 2 และ 3 ซึ่งต้องปล่อยจากที่สูงประมาณ 2 เมตรจึงจะวิ่งผ่านได้สำเร็จ
 
ครูสุถามว่าเราเอาแรงโน้มถ่วงไปใช้ทำอะไรได้บ้าง ผมจึงยกตัวอย่างเขื่อนผลิตไฟฟ้า และเครื่องยิงป้อมปราการ (Trebuchet) อย่างที่เราเห็นในหนัง Lord of the Rings และนาเนียที่เด็กๆรู้จัก
 
ต่อไปก็ให้เด็กๆเล่นเกม”ปืนใหญ่”กัน โดยให้เด็กสองคนช่วยกัน คนหนึ่งปล่อยลูกเหล็กจากที่สูง ส่วนอีกคนก็จับอีกปลายท่อเล็งไปยังเป้าที่ห่างออกไป เด็กๆต่อแถวกันเล่นอย่างสนุกสนาน
 
 
 
 
สำหรับเด็กๆอนุบาล ผมก็เล่าเรื่องแรงโน้มถ่วงคล้ายๆพี่ประถมแต่ตัดรายละเอียดออกบ้าง แต่ให้เด็กได้เล็งเข้าหาเป้าที่เป็นกลองใบเล็กๆที่ส่งเสียงดังเมื่อลูกเหล็กวิ่งเข้าโดน เด็กๆอนุบาล 3 ประมาณครึ่งห้องยิงโดนกลองจนมีเสียงดัง เกินความคาดหมายของผมไปพอสมควรเลย
 
นอกจากนี้เด็กๆอนุบาล 3 ยังถามผมอีกว่าถ้าโลกดูดของทุกอย่าง ทำไมเครื่องบินและผีเสื้อถึงลอยอยู่ได้ ผมก็ตอบไปว่าเครื่องบินและผีเสื้อใช้ปีกผลักกับอากาศทำให้อากาศผลักปีกให้ลอยขึ้น ถ้าผีเสื้อหุบปีก ผีเสื้อก็จะตกลง ถ้าเครื่องบินหยุดบินไปข้างหน้า เครื่องบินก็จะร่วงลง
 
น้องดิวถามว่า แล้วแรงโน้มถ่วงมันมีขึ้นได้อย่างไร ผมบอกว่าคนยังไม่รู้ว่ากฏเกณฑ์การทำงานของธรรมชาติมีขึ้นได้อย่างไร ถ้าน้องดิวพบคำตอบ ก็จะมีคนจำน้องดิวได้ว่าได้ค้นพบความจริงเกี่ยวกับธรรมชาติเพิ่มขึ้นอีก
 

Leave a Reply

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