เริ่มเรียนเรื่องตา การทดลองลูกบอลตก และหลอดกระดาษจอมพลัง

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “เรียนเรื่องเสียงต่อ ใช้โปรแกรม Tracker เล่นบูมเมอแรงกระดาษ” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมเอากระดาษ A4 มาม้วนเป็นทรงกระบอกแล้วใช้เป็นขาตั้งรับน้ำหนักมากๆเช่นโต๊ะไม้ทั้งตัวครับ สำหรับเด็กประถมต้น เราเริ่มเรียนเรื่องตากัน โดยสังเกตตาของตัวเองและเพื่อนๆ นับขนตา (ได้ข้างละร้อย-ร้อยกว่าเส้นต่อหนึ่งตา รวมขนตาบนและขนตาล่าง) ได้ดูรูรับแสง (pupil) ที่เป็นรูกลมให้แสงเข้าไปในตาได้ รวมถึงอธิบายว่าทำไมถ่ายภาพมีแฟลชในที่แสงน้อยๆตาเราจึงแดงและผู้ผลิตกล้องทำอย่างไรถึงลดตาแดงได้ สำหรับเด็กประถมปลายเราถ่ายภาพการตกของลูกบาสและลูกเทนนิสแล้วมาเปิดดูทีละเฟรมด้วยโปรแกรม Tracker กัน ได้เรียนรู้ว่าถ้าไม่มีแรงต้านอากาศ ของต่างๆจะตกลงมาเหมือนๆกันโดยดูวิดีโอลูกบอลเหล็กและขนนกในโหลแก้วที่สูบอากาศออก และได้ฟังคำอธิบายจากกฎแรงโน้มถ่วงและกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันว่าทำไมมันถึงเป็นเช่นนั้น นอกจากนี้เด็กๆประถมปลายยังได้ดูตัวอย่างการเริ่มต้นธุรกิจบน Kickstarter.com โดยเราดูปืนกลหนังยางและปากกาแม่เหล็กกันครับ

สำหรับเด็กอนุบาล ผมเอากระดาษ A4 มาม้วนเป็นท่อทรงกระบอกให้แน่นๆ แล้วเอาเทปกาวติดสามแห่งที่ปลายทั้งสองข้างและตรงกลางไม่ให้กระดาษคลายตัว จากนั้นผมก็เอากระดานแข็งพาดไว้ให้หลอดกระดาษสามหลอดเป็นขาตั้ง แล้วเอาของหนักๆไปวางให้เด็กๆลุ้นกันว่าจะวางไว้ได้ไหมกันครับ

เราสามารถวางกล่องสีหนักๆรวมกับเบาะนั่งหลายอันได้ สามารถเอาโต๊ะไม้หนักๆที่เด็กๆใช้วาดรูปมาวางก็ได้ แต่เมื่อจะเอาโต๊ะไม้สองตัววางขาตั้งกระดาษก็ล้มลงครับ ปกติกระดาษ A4 หนึ่งแผ่นที่ม้วนเป็นทรงกระบอกแน่นๆจะรับน้ำหนักกดในแนวตั้งได้อย่างน้อย 5 กิโลกรัมครับ สามกระบอกก็รับได้ 15 กิโลกรัมถ้าเราวางน้ำหนักดีๆไม่ให้เอียงแล้วล้มพับไปทางใดทางหนึ่ง

วางสี
วางสี+เบาะนั่ง
พยายามวางโต๊ะ
สำเร็จ!

 ผมเคยถ่ายทำวิดีโอการเล่นแบบนี้ไว้เมื่อหลายปีมาแล้วครับ:

พอเล่นเสร็จ ผมก็ถามเด็กๆว่ารู้ไหมกระดาษทำจากอะไร เด็กๆหลายๆคนรู้ว่าทำจากไม้ครับ ผมบอกว่าใช่แล้วเราเอาไม้ไปย่อยๆให้เป็นชิ้นเล็กๆแล้วทำเป็นแผ่นๆเป็นกระดาษ ดังนั้นเวลาเราม้วนกระดาษแน่นๆมันก็จะเริ่มแข็งเหมือนไม้ ทำให้รับแรงกดในแนวเนื้อกระดาษได้มากเพราะมันคล้ายๆไม้เหมือนกัน

สำหรับเด็กประถมต้น เราคุยกันเรื่องตาและแสงครับ เราทบทวนกันก่อนเรื่องบางเรื่องที่เราเคยคุยกันไปเกี่ยวกับตาเมื่อกลางๆปี ( “คุยกับเด็กๆเรื่องตา ภาพลวงตา เซลล์ร็อดและเซลล์โคน“) เด็กๆจำจุดบอดในตาได้ดีครับ ขณะที่คุยกันอยู่เด็กป.1คนหนึ่งคือน้องแซ็คก็ถามว่าคนเรามีขนตากี่เส้น ผมก็ไม่รู้เหมือนกัน เราเลยหาทางนับขนตากันครับ ตอนแรกเรานับขนตาเพื่อนกันก่อนแต่นับยากมากเพราะมีการเคลื่อนไหว เราจึงถ่ายรูปแล้วเอารูปไปขยายให้ใหญ่ๆบนจอทีวีแล้วช่วยกันนับครับ

นับจากจอแบบนี้ครับ

ปรากฎว่าเรานับขนตาได้ประมาณข้างละ 100 กว่าเส้นครับ รวมทั้งด้านบนและด้านล่างแล้ว

ต่อจากนั้นเราก็สังเกตลักษณะของตาว่ามีส่วนประกอบอะไรบ้างครับ ได้เห็นว่าตาดำไม่ได้มีสีดำปี๋จริงๆ มีสีน้ำตาล และเมื่อดูรูปตาของคนทั่วโลก จะเห็นว่า “ตาดำ” มีหลากสี ทั้งสีฟ้า สีเขียว สีน้ำตาล สีเทา ฯลฯ แต่ที่ตรงกลางจะมีวงกลมเล็กๆสีดำอยู่ เจ้าวงกลมเล็กๆสีดำคือรูรับแสง (pupil) ที่ยอมให้แสงวิ่งเข้าไปในลูกตาและกระทบกับเซลล์รับแสงภายในให้เราเห็นนู่นเห็นนี่ได้

ตาผมเองครับ ถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์กำลังต่ำให้เด็กๆประถมต้นกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมดูบนจอทีวี จะเห็นว่ารูรับแสงตรงกลางจะหดตัวจนเล็กมากเพราะมีแสงไฟจาก LED ส่องสว่างมาก ส่วนตาดำจริงๆก็สีน้ำตาลๆและมีลายอะไรเต็มไปหมด

รูรับแสงจะหดตัวให้เล็กหรือขยายตัวให้ใหญ่ขึ้นกับสภาพแวดล้อมว่ามีแสงมากหรือน้อยแค่ไหน ถ้าแสงมาก รูรับแสงก็หดตัว ถ้าแสงน้อย รูรับแสงก็ขยายตัว ในการถ่ายรูปที่ใช้แฟลชในที่ร่มบางครั้งเราจะเห็นตาของคนที่อยู่ในรูปมีสีแดง นั่นก็เป็นเพราะเมื่อคนอยู่ในที่ร่ม แสงจะไม่มาก รูรับแสงจะขยายตัวใหญ่ พอมีไฟแฟลชจากการถ่ายรูป แสงจำนวนมากจะเข้าไปในตาแล้วสะท้อนกลับออกมาทางรูรับแสงได้ง่ายตอนรูรับแสงมีขนาดใหญ่ แสงที่สะท้อนกลับมามีสีแดงเพราะไปสะท้อนพวกเซลล์และเส้นเลือดในลูกตาที่มีสีแดงๆนั่นเอง

กล้องสมัยใหม่จะมีฟังชั่นลดตาแดงโดยการยิงไฟแฟลชออกมามากกว่าหนึ่งครั้งโดยจะเก็บรูปด้วยแฟลชครั้งสุดท้าย แฟลชครั้งแรกๆที่ออกมาจะทำให้รูรับแสงหดตัวเป็นรูเล็กๆ โอกาสที่แสงจากแฟลชครั้งสุดท้ายจะเข้าไปในรูรับแสงแล้วสะท้อนกลับออกมาได้ก็จะน้อยลง ลดโอกาสที่ตาในภาพจะเป็นสีแดงครับ

ตาแดงเพราะแฟลชครับ

เด็กๆมีการบ้านที่ต้องนำมาส่งเมื่อเราพบกันอีกปีหน้าคือให้ไปหาและวาดรูปว่าภายในลูกตามีอะไรบ้างครับ

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมยกตัวอย่างการหาเงินทุนเพื่อผลิตของขายแบบใหม่ที่เรียกว่า Kickstarter ครับเผื่อว่าเด็กๆมีไอเดียอยากสร้างอะไรในอนาคต ก็สามารถสร้างต้นแบบแล้วไปนำเสนอบน Kickstarter.com เพื่อให้ผู้ที่สนใจลงเงินสนับสนุนและเป็นลูกค้าเพื่อจะได้มีเงินทุนพอสำหรับการผลิตครับ โปรเจ็คที่เราดูกันมีสองอันคือปืนกลหนังยาง:

และปากกาแม่เหล็กครับ:

หลังจากเด็กๆได้ตื่นตาตื่นใจกับสิ่งประดิษฐ์เจ๋งๆแล้ว เราก็ทดลองเรื่องของตกกันต่อครับ

เด็กๆได้ดูวิดีโอที่ขนนกและลูกเหล็กตกในที่ที่มีอากาศและในสูญญากาศครับ:

จะเห็นได้ว่าเมื่อมีอากาศ ขนนกจะตกช้ากว่าลูกเหล็กมาก แต่เมื่อสูบอากาศออกให้เป็นสูญญากาศ ทั้งขนนกและลูกเหล็กจะตกลงมาเร็วเท่าๆกัน แสดงว่าอากาศเป็นตัวการสำคัญในการต้านให้ขนนกตกลงมาช้ากว่าลูกเหล็กครับ

จากนั้นเด็กๆก็ทดลองปล่อยลูกบาสและลูกเทนนิสพร้อมๆกันจากระดับความสูงประมาณหนึ่งเมตรกว่าๆ เมื่อดูด้วยตาเปล่าเราคิดว่าทั้งสองลูกตกพร้อมๆกันครับ เมื่อเอาวิดีโอไปดูทีละเฟรมๆดูเหมือนว่าลูกเทนนิสตกเร็วกว่าหน่อย คิดว่าเราจะลองปล่อยจากความสูงมากๆกว่านี้เพื่อเปรียบเทียบใหม่ครับว่าเป็นอย่างนั้นจริงหรือเปล่า

ปล่อยเทียบกันครับ

ต่อมาผมก็ลองเอาลูกเทนนิสสองลูกมาปล่อยพร้อมๆกัน โดยให้ลูกหนึ่งตกลงมาตรงๆ แต่อีกลูกวิ่งออกไปด้านข้างด้วย  วิธีทำก็คือถือลูกเทนนิสลูกหนึ่งไว้ในมือ แล้วขว้างอีกลูกหนึ่งเข้าไปชนข้างๆ ลูกที่ถูกชนก็จะกระเด็นออกไปข้างๆ ลูกที่ไปชนเขาก็จะหล่นลงมาตรงๆ จากการฟังเสียงและดูวิดีโอทีละเฟรม ทั้งสองลูกตกถึงพื้นพร้อมๆกันครับ

ปล่อยประมาณนี้ครับ

มันเป็นธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของของแถวผิวโลกว่ามันจะตกลงสู่โลกด้วยความเร่งเท่าๆกัน โดยที่อัตราการตกลงมาไม่เกี่ยวว่าของชิ้นนั้นวิ่งไปด้านข้างๆขนานพื้นโลกด้วยหรือไม่ (ตราบใดที่ความเร็วด้านข้างไม่มากเกินไปจนวิ่งไปไกลจนประมาณว่าพื้นโลกเป็นพื้นเรียบๆไม่ได้ครับ)

สาเหตุที่ของต่างๆตกลงมาพร้อมๆกันถ้าไม่มีแรงต้านอากาศก็เพราะแรงดึงดูดที่โลกดูดวัตถุต่างๆมันเพิ่มตามมวลของวัตถุ แต่อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว(ความเร่ง)มันเท่ากับแรงดึงดูดหารด้วยมวล ดังนั้นอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วเลยไม่ขึ้นกับมวลของวัตถุเลยเพราะ = ค่าคงที่ x มวล แล้วหารด้วย มวลอีก เลยเท่ากับค่าคงที่เท่าๆกันสำหรับทุกๆวัตถุครับ

ทำนองนี้แหละครับ  

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

One thought on “เริ่มเรียนเรื่องตา การทดลองลูกบอลตก และหลอดกระดาษจอมพลัง”

Leave a Reply

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