เรียนเรื่องเสียงต่อ ใช้โปรแกรม Tracker เล่นบูมเมอแรงกระดาษ

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

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

(คราวที่แล้วเรื่อง “อะไรๆก็ประหลาดในอวกาศ จรวดทำงานอย่างไร กลตั้งไข่ กลตั้งกระป๋องเครื่องดื่ม” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เด็กอนุบาลสามได้เล่นบูมเมอแรงกระดาษสองแบบ (แบบตัว L และ X) เด็กประถมต้นได้เรียนเรื่องเสียงต่อ ได้เห็นกระดาษกระเพื่อมจากคลื่นเสียงที่ออกจากลำโพง ได้เห็นว่าลำโพงและไมโครโฟนทำงานอย่างไร ได้อัดเสียงและดูภาพคลื่นเสียงที่อัดไว้ และได้เล่น Glass Harp (แก้วกำทอนหรือแก้วไวน์ร้องเพลง) ส่วนเด็กประถมปลายได้เห็นการใช้โปรแกรมฟรีที่เรียกว่า Tracker วัดตำแหน่งของลูกบาสตกกระเด้งบนพื้น ผมดีใจมากที่เด็กๆบางคนเข้าใจได้เองว่าถ้าดู “ความชัน” ของกราฟตำแหน่งของลูกบอลเทียบกับเวลาจะรู้ว่าเป็นความเร็วที่ลูกบอลเคลื่อนที่ (เด็กๆเรียก “ความชัน” หรือ “slope” ว่า “ความเอียง” ครับ)

สำหรับเด็กอนุบาลสามวันนี้ ผมตัดกระดาษแข็งจากโปสการ์ดและโบรชัวร์เป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดประมาณ 1″ x 6″-9″ ให้เท่ากันสองอัน แล้วมาต่อกันเป็นรูปตัว L หรือตัว X (กากบาท) ทำให้ติดกันด้วยลวดเย็บกระดาษครับ จากนั้นก็ทำการปล่อย สำหรับแบบตัว L เราวางไว้บนมือเราหรือหนังสือเรียบๆให้ขาข้างหนึ่งยื่นออกมา แล้วใช้มืออีกข้างหนึ่งดีดหรือตีขาที่ยื่นออกมาให้วิ่งไปข้างหน้าตรงๆ บูมเมอแรงจะหมุนๆแล้ววนกลับมาหาเราครับ หน้าตาของบูมเมอแรงที่ทำเสร็จจะหน้าตาแบบนี้ครับ:

นี่เป็นคลิปการทำบูมเมอแรงแบบตัว L ที่ผมบันทึกไว้นานแล้วครับ ทำทำนองนี้แหละครับ:

สำหรับแบบตัว X ให้เราจับขาข้างหนึ่ง ให้ตัวบูมเมอแรงตั้งเป็นมุมประมาณ 45 องศากับแนวดิ่งแล้วสะบัดข้อมือออกไปให้บูมเมอแรงหมุนๆครับ ถ้าขว้างได้พอเหมาะมันจะหมุนๆแล้ววนกลับมาทำนองนี้ครับ:

พบว่าเด็กๆอนุบาลสามยังเล่นไม่ค่อยได้ครับเพราะการควบคุมกล้ามเนื้อต่างๆยังไม่ลงตัว ต้องให้ผู้ใหญ่ช่วย เด็กประถมจะเล่นได้ดีกว่าครับ

สำหรับเด็กประถมต้น เราคุยกันเรื่องเสียงต่อ ผมให้เด็กๆสังเกตกระดาษบางๆที่ไปวางไว้บนลำโพงที่มีเสียงดัง เด็กๆจะเห็นกระดาษสั่นรุนแรงเมื่อเสียงมีความถี่ต่ำๆ (ประมาณ 40-50 Hz) จะรู้สึกถึงลมที่ออกมาได้อย่างชัดเจน เมื่อเสียงมีความถี่สูงขึ้น (200 Hz) กระดาษจะสั่นเบาลงแต่ก็ยังรู้สึกได้ที่นิ้วที่จับกระดาษอยู่

ผมและคุณอ้อช่วยกันอธิบายว่าลำโพงและไมโครโฟนทำงานอย่างไร ลำโพงทำงานโดยมีแผ่นกระดาษหรือพลาสติกบางๆติดอยู่กับขดลวดที่ถูกล้อมรอบด้วยแม่เหล็ก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าวิ่งเข้าขดลวดก็จะทำให้ขดลวดเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดการผลักและดูดกับแม่เหล็กทำให้ขดลวดและแผ่นกระดาษหรือพลาสติกบางๆขยับตัว ดันอากาศออกมาเป็นคลื่นเสียง ลำโพงเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวที่ทำให้เกิดการสั่นของอากาศที่เป็นเสียงนั่นเอง

ส่วนไมโครโฟนเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานในทางกลับกัน คือเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนการเคลื่อนไหวจากคลื่นเสียงให้กลายเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในทางหลักการแล้วเราสามารถมองไมโครโฟนเป็นลำโพงที่เราไม่ได้ป้อนสัญญาณไฟฟ้าเข้าไป แต่มีคลื่นเสียงมากระทบแผ่นกระดาษด้านหน้าทำให้ขดลวดด้านหลังสั่น ขดลวดที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กจะมีกระแสไฟฟ้าวิ่ง เราสามารถเอากระแสไฟฟ้าเหล่านั้นไปใช้ต่อได้ เช่นบันทึกว่าไมโครโฟนรับเสียงอะไรมาบ้าง

ต่อไปเด็กๆก็ได้ดูหน้าตาของคลื่นเสียง เราใช้โปรแกรมฟรีที่ชื่อ Audacity มาอัดเสียง แล้วให้เด็กๆดูภาพคลื่นเสียงที่อัดได้กันครับ:

ภาพคลื่นเสียง
ภาพนี้คือคลื่นเสียงที่เราซูมขยายเข้าไปดูการสั่นของอากาศ เพื่อเราจะได้นับจำนวนการสั่นต่อวินาทีได้ด้วยตา

เด็กๆได้ทดลองพูดและอัดเสียงตัวเองและดูคลื่นเสียงของตัวเองครับ จากนั้นเด็กก็ได้เล่นแก้วกำทอนหรือ Glass Harp โดยเอานิ้วเปียกๆลูบปากแก้วไปมา แก้วที่เราใช้ควรเป็นแก้วที่ขอบแก้วไม่หนามากนัก แก้วไวน์หรือแก้วปากกว้างๆจะทำให้มีเสียงดังได้ง่าย สาเหตุที่แก้วส่งเสียงดังก็คือเวลาที่เราเอานิ้วเปียกๆลูบปากแก้ว นิ้วเราจะเสียดสีบนปากแก้ว ทำให้ปากแก้วสั่น (เปรียบเสมือนการสีซอที่นิ้วเราเหมือนคันซอและปากแก้วเหมือนสายซอ) การสั่นบางความถี่จะตรงกับความถี่ที่แก้วจะสั่นโดยธรรมชาติ เกิดการกำทอนทำให้ปากแก้วสั่นมากขึ้น กระทบอากาศรอบๆเป็นคลื่นเสียงให้เราได้ยิน ถ้าเราใส่น้ำในแก้ว ความถี่ที่แก้ว+น้ำจะเกิดการกำทอนก็จะเปลี่ยนไป ใส่น้ำมากความถี่ก็ต่ำลง ทำให้เสียงต่ำลง ถ้าใส่น้ำน้อยความถี่จะสูงกว่าทำให้มีเสียงสูงกว่า

เด็กๆได้ดูการเล่นดนตรีด้วย Glass Harp ขณะพยายามจดสรุปเรื่องราวที่ได้เรียนรู้วันนี้ด้วยครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมแนะนำให้รู้จักกับโปรแกรมฟรีที่เรียกว่า Tracker ครับ โปรแกรมนี้ใช้ได้บน Windows, Mac OS X, และ Linux ครับ โปรแกรมนี้สามารถเอาวิดีโอคลิปที่เราถ่ายมาให้เราใส่ตำแหน่งวัตถุที่เราสนใจในแต่ละเฟรมแล้วโปรแกรมจะเอาตำแหน่งเหล่านั้นมาวาดเป็นกราฟและวัดค่าต่างๆให้เราได้ครับ วันนี้เราถ่ายคลิปการปล่อยลูกบาสให้กระเด้งกับพื้นครับ หน้าตาของโปรแกรมเป็นอย่างนี้ครับ:

รายละเอียดการใช้งานมีเยอะครับ แนะนำให้เข้าไปที่เว็บของโปรแกรมเองเลยแล้วทำตามหน้านี้

หลังจากวัดตำแหน่งลูกบาสได้ ผมก็ให้เด็กๆดูกราฟความสูง (กราฟค่า y) ของลูกบาสอันนี้:

แกนนอนเป็นเวลาเป็นวินาที แกนดิ่งคือความสูงของจุดศูนย์กลางลูกบาสที่เวลาต่างๆโดยหน่วยเป็นเซ็นติเมตร จะเห็นได้ว่าตอนแรกลูกบาสถูกถืออยู่เฉยๆเป็นเวลา 0.5 วินาทีแล้วก็ถูกปล่อยลงมา ลูกบาสตกลงมาเรื่อยๆจนกระทบพื้นครั้งแรกเมื่อเวลาเกือบๆ 1.1 วินาทีแล้วกระเด้งขึ้นไปจนหยุดกลางอากาศเมื่อเวลาเกือบๆ 1.5 วินาทีแล้วเริ่มตกลงอีกครั้ง กระทบพื้นครั้งที่สองตอนเวลาเกีอบๆ 1.9 วินาทีแล้วกระเด้งขึ้นอีกครั้ง

ขณะที่กำลังอธิบายความหมายของกราฟนี้ให้เด็กๆฟัง ผมก็ถามว่าเราพอจะรู้ได้ไหมว่าลูกบาสเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน เด็กๆบางคนมองๆกราฟดูแล้วบอกว่าถ้าเส้นกราฟเอียงมากความเร็วก็มาก ถ้าเอียงน้อยความเร็วก็น้อย ทำให้ผมดีใจมากเพราะเด็กๆเข้าใจเกี่ยวกับความชันหรือ slope ของกราฟได้เอง เพียงแต่เขาใช้คำว่าความเอียงแทนคำว่าความชันที่เขายังไม่รู้จักเท่านั้น เอาไว้เราจะเรียนรู้เรื่องพวกนี้ให้มากขึ้นในครั้งต่อๆไปครับ

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Leave a Reply

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