คุยกันเรื่องเสียงต่อ การชนและ Crash Test ทำปี่จากหลอดกาแฟ

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

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

(คราวที่แล้วเรื่อง “ฟังเสียงสูงๆ ฟังเสียงด้วยหูหนึ่งและสองข้าง ทดลองและออกแบบปืนแม่เหล็ก และกลในร่างกาย” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เด็กอนุบาลได้ทำปี่จากหลอดกาแฟ ได้รู้วิธีใช้ถุงพลาสติกเป็นนกหวีด และนั่ง skateboard กัน เด็กประถมต้นได้คุยกันเรื่องหูและเสียงต่อ ได้รู้จักช่วงความถี่ของเสียงที่สัตว์ต่างๆฟังได้ ได้ดูเครื่องทำความสะอาดด้วยเสียงความถี่สูง (Ultrasonic cleaner) ส่วนเด็กประถมปลายได้คุยกันเรื่องการชนแบบยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น ได้ดูวิดีโอการทดสอบการชนของรถ ได้รู้จักกระจกนิรภัยที่แตกเป็นชิ้นเล็กๆที่ไม่ค่อยคม และของเล่นที่เรียกว่า Prince Rupert’s Drop ที่เกิดจากหยดแก้วเหลวร้อนๆทำให้เย็นอย่างรวดเร็วในน้ำ ทำให้เนื้อแก้วมีความแข็งแรงแต่จะระเบิดเป็นผงถ้ามีรอยแตกนิดเดียว

สำหรับเด็กๆอนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมสอนให้ทำของเล่นปี่หลอดกาแฟครับ วิธีทำก็คือเอาหลอดกาแฟมากดๆให้ปลายข้างหนึ่งแบนๆ แล้วตัดปลายข้างนั้นเป็นรูปสามเหลี่ยม  แล้วเอาปากเม้มปลายนั้นเข้าปาก แล้วเป่าเป็นเสียงแตร ถ้าหลอดอ่อนๆหน่อย (เช่นพวกหลอดตรง ราคาถูกๆ) ก็จะเป่าให้ดังได้ง่าย ถ้าหลอดแข็ง (เช่นพวกหลอดงอได้ ราคาแพงกว่า) ก็จะเป่าให้ดังยากกว่า เวลาที่เราเป่าส่วนที่เป็นสามเหลี่ยมที่อยู่ในปากเราจะสั่นไปมาทำให้เกิดเสียง ถ้าเราตัดหลอดให้มีความยาวต่างๆกัน เสียงที่ได้ก็จะสูงต่ำต่างกันด้วย ดูวิดีโอวิธีทำได้ครับ:

พอเด็กๆได้เห็นวิธีทำก็มารับหลอดไปคนละหลอดแล้วแยกย้ายกันไปทำเองครับ เป่ากันอย่างสนุกสนานและหนวกหูดีมาก ขณะที่เด็กๆทำปี่ของตัวเองผมก็หยิบถุงพลาสติกมาดึงให้ตึงๆแล้วเป่าตรงขอบพลาสติกบางๆนั้นเป็นเสียงเหมือนนกหวีดครับ เราสามารถใช้อะไรบางๆก็ได้เช่นกระดาษ ใบไม้ ถุงพลาสติก เอามาดึงให้ตึงๆแล้วเป่าที่ขอบ มันจะสั่นเป็นเสียงสูงๆ ต้องลองเล่นดูครับ ลองเป่าวัสดุหลายๆอย่างดู

 
 
 

หลังจากเด็กๆทำปี่เล่นกันแล้ว ยังมีเวลาเหลืออยู่บ้าง ผมเลยชวนเด็กๆมานั่งสเก๊ตบอร์ด (skateboard) แล้วผมผลัก(ด้วยเท้า)ให้วิ่งไปข้างหน้า อันนี้เล่นเฉยๆ ไม่ได้อธิบายหลักการอะไร เด็กๆชอบเพราะตื่นเต้นดี

 
 

สำหรับเด็กปฐมต้นกลุ่มบ้านเรียน ผมคุยเรื่องหูและเสียงต่อครับ ก่อนอื่นผมให้ดูอนิเมชั่นว่าหูทำงานอย่างไร เพื่อทบทวน:

เด็กๆจำการทำงานของหูได้ว่าคลื่นเสียงคือความสั่นสะเทือนมากระทบแก้วหู ทำให้แก้วหูสั่น แล้วทำให้กระดูกที่ติดกันสั่นต่อไปแล้วทำให้ผนังของก้นหอยหรือโคเคลียสั่น ข้างในก้นหอยมีน้ำอยู่เต็ม เมื่อผนังก้นหอยสั่นก็ทำให้มีคลื่นในน้ำ เซลล์ประสาทที่เป็นขนๆอยู่ในก้นหอยก็โดนคลื่นในน้ำแล้วสั่นตาม ส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังสมองทำให้เราได้ยินเสียง

แล้วผมก็ให้เด็กๆดูแก้วหูของผมที่คุณหมอเอากล้องเล็กๆสอดเข้าไปในรูหูแล้วถ่ายรูปมาครับ จะเห็นเป็นเยื่อบางๆใสๆ:

แก้วผมหูครับ

บอกเด็กๆว่าเยื่อบางๆนี้ฉีกขาดเป็นแผลได้ง่าย เด็กๆไม่ควรเอาอะไรไปแหย่ในหู เดี๋ยวจะทำให้แก้วหูทะลุ แล้วจะฟังอะไรไม่ได้ยิน หรือฟังเสียงดังมากๆเช่นประทัดใกล้ๆหู หรือตบหูกัน ก็จะทำให้แก้วหูฉีกเป็นแผลได้ ต้องระวัง

เด็กๆจำได้ว่าคนเราฟังเสียงได้ในช่วงความถี่ 20 ถึง 20,000 ครั้งต่อวินาที หรือ 20-20,000 Hz โดยที่เด็กๆก็อาจจะฟังได้ถึง 20,000 Hz เลย แต่พอแก่ตัวลง เจ้าเซลล์ขนในก้นหอยในหูที่รับเสียงสูงจะเสื่อมสภาพลง ทำให้ฟังเสียงสูงๆไม่ค่อยได้ เช่นผมวัยกลางคนก็ได้ยินเสียงน้อยกว่า 15,000 Hz แล้ว

ผมเลยถามเด็กๆว่าพวกสัตว์ต่างๆมันจะได้ยินเสียงสูงต่ำได้เหมือนคนไหม เด็กๆไม่แน่ใจ ผมเลยบอกเด็กๆว่าสัตว์แต่ละชนิดฟังเสียงได้ต่างๆกัน เช่นหมาแมวหนูจะฟังเสียงที่สูงกว่า 20,000 Hz ได้ ทำให้เราสามารถประดิษฐ์นกหวีดที่เป่าแล้วเสียงจะสูงเกินกว่าคนได้ยินแต่สัตว์พวกนั้นได้ยินและรำคาญ ทำให้เราสามารถไล่มันไปได้ และผมก็เอาตารางความสามารถในการได้ยินของสัตว์ต่างๆให้เด็กดูครับ (ชี้และแปลชนิดสัตว์ด้วย):

เสียงที่สัตว์ต่างๆสามารถได้ยิน รายละเอียดเพิ่มเติมที่ http://homepages.ius.edu/kforinas/S/Pitch.html
ภาพจาก http://www.cochlea.org/en/hear/frequency-hearing-range-in-man-and-some-common-animal-species ครับ

จากนั้นผมก็ให้เด็กดูสิ่งประดิษฐ์ที่ทำความสะอาดด้วยการสั่นความถี่สูงที่เรียกว่า Ultrasonic Cleaner ครับ ตัวที่เราดูกันสั่นด้วยความถี่ 40,000 Hz ผมซื้อมาราคาประมาณ 900 บาทจากที่นี่ครับ

เวลาเราใช้งาน เราก็จะใส่น้ำหรือของเหลวที่เหมาะสมกับของที่จะล้างลงไปในอ่างด้านบนของเครื่อง แล้วเราก็กดตั้งเวลาว่าจะให้เครื่องสั่นสะเทือนกี่นาที ใส่ของที่จะล้างลงไป แล้วก็เริ่มเดินเครื่อง คลื่นความถี่สูงจากถาดจะทำให้น้ำหรือของเหลวสั่นตาม เวลาน้ำขยับไปมาจะเกิดฟองอากาศเล็กๆที่เกิดจากแก๊สในน้ำขึ้น แล้วฟองก็จะยุบตัวลงอย่างรวดเร็วเมื่อน้ำวิ่งเข้ามาแทนที่ฟอง ทำให้เกิดแรงสะเทือนเล็กๆทั่วไปหมด สิ่งสกปรกต่างๆก็จะถูกชะล้างได้ เราทดลองทำความสะอาดแหวน สร้อยคอ สายนาฬิกา และแว่นตากันครับ ล้างได้สะอาดดี

เครื่องทำความสะอาดแบบ Ultrasonic ครับ ซื้อมาจากที่นี่ ตอนนี้กำลังล้างแหวน
กำลังล้างแว่นครับ

พอเด็กๆดูเสร็จผมก็ทำปี่หลอดกาแฟให้เด็กดูครับ เด็กๆบางคนจำได้ว่าเคยเล่นแล้วตอนอยู่อนุบาล

สำหรับเด็กประถมปลายกลุ่มบ้านเรียน ผมแจกลูกเหล็กขนาดต่างๆกัน รวมถึงลูกพลาสติก BB แล้วให้เด็กๆพยายามกลิ้งลูกกลมๆเหล่านี้ให้ชนกัน แต่ให้หลังจากชนลูกกลมๆทุกลูกหยุดการเคลื่อนไหวทันที แล้วเด็กๆก็แยกย้ายทดลองทำกัน

เด็กๆทดลองรูปแบบการชนต่างๆแต่ก็ไม่สามารถทำให้ลูกเหล็กหรือพลาสติกทั้งหมดหยุดการเคลื่อนที่หลังการชนได้ ผมถามเด็กๆว่าทำไม เด็กบางคนบอกว่ามันมีการกระเด้ง เด็กๆบางคนจำได้ว่าเคยดูภาพสโลโมชั่นของลูกบอลต่างๆ (บันทึกอยู่ที่ “ทำไอศครีม ดูลูกบอลกระเด้ง เล่นเรือป๊อกแป๊ก ปล่อยลูกแก้วใส่เป้า” ครับ) ผมจึงบอกว่าใช่แล้ว เวลาลูกบอลหรือสิ่งต่างๆชนกัน พลังงานจากการเคลื่อนที่จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานในการบิดเบี้ยวของรูปทรง เป็นพลังงานความร้อนและการสั่นสะเทือน ถ้าลูกบอลคืนรูป พลังงานในการบิดเบี้ยวรูปทรงก็จะแปลงกลับมาเป็นพลังงานการเคลื่อนที่ใหม่ เราจึงเห็นลูกบอลกระเด้ง

 
 
 

จากนั้นผมก็ถามเด็กๆต่อว่าถ้าจะชนแล้วไม่กระเด้ง เราเอาอะไรชนกันดี อะไรเอ่ยที่ชนแล้วรูปร่างมันเปลี่ยนแล้วไม่คืนรูป ในที่สุดก็มีเสียงพูดขึ้นมาว่าดินน้ำมัน ผมก็บอกว่าใช่แล้ว ลองเอาก้อนดินน้ำมันมาชนกันดูดีกว่า เราก็พบว่าก้อนดินน้ำมันเปลี่ยนรูปแล้วไม่คืนรูปทำให้ชนกันแล้วติดกันเลย

จากนั้นเราก็ดูวิดีโอการทดสอบการชนของรถกัน ให้เด็กๆเห็นการออกแบบโครงสร้างของรถที่จะเปลี่ยนรูปร่างซับแรงกระแทกไป เพื่อพยายามลดอันตรายต่อคนขับและผู้โดยสาร โดยย้ำว่าวิดีโอที่เราเห็นรถชนแล้วยับเยินนั้น ความเร็วรถแค่ 40-50 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเท่านั้น ถ้าขับรถเร็วแล้วชน จะสามารถยับเยินได้มากกว่านั้นและตายได้ เข็มขัดนิรภัยและถุงลมก็เป็นอุปกรณ์สำคัญที่จะลดอันตรายได้

เด็กๆสังเกตเห็นกระจกรถแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆกระจายๆออกไป ผมจึงเสริมเรื่องกระจกนิรภัยว่ากระจกที่ใช้ในรถเป็นกระจกที่ผลิตมาแบบให้มีแรงตึงภายในเนื้อกระจก เวลากระจกแตกแรงตึงในกระจกทำให้แตกเป็นชิ้นเล็กๆ ไม่เป็นชิ้นยาวๆที่มีขอบคมๆ กระจกรถมักจะทำจากกระจกแบบนี้สอดใส้แผ่นพลาสติกเพื่อเศษกระจกจะได้ติดกับแผ่นพลาสติก ไม่กระเด็นออกมามากเกินไป

ผมแนะนำให้เด็กๆรู้จักกับของประหลาดที่เรียกว่า Prince Rupert’s Drop ครับ เจ้านี่คือแก้วหลอมเหลวที่หยดลงไปในน้ำเย็น แก้วที่ผิวก็จะเย็นกลายเป็นของแข็งอย่างรวดเร็วขณะที่แก้วภายในยังร้อนและเป็นของเหลวอยู่ เมื่อแก้วภายในค่อยๆเย็นลงกลายเป็นของแข็ง มันก็จะหดตัวทำให้มีแรงตึงภายในเนื้อแก้วมากมาย เนื้อแก้วจะแข็งมากสามารถทุบด้วยฆ้อนได้ แต่ถ้ามีรอยแตกที่ใดก็ตามแรงตึงในเนื้อแก้วจะทำให้ชิ้นแก้วระเบิดเป็นผงทันที ในวิดีโอมีภาพสโลโมชั่นให้เห็นความเร็วของการแตกของแก้วที่เกิดจากแรงตึงในเนื้อแก้วด้วยครับ:

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Leave a Reply

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