ท่อกระดาษทรงพลัง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด ถุงพลาสติกยกคน

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ สำหรับบันทึกการสอนต่างๆในอดีตเข้าไปดูที่ http://atriumtech.com/sci_kids/ นะครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “ลูกโป่ง vs. ตะปู ถุงพลาสติกยกคน” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เด็กประถมต้นได้ม้วนหลอดกระดาษที่สามารถรับน้ำหนักได้เป็นพันเท่าของน้ำหนักหลอด เด็กประถมปลายได้เริ่มเรียนรู้เรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและได้ใช้เทอร์โมมิเตอร์ที่อาศัยกฎธรรมชาติที่ว่าพลังแสงที่ปล่อยออกมาจากวัตถุร้อนจะมีปริมาณแปรผันกับอุณหภูมิยกกำลังสี่ครับ ส่วนเด็กอนุบาล 3/2 ได้ใช้ลมอัดใส่ถุงพลาสติกยกเพื่อนๆกันครับ

ก่อนอื่นผมให้เด็กประถมดูข่าวเด็กหญิงชาวญี่ปุ่นอายุ 12 ปีประดิษฐ์ถังขยะแยกกระป๋องเหล็กและอลูมิเนียมออกจากกันครับ ให้เด็กๆดูจะได้หัดมองรอบๆตัวว่าจะประดิษฐ์อะไรมาแก้ปัญหาประจำวันได้บ้าง

จากนั้นเด็กประถมต้นก็เล่นท่อกระดาษทรงพลังกันครับ วิธีทำตามคลิปนี้ครับ:

พอเด็กดูคลิปวิธีทำเสร็จ เด็กๆก็แยกย้ายกันทดลองทำเองครับ:

เด็กๆได้สังเกตว่าถ้าท่อกระดาษยังตรงๆอยู่ มันจะรับน้ำหนักกดได้เยอะมาก  และยิ่งมีหลายท่อ ก็ยิ่งรับน้ำหนักได้มากขึ้น เพราะมันช่วยกันรับน้ำหนักนั่นเอง เหมือนตะปูหลายๆตัวช่วยกันรับน้ำหนักที่กดลูกโป่งลงมาในการทดลองสัปดาห์ที่แล้ว ถ้าท่อกระดาษมีรอยหักหรือยับ มันจะงอตัวลงได้ง่ายมาก ไม่สามารถรับน้ำหนักได้อีก

บรรยากาศการทดลองครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมคุยกับเขาเรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยบอกว่าแสงที่เรามองเห็นเป็นส่วนเล็กๆของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่ในจักรวาล คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ รังสือินฟราเรด รังสือัลตร้าไวโอเลต รังสีเอ็กซ์เรย์ และรังสีแกมมาต่างก็เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยกันทุกตัว

ผมให้เด็กๆดูรูปนี้จาก Wikipedia ครับ:

ประเภทคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าครับ แสงที่เรามองเห็นได้เป็นส่วนเล็กๆเท่านั้น คลื่นเหล่านี้แตกต่างกันตรงความถี่ในการสั่นของคลื่น แต่ความเร็วในสูญญากาศจะเท่ากัน เท่ากับประมาณสามแสนกิโลเมตรต่อวินาที
ประเภทคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าครับ แสงที่เรามองเห็นได้เป็นส่วนเล็กๆเท่านั้น คลื่นเหล่านี้แตกต่างกันตรงความถี่ในการสั่นของคลื่น แต่ความเร็วในสูญญากาศจะเท่ากัน เท่ากับประมาณสามแสนกิโลเมตรต่อวินาที

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดมีความเร็วเท่ากันในสูญญากาศ ประมาณสามแสนกิโลเมตรต่อวินาที สิ่งที่เราใช้แบ่งแยกประเภทของมันคือความถี่ในการสั่น (หรือแบ่งตามความยาวคลื่น เพราะความยาวคลื่น = ความเร็วคลื่นหารด้วยความถี่คลื่น)

ตัวอย่างความถี่และความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆที่คุ้นเคยในชีวิตประจำวันครับ:

คลื่นวิทยุจะมีความยาวคลื่นเป็นหลายเมตรจนถึงกิโลเมตร เช่นคลื่น  FM 100 MHz ก็คือคลื่นที่สั่น 100 ล้านครั้งต่อวินาที ความยาวคลื่นของมันก็คือความเร็ว (300,000 กิโลเมตรต่อวินาที) หารด้วยความถี่ (100,000,000 ครั้งต่อวินาที) เท่ากับ 3 เมตร

คลื่นไมโครเวฟที่เราใช้ในเตา มีความถี่การสั่นประมาณ 2,450 ล้านครั้งต่อวินาที (2.45 GHz ซึ่งใกล้เคียงกับคลื่นไมโครเวฟ 2.4 GHz ที่ใช้สำหรับเสาอากาศ wi-fi) ความยาวคลื่นไมโครเวฟในเตาไมโครเวฟก็จะยาวประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที / 2,450,000,000 ครั้งต่อวินาที = 12.2 เซ็นติเมตร

แสงสีแดงมีความถี่การสั่นประมาณ 450 ,000,000,000,000 ครั้งต่อวินาที (450 THz) มันจึงมีความยาวคลื่น = 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที / 450 ,000,000,000,000 ครั้งต่อวินาที = 667 ส่วนพันล้านเมตร หรือ 667 นาโนเมตร

แสงสีม่วงมีความถี่การสั่นประมาณ 700 ,000,000,000,000 ครั้งต่อวินาที (450 THz) มันจึงมีความยาวคลื่น = 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที / 700 ,000,000,000,000 ครั้งต่อวินาที = 428 ส่วนพันล้านเมตร หรือ 428 นาโนเมตร

คลื่นอื่นๆลองดูในตารางนี้นะครับ

สิ่งของต่างๆที่มีอุณหภูมิ จะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ของร้อนจะปล่อยคลื่นออกมามาก ของเย็นก็จะปล่อยออกมาน้อย ของต่างๆบนโลกที่ไม่ร้อนมากจะปล่อยคลื่นที่ส่วนใหญ่เป็นรังสีอินฟราเรดซึ่งตาเรามองไม่เห็น ถ้าร้อนมากขึ้นมาอีกเช่นเหล็กร้อนก็จะเริ่มมีสีที่ตาเรามองเห็นเช่นสีแดง ถ้าร้อนมากขึ้นเป็นหลายพันองศาเหมือนดวงอาทิตย์จะมีสีที่เราเห็นได้หลากสีออกมารวมกันให้เราเห็นเป็นสีขาว

ปริมาณพลังงานที่มากับรังสีต่อวินาทีจะขึ้นกับอุณหภูมิของสิ่งของนั้นๆยกกำลังสี่ ด้วยหลักการนี้เองจึงมีสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด ที่รับรังสีอินฟราเรดเข้าไปแล้วคำนวณว่าของที่ปล่อยรังสีออกมามีอุณหภูมิเท่าไร หน้าตามันเป็นอย่างนี้ครับ:

หลังจากเด็กๆฟังหลักการเสร็จ ผมก็แจกเทอร์โมมิเตอร์ให้เขาไปส่องวัดอุณหภูมิสิ่งต่างๆในห้องครับ ให้ดูว่าอะไรเย็นที่สุด (คอยล์เย็นแอร์ = -20 องศาเซลเซียส) และอะไรร้อนที่สุด (มอเตอร์พัดลม = 40 องศาเซลเซียส)

บรรยากาศเป็นประมาณนี้ครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามทับสอง ผมให้ทดลองอัดอากาศใส่ถุงพลาสติกเพื่อยกเพื่อนๆเหมือนห้องสามทับหนึ่งทำไปเมื่อสัปดาห์ที่แล้วครับ

บรรยากาศกิจกรรมครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 

One thought on “ท่อกระดาษทรงพลัง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด ถุงพลาสติกยกคน”

Leave a Reply

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