หัดวัดคาบการแกว่งลูกตุ้ม “แม่เหล็กดูดกระดาษ” เคลื่อนที่เป็นวงกลม

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้หัดวัดคาบการแกว่งของลูกตุ้มที่ยาวต่างๆกัน แล้วเราเอาข้อมูลทุกคนมารวมกันเพื่อดูกราฟความสัมพันธ์ระหว่างคาบและความยาว เด็กประถมปลายได้สังเกตและเสนอคำอธิบายว่าทำไมแม่เหล็กถึง “ดูด” กระดาษที่ลอยน้ำอยู่ เด็กอนุบาลสามได้เล่นของเล่นที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่เป็นวงกลมสามอย่างครับ

(อัลบั้มภาพกิจกรรมอยู่ที่นี่ครับ คราวที่แล้วเรื่อง “การแกว่งของลูกตุ้ม ปั๊มน้ำขวดพลาสติก เคลื่อนที่เป็นวงกลม” ครับ)

หลังจากเด็กประถมต้นได้เรียนรู้เรื่องการแกว่งของลูกตุ้มไปบ้างในสัปดาห์ที่แล้ว สัปดาห์นี้เด็กๆก็แบ่งเป็นกลุ่มย่อยๆช่วยกันวัดคาบการแกว่งของลูกตุ้มความยาวต่างๆกันครับ เราใช้น็อตเหล็กเป็นลูกตุ้ม ใช้กาวดินน้ำมันติดเชือกให้ห้อยไว้กับขอบโต๊ะหรืออะไรสูงๆ วัดความยาวลูกตุ้มจากจุดที่เชือกถูกห้อยไ้ว้จนถึงกึ่งกลางน็อต จับเวลาที่ลูกตุ้มแกว่งสิบรอบแล้วหารด้วยสิบเพื่อให้ได้เวลาการแกว่งหนึ่งรอบ

ผมเอาข้อมูลที่เด็กๆวัดมาวาดกราฟคาบ vs. ความยาวได้ดังนี้ครับ จุดกลมๆคือข้อมูลที่เด็กๆวัด เส้นทึบคือเส้นตามทฤษฎีที่ว่า คาบจะแปรผันกับสแควร์รูทของ g/L โดยที่ g คือความเร่งจากแรงโน้มถ่วงของโลก และ L คือความยาวลูกตุ้มครับ ค่า g ที่คำนวณจากข้อมูลของเด็กๆ =  9.89 m/s^2 ซึ่งต่างจากค่ามาตรฐานไม่ถึง 1% ครับ

เด็กๆประถมต้นช่วยกันวัดคาบการแกว่งลูกตุ้มความยาวต่างๆกันครับ จุดกลมๆคือข้อมูลที่เด็กๆประถมต้นช่วยกันวัด เทียบกับทฤษฎีที่เป็นเส้นทึบครับถ้าคิดค่าความเร่งจากแรงโน้มถ่วง (ค่า g) จะได้ g = 9.89 m/s^2 คลาดเคลื่อนจากค่ามาตรฐานไม่ถึงหนึ่งเปอร์เซ็นต์ครับ
เด็กๆประถมต้นช่วยกันวัดคาบการแกว่งลูกตุ้มความยาวต่างๆกันครับ จุดกลมๆคือข้อมูลที่เด็กๆประถมต้นช่วยกันวัด เทียบกับทฤษฎีที่เป็นเส้นทึบครับถ้าคิดค่าความเร่งจากแรงโน้มถ่วง (ค่า g) จะได้ g = 9.89 m/s^2 คลาดเคลื่อนจากค่ามาตรฐานไม่ถึงหนึ่งเปอร์เซ็นต์ครับ

 

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้สังเกตประกฎการณ์ที่แม่เหล็กแรงๆดูเหมือนจะดูดกระดาษ และสิ่งของเล็กๆที่ลอยบนผิวน้ำได้ครับ:

ผมให้เด็กๆทดลองทำด้วยตัวเองทุกคน และให้คิดว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร เด็กๆเสนอความเห็นหลายอย่างครับ ตั้งแต่ว่าชิ้นกระดาษมีผงเหล็กอยู่ แต่เราคิดว่าไม่น่าใช่เพราะถ้ากระดาษอยู่ที่บนโต๊ะและเอาแม่เหล็กไปแตะๆจะไม่มีแรงดูด มีคนคิดว่าผมใช้ลมเป่า แต่เราก็กันโดยเอาตัวบังลมและให้หัวอยู่ห่างๆและขยับแม่เหล็กให้กระดาษวิ่งเข้าหาตัวเราด้วยซึ่งใช้การเป่าไม่ได้ เด็กๆเอาโฟมและกระดาษอื่นๆมาลอยซึ่งก็ได้ผลเดียวกันทำให้มีการเริ่มคิดว่าอาจจะเกี่ยวกับน้ำ

สักพักก็มีพี่โตป.6 จำได้ว่าเคยเห็นวิดีโอกบลอยในสนามแม่เหล็กแรงๆดังนี้ครับ:

 พี่โตเริ่มจำได้ว่าในตัวกบมีน้ำเป็นส่วนประกอบอยู่เยอะ และน้ำผลักกับแม่เหล็กอ่อนๆ ถึงตอนนี้เด็กๆก็เริ่มเข้าใจว่าเวลาเราเอาแม่เหล็กไปใกล้ๆผิวน้ำ ผิวน้ำกับแม่เหล็กจะผลักกันทำให้ผิวน้ำบุ๋มลงไปนิดนึง ของที่ลอยอยู่ก็จะลอยตามผิวน้ำที่บุ๋มนั้นๆครับ

สำหรับเด็กอนุบาล  3/2 ผมให้เล่นเหมือนอนุบาล 3/1 เมื่อสัปดาห์ที่แล้วครับ:

คำอธิบายการเล่นแต่ละอย่างเป็นอย่างนี้ครับ เหรียญบนไม้แขวนเสื้อ:

ยางลบสู้กับลูกเทนนิส:

และลูกเหล็กหมุนวนในขวดพลาสติกครับ:

เด็กๆเล่นของพวกนี้เพื่อซึมซับว่าถ้าอะไรจะเคลื่อนที่เป็นวงกลม ต้องมีแรงดึงหรือดันมันเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลมนั้นครับ

นี่คือภาพบรรยากาศนะครับ อัลบั้มเต็มๆอยู่ที่นี่นะครับ

One thought on “หัดวัดคาบการแกว่งลูกตุ้ม “แม่เหล็กดูดกระดาษ” เคลื่อนที่เป็นวงกลม”

Leave a Reply

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