พยายามวัดความเร็วประสาท+สมอง เริ่มรู้จักค่า Pi เล่นของเล่นบูมเมอแรง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้ดูวิดีโอน่าหวาดเสียวคือคนลองเอาลิ้นไปให้เครื่องดักหนูหนีบในแบบสโลโมชั่น ได้ดูภาพระบบประสาทในร่างกาย และทดลองวัดความเร็วประสาทและสมองกัน เด็กประถมปลายได้ดูคลิปว่าทำไมไม่ควรเอาสัตว์เล็กๆไปวางบนลูกบอลใหญ่ๆแล้วกระเด้ง และได้เริ่มรู้จักค่า π กัน (π ที่เท่ากับ 3.141592653… นั่นแหละครับ) เด็กอนุบาลสามได้หัดทำและเล่นบูมเมอแรงกระดาษกันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ คราวที่แล้วเรื่อง “Webucation” ทดลองเป่าฟองสบู่ ขนมปังทาแยมตกลงพื้น บูมเมอแรง” ครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ผมถามเด็กๆว่ารู้ไหมว่าทำไมเราเห็นคลิปวิดีโอเคลื่อนไหวได้ เด็กๆไม่รู้ครับ ผมเล่าให้ฟังว่าภาพเคลื่อนไหวต่างๆเช่นภาพยนต์หรือคลิป YouTube มันเคลื่อนไหวเพราะมีภาพ 24-30 ภาพต่อวินาทีมาแสดงให้เราดูต่อเนื่องกัน แต่ละภาพก็จะต่างกันไปนิดๆหน่อยๆ พอเราดูหลายๆภาพต่อกันเราก็จะเห็นเป็นการเคลื่อนไหว ผมเล่าต่อว่าถ้าเราถ่ายภาพเกิน 30 ภาพต่อวินาที แล้วเอามาให้คนดูแค่ 30 ภาพต่อวินาที คนดูจะเห็นการเคลื่อนไหวเป็นแบบช้าลง (Slow motion) ยิ่งถ้าตอนถ่ายทำถ่ายภาพต่อวินาทีมากเท่าไร ตอนมาดูก็จะดูช้าลงเท่านั้น แล้วผมก็ให้เด็กๆดูคลิปหวาดเสียวที่ถ่ายที่ 2,000 ภาพต่อวินาที ทำให้ช้าลงไปประมาณ 2,000/30 = 70 เท่าครับ:

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูภาพนี้จากเว็บ https://zygotebody.com/ ครับ ให้เด็กๆทายว่าคืออะไร เด็กๆตอบได้ว่าน่าจะเป็นสมองและประสาทครับ

ภาพระบบประสาทจาก https://zygotebody.com/ ครับ
ภาพระบบประสาทจาก https://zygotebody.com/ ครับ

ผมเล่าให้ฟังว่าร่างกายเราจะรู้สึกหรือขยับได้ต้องมีสัญญาณตามเส้นประสาทวิ่งไปมาในร่างกาย ถ้าจะหยิบจับอะไรสมองก็ต้องส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปที่มือเพื่อให้มือขยับตามที่คิด ถ้าจะรู้สึกอะไรก็ต้องมีสัญญาณจากอวัยวะส่วนต่างๆวิ่งกลับไปที่สมอง จากนั้นเราก็ลองเล่นจับแบงค์กันครับ

วิธีเล่นก็คือให้เด็กเอาแขนวางพาดบนโต๊ะหรือเก้าอี้ให้มือยื่นออกมาเตรียมจับแบงค์ที่ผมจะปล่อยให้ตกผ่านมือเด็ก พอผมปล่อยแบงค์เด็กๆก็จะต้องพยายามจับแบงค์ให้ได้ ซึ่งโดยปกติจะไม่สามารถจับได้ (สาเหตุที่เอาแขนไปพาดโต๊ะก็เพื่อป้องกันไม่ให้ขยับแขนลงไปคว้าแบงค์ที่ตก ผ่านมือไปแล้วได้ครับ) ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่า เวลาเราจะจับแบงค์ ตาเราต้องมองดูแล้วเห็นว่าแบงค์ตก แล้วจึงส่งสัญญาณไปที่สมอง สมองต้องตัดสินใจว่าจะจับแบงค์แล้วส่งสัญญาณไปที่มือให้มือจับ สัญญาณเหล่านี้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งไปตามเส้นประสาทของเราและมันใช้เวลาในการคิดและเดินทางตามเส้นประสาทมากกว่าเวลาที่แบงค์ตกผ่านมือเราไป จากการทดลองจับไม้บรรทัดยาวๆแทนแบงค์พบว่าไม้บรรทัดจะตกลงไปได้กว่าหนึ่งฟุต ดังนั้นแบงค์ที่มีขนาดยาวไม่ถึงฟุตตก มือเราจึงจับไม่ทันครับ

เล่นจับแบงค์ครับ
เล่นจับแบงค์ครับ

เด็กๆได้แยกย้ายกันเล่นครับ:

จากนั้นเราก็นั่งกันเป็นวงกลม และเราจับขาต่อๆกัน แต่ละคนจะบีบขาขวาของเพื่อนคนต่อไปเมื่อรู้สึกว่­าเพื่อนคนที่แล้วบีบขาเรา จับเวลากันว่าใช้เวลาเท่าไรในการบีบรอบวง

นั่งจับขากันเป็นวงประมาณนี้ครับ
นั่งจับขากันเป็นวงประมาณนี้ครับ

จากนั้นเราก็ประมาณความยาวของเส้นประสาท โดยวัดจากข้อเท้าถึงหัว และจากหัวถึงมือครับ ได้ระยะทางโดยรวมประมาณ 40 เมตร สำหรับคน 20 คน:

ประมาณความยาวเส้นประสาทโดยวัดส่วนสูงและความยาวแขนครับ
ประมาณความยาวเส้นประสาทโดยวัดส่วนสูงและความยาวแขนครับ

เวลาที่เราบีบขากันรอบวงจะเท่ากับเวลาสัญญาณวิ่งในเส้นประสาท+เวลาที่สมองคิด+เวลาที่มือบีบครับ พบว่าระยะทางประสาท 40 เมตร ใช้เวลาประมาณ 10 วินาที ถ้าสมองและมือทำงานรวดเร็วมากๆใช้เวลาเป็นศูนย์ ความเร็วในเส้นประสาทจะเป็นประมาณ 4 เมตรต่อวินาทีครับ

มีนักวิทยาศาสตร์วัดความเร็วในเส้นประสาทโดยตรงโดยใช้สัญญาณไฟฟ้าจี้ไปบนเส้นประสาท พบว่าความเร็วอยู่ที่หลายสิบถึงร้อยเมตรต่อวินาทีครับ ดังนั้นแสดงว่าเวลาส่วนใหญ่ที่เราวัดได้ต้องเป็นเวลาที่สมองตัดสินใจและกล้ามเนื้อมือขยับครับ (เพราะถ้าสมองและมือทำงานเร็วมากๆ เวลาที่เราวัดได้ควรจะเป็นประมาณ 1 วินาทีเท่านั้น นี่เกินมาตั้งหลายวินาที เฉลี่ยแล้วแต่ละคนใช้เวลากับสมองและมือไปคนละประมาณครึ่งวินาที)

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมถามเด็กๆว่าถ้าเอาของเล็กๆวางบนลูกบอลยางใหญ่ๆที่ตกลงสู่พื้น จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อลูกบอลยางตกถึงพื้น เด็กป.6 จำการทดลองนี้ที่ทำเมื่อสี่ปีกว่าๆที่แล้วได้ และบอกได้ว่าจะเกิดอะไรขึ้น สำหรับเด็กคนอื่นที่ไม่เคยทดลอง ผมให้ดูคลิปนี้ครับ:

เจ้าหนูแฮมสเตอร์อยู่บนลูกบอลยาง และกระเด้งไปไกลมากเมื่อลูกบอลยางกระเด้งจากพื้นเนื่องจากการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมครับ ผมดีใจที่เด็กๆยังจำการทดลองเมื่อหลายปีที่แล้วได้แต่เสียใจที่เจ้าแฮมสเตอร์น่าจะบาดเจ็บหรือตายในคลิปนั้นครับ

ต่อไปผมก็เข้าเรื่องพาย ผมวัดเส้นรอบวงและเส้นผ่าศูนย์กลางวงกลมหลายๆอัน แล้วดูอัตราส่วน เส้นรอบวง/เส้นผ่าศูนย์กลางครับ พบว่ามันเท่ากับสามกว่าๆ เจ้าอัตราส่วนนี้เป็นตัวเลขที่มีชื่อเสียงครับ เราเรียกมันว่าค่าพาย (π) มันเป็นเลขที่เขียนเป็นเศษส่วนจำนวนเต็มไม่ได้ ดังนั้นทศนิยมของมันจะไม่รู้จบและไม่ซ้ำด้วยครับ ค่าพายจะเท่ากับ 3.141592653… ครับ

ตอนผมพยายามวัดเส้นรอบวง ผมใช้เชือกรัดสิ่งของกลมๆแล้ววัดความยาวเชือก ผมถามเด็กๆว่ามีวิธีดีกว่านี้ไหม เราลองเอาหมึกทาขอบเหรียญแล้วกลิ้งแต่เหรืยญมักจะลื่น หรือเอาเหรียญกลิ้งตามตัวเลขบนไม้บรรทัดก็ลื่นอีก

เอาเหรียญกลิ่งแบบนี้เพือวัดเส้นรอบวงไม่สำเร็จครับ มันลื่น
เอาเหรียญกลิ่งแบบนี้เพือวัดเส้นรอบวงไม่สำเร็จครับ มันลื่น

ต่อมาผมวาดวงกลมที่ล้อมและถูกล้อมด้วยสามเหลี่ยม ให้เด็กๆดูว่าความยาวเส้นรอบวงวงกลมต้องอยู่ระหว่างความยาวรอบสามเหลี่ยมทั้งสองอัน:

เอาสามเหลี่ยมมาล้อมวงกลมแล้วเปรียบเทียบกันครับ
เอาสามเหลี่ยมมาล้อมวงกลมแล้วเปรียบเทียบกันครับ

จากนั้นผมถามว่าเราจะปรับปรุงการประมาณได้อีกไหม คุยกันอยู่สักพักก็มีการเสนอให้ลองใช้สี่เหลี่ยมครับ:

ปรับปรุงโดยเทียบกับสี่เหลี่ยมครับ
ปรับปรุงโดยเทียบกับสี่เหลี่ยมครับ

จากนั้นเราก็เดากันว่าถ้าเราเทียบกับรูปเหลี่ยมที่มีเหลี่ยมเยอะๆเราจะประมาณเส้นรอบวงได้ใกล้เคียงมากขึ้นเรื่อยๆครับ ผมเลยให้คอมพิวเตอร์วาดรูปหลายๆเหลี่ยมและให้วัดเส้นรอบรูปเหลี่ยมให้ครับ:

ใช้รูป 4 เหลี่ยมถึง 1024 เหลี่ยมเลยครับ ได้ค่าพายใกล้เคียงมากขึ้นเรื่อยๆ
ใช้รูป 4 เหลี่ยมถึง 1024 เหลี่ยมเลยครับ ได้ค่าพายใกล้เคียงมากขึ้นเรื่อยๆ

วิธีเดียวกันนี้อาร์คิมิดีสใช้หาค่าพายเมื่อสองพันปีก่อน เขาใช้รูป 6, 12, 24, 48 และ 96 เหลี่ยมและได้ค่าพายอยู่ระหว่าง 223/71 และ 22/7 ครับ

ในปัจจุบันเรามีวิธีคำนวณค่าพายแบบใหม่ๆมากมาย วิธีที่คำนวณได้เร็วๆจะคำนวณได้ทศนิยมทีละหลายๆตำแหน่ง ตอนนี้เรารู้ค่าพายละเอียดขนาดมีทศนิยม 13 ล้านล้านทศนิยมแล้วครับ ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่นี่ครับ

อย่างหนึ่งที่ผมอยากให้ติดหัวเด็กๆไปคือการประมาณค่าแบบค่าอย่างน้อยเป็นเท่าไร ค่าอย่างมากเป็นเท่าไร และทำให้ค่าทั้งสองเข้าใกล้กันได้ไหมจะได้คำตอบที่ดีขึ้นเรื่อยๆครับ

สำหรับเด็กอนุบาล 3/2 ผมสอนให้ทำของเล่นบูมเมอแรงกระดาษครับ เอากระดาษแข็งเช่นกระดาษปฏิทินมาตัดเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า 2 ชิ้น ขนาดกว้าง 2 เซ็นติเมตร ยาว 18 เซ็นติเมตร แล้วเอามาทาบกันเป็นกากบาท หนีบติดด้วยลวดเย็บกระดาษครับ ให้เราจับขาข้างหนึ่ง ให้ตัวบูมเมอแรงตั้งเป็นมุมประมาณ 45 องศากับแนวดิ่งแล้วสะบัดข้อมือออกไปให้บูมเมอแรงหมุนๆครับ มันจะหมุนๆแล้ววิ่งกลับมาครับ วิธีขว้างดังในคลิปครับ:

เด็กๆหัดทำกันเองด้วยครับ:

 

 

One thought on “พยายามวัดความเร็วประสาท+สมอง เริ่มรู้จักค่า Pi เล่นของเล่นบูมเมอแรง”

Leave a Reply

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