(“Asteroids are nature’s way of asking: ‘How’s that space program coming along?’ ” –Neil deGrasse Tyson)

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

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

(คราวที่แล้วเรื่อง “คุยกับเด็กๆเรื่องแรงลอยตัว (ต่อ)” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้คุยกันเรื่องอุกกาบาตที่รัสเซีย คุยต่อเรื่องแรงลอยตัว และวัดปริมาตรมือสำหรับเด็กประถม และไปดูการสั่นของอากาศทำให้เกิดเสียงและทำปี่จากหลอดกาแฟสำหรับเด็กอนุบาลครับ

ก่อนที่เราจะเริ่มเรียนอะไรกัน ผมให้เด็กๆดูภาพนี้ครับ:

 
ผมให้เด็กๆทายว่าภาพคืออะไร โดยใบ้ว่าใหญ่กว่าโลกมากกว่า 100 เท่า เด็กๆหลายๆคนทายถูกว่าเป็นภาพดวงอาทิตย์ ภาพนี้ถ่ายโดยคุณ Alan Friedman เป็นภาพของดวงอาทิตย์ โดยกรองเฉพาะแสงที่สั่นด้วยความถี่เฉพาะค่าที่เรียกว่าไฮโดรเจน-อัลฟา (H-alpha ซึ่งเป็นสีแดงมืดๆ) ผมอยากให้เด็กๆได้เห็นความสวยงามของดาวฤกษ์ของพวกเรา เราเห็นผิวที่ไหลเวียนสวยงาม เห็นจุดดับสีดำๆสามอัน (อันเล็กๆสีดำๆนั้นใหญ่กว่าโลกเราอีก) และเห็นแก๊สที่กระเด็นออกมาจากผิว แก๊ซเหล่านั้นร้อนมากมันจึงมีสถานะเป็นพลาสมา มีประจุแยกกันและสามารถวิ่งและเลี้ยวตามสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ได้

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโออุกกาบาตเหนือเมือง Chelyabinsk ในรัสเซียเมื่อวันที่ 15 กุมภา โดยเข้าไปดูในหน้าที่รวบวิดีโอไว้หลายๆอันโดยคุณ Phil Plait ตัวอย่างวิดีโอเช่นอันนี้ ถ่ายโดยกล้องติดหน้ารถ จะเห็นอุกกาบาตเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ :

เมื่ออุกกาบาตวิ่งผ่านอากาศด้วยความเร็วสูงมากๆ (ลูกนี้วิ่งประมาณ 18 กิโลเมตรต่อวินาที หรือกว่า 50 เท่าความเร็วเสียง หรือเร็วกว่ากระสุนปืนสั้น 50 เท่า เร็วกว่ากระสุนปืนไรเฟิลยาว 17 เท่า) อากาศด้านหน้าจะถูกอัดจนความดันสูงมากเกิดความร้อนหลายพันองศาเซลเซียส อากาศร้อนเปล่งแสงจ้าเหมือนดวงอาทิตย์ (ผิวของดวงอาทิตย์ร้อนประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส) อากาศข้างๆก็ถูกผลักออกจนเกิดเป็นคลื่นช็อค (shock wave) รูปกรวย เมื่อกรวยของคลื่นช็อคลากผ่านพื้นดิน คนที่อยู่บนพื้นก็จะได้ยินเสียงดังมากเหมือนระเบิด แรงสั่นสะเทือนจากคลื่นทำให้กระจกแตกทำคนบาดเจ็บมากมาย

อันนี้เราได้ยินคลื่นช็อคจากการเคลื่อนที่ของอุกกาบาต เสียงดังเหมือนระเบิด ทำกระจกแตกคนบาดเจ็บ:

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าเมื่อประมาณร้อยปีที่แล้วก็มีอุกกาบาตระเบิดในอากาศและตกเหนือรัสเซีย ในบริเวณที่เรียกว่าทังกัสก้า ลูกนั้นใหญ่กว่าลูกนี้อีกมาก แรงระเบิดทำให้ต้นไม้สูงในป่าล้มเป็นแนวชี้ออกจากศูนย์กลางการระเบิด โดยที่พวกต้นไม้ใต้จุดที่อุกกาบาตระเบิดยังตั้งตรงอยู่แต่กิ่งก้านหักออกหมด ส่วนต้นไม้ที่อยู่ไกลออกไปต่างก็ล้มออกไปเป็นแนวออกจากศูนย์กลางคล้ายๆภาพจำลองที่ผมทำจากดินสอดังนี้:

ส่วนอันนี้เป็นภาพถ่ายจากสถานที่จริง:

นักวิทยาศาสตร์คิดว่าอุกกาบาตเมื่อวันที่ 15 กุมภามีขนาดประมาณ 15 เมตร ส่วนที่ทังกัสก้ามีขนาดใหญ่กว่า 50 เมตร ส่วนอันที่ตกลงมาบนโลกเมื่อ 65 ล้านปีก่อนแล้วทำให้สิ่งมีชีวิตประมาณ 2/3 รวมทั้งไดโนเสาร์สูญพันธุ์มีขนาดประมาณ 10 กิโลเมตร สาเหตุที่อุกกาบาตทำความเสียหายได้มากมายก็เพราะว่ามันมีความเร็วสูงมาก อะไรก็ตามในอวกาศที่หนาแน่นจนอากาศต้านไม่ค่อยได้ เวลาตกลงบนผิวโลกจะมีความเร็วอย่างน้อย 11 กิโลเมตรต่อวินาที หรืออย่างน้อยประมาณ 40,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วนี้เกิดจากแรงโน้มถ่วงของโลกที่ดึงดูดอุกกาบาตเข้ามา ถ้าอุกกาบาตมีความเร็วเดิมเข้าหาโลกอยู่แล้ว ความเร็วที่ตกสู่โลกก็จะยิ่งมากขึ้นไปอีก

หลังจากคุยกันเรื่องอุกกาบาตสนุกสนานพอควรแล้ว เราก็ทำการทดลองเรื่องแรงลอยตัวกันต่อ โดยผมเอาดินน้ำมันออกมาหนึ่งก้อนแล้วถามเด็กๆว่าถ้าใส่มันลงไปในน้ำแล้วมันจะจมหรือลอย เด็กๆคิดต่างกันเป็นสองฝ่าย บางคนบอกว่าจม บางคนบอกว่าลอย ผมจึงถามว่าเราจะตรวจสอบว่าเราคิดถูกหรือผิดได้อย่างไร เด็กๆตอบกันใหญ่ว่าเราก็ทำการทดลองดูสิ ทำให้ผมปลาบปลื้มมาก (น้ำตาจะไหล ที่สอนไปไม่เสียเปล่า) ผมจึงปล่อยดินน้ำมันลงไปในน้ำแล้วมันก็จม ผมถามต่อว่ามันจะมีสถานการณ์ไหนที่ดินน้ำมันที่เห็นมันจะลอยได้ไหม เด็กๆบางคนบอกว่าถ้ามันกลวงๆมันก็ลอยได้นะ ทำให้ผมดีใจอีกครั้งหนึ่ง

จากนั้นผมก็เอาก้อนดินน้ำมันผูกเชือกแล้วชั่งโดยห้อยกับตาชั่ง โดยตอนแรกให้ลอยอยู่ในอากาศ แล้วก็เอาไปจุ่มบางส่วนในน้ำ แล้วก็เอาไปจุ่มในน้ำทั้งหมด ให้เด็กๆดูน้ำหนักที่ตาชั่งบอก

ไม่จุ่มน้ำ 0.23 กิโลกรัม

จุ่มน้ำบ้าง 0.17 กิโลกรัม

จุ่มน้ำหมด 0.11 กิโลกรัม

สาเหตุที่เวลาดินน้ำมันจุ่มไปในน้ำแล้วตาชั่งบอกว่าเบาลงก็เพราะว่าน้ำออกแรงดันขึ้นเป็นแรงลอยตัวนั่นเอง ผมพยายามเล่าเป็นนิทานว่าน้ำอยู่ของมันดีๆแล้วดินน้ำมันก็ลงไปผลักมัน น้ำไม่ชอบก็ผลักกลับ แรงที่น้ำผลักกลับจะเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกดินน้ำมันไล่ที่(เข้าไปแทนที่)นั่นเอง

จากนั้นเราก็หัดวัดปริมาตรโดยการแทนที่น้ำกัน ผมเอากระป๋องพลาสติกที่มีมาตรวัดปริมาตรของน้ำติดอยู่ข้างกระป๋องมาใส่น้ำเข้าไป 2,000 ซีซี แล้วเราทุกคนก็เอามือจุ่มลงไปถึงข้อมือ ดูว่าน้ำสูงขึ้นมาเป็นกี่ซีซี ปรากฎว่ามือเด็กๆขนาดประมาณ 150-300 ซีซี ส่วนมือผมมีขนาด 500 ซีซี

จุ่มลงไปแบบนี้ครับ

ปริมาตรมือเด็กป.3-5

ปริมาตรมือเด็กป.1-2

สำหรับเด็กอนุบาลผมไปทำการทดลองเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนและเสียงครับ ก่อนอื่นก็ให้เด็กๆจับคอตัวเองแล้วให้ส่งเสียงต่างๆแล้วให้สังเกตว่ามือเรารู้สึกว่าคอเราสั่นสะเทือนอย่างไร ผมบอกเด็กๆว่าสิ่งที่สั่นนั้นเรียกว่ากล่องเสียง เมื่อลมจากปอดเราผ่านกล่องเสียง เนื้อเยื่อบางๆในกล่องเสียงจะสั่นไปมากลายเป็นเสียงพูดเรา แรงสั่นสะเทือนจากกล่องเสียงทำให้อากาศรอบๆสั่นไปด้วย ทำให้อากาศสั่นกันต่อๆไปจนถึงหูของคนฟัง (ผมเคยอธิบายเรื่องเหล่านี้โดยมีรายละเอียดและวิดีโอการสั่นของกล่องเสียงไปแล้วที่นี่ครับ)

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูการสั่นของอากาศโดยเอากระดาษไปอังไว้ที่ลำโพงแล้วให้ดูกระดาษสั่นไปมาครับ:

พอเราได้ดูกระดาษสั่นสะเทือนเนื่องจากเสียงแล้ว เราก็ประดิษฐ์ปี่หลอดกาแฟกันครับ โดยเอาหลอดกาแฟมากดๆให้ปลายข้างหนึ่งแบนๆ แล้วตัดปลายข้างนั้นเป็นรูปสามเหลี่ยม  แล้วเอาปากเม้มปลายนั้นเข้าปาก แล้วเป่าเป็นเสียงแตร ถ้าหลอดอ่อนๆหน่อย (เช่นพวกหลอดตรง ราคาถูกๆ) ก็จะเป่าให้ดังได้ง่าย ถ้าหลอดแข็ง (เช่นพวกหลอดงอได้ ราคาแพงกว่า) ก็จะเป่าให้ดังยากกว่า เวลาที่เราเป่าส่วนที่เป็นสามเหลี่ยมที่อยู่ในปากเราจะสั่นไปมาทำให้เกิดเสียง ถ้าเราตัดหลอดให้มีความยาวต่างๆกัน เสียงที่ได้ก็จะสูงต่ำต่างกันด้วย เด็กๆเป่ากันใหญ่แล้วเอากลับไปเป่าที่บ้านให้คุณพ่อคุณแม่ปวดหัวด้วยครับ

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ