คลิปหุ่นยนต์ปลาหมึก เดาวิธีเล่นมายากล พลังงานศักย์ยืดหยุ่น รถไฟเหาะจำลอง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปหุ่นยนต์ปลาหมึกที่นิ่มๆไม่มีส่วนแข็ง ส่วนวงจรตัดสินใจก็ทำด้วยท่อของเหลว ได้ดูมายากลและพยายามเดาว่าทำอย่างไรก่อนดูเฉลย ได้ดูการเปลี่ยนรูปทรงเป็นการเก็บพลังงานไว้ แล้วเปลี่ยนมาเป็นความเร็วได้ เด็กอนุบาลสามได้เล่นของเล่นรถไฟเหาะกันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ คราวที่แล้วเรื่อง “หุ่นยนต์ปลากระเบน ยิงเป้าด้วยพลังงานศักย์” ครับ)

เด็กๆประถมได้ดูคลิปนี้ก่อนเลยครับ:

เป็นงานวิจัยสร้างหุ่นยนต์ที่ไม่มีชิ้นส่วนแข็งๆเลยครับ แม้แต่ส่วนวงจรสั่งการทำงานก็ใช้การไหลของของเหลว หน้าตาของมันคล้ายๆปลาหมึก ตอนนี้ยังว่ายน้ำไม่ได้ครับ วิธีการสร้างก็น่าสนใจ มีการพิมพ์สามมิติระบบต่างๆลงไป พลังงานไม่ได้มาจากแบตเตอรี่แต่ใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) เป็นแหล่งพลังงานขับเคลื่อน โดยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ปล่อยก๊าซออกซิเจนเมื่อโดนแพลทินัม ก๊าซจะวิ่งไปตามท่อในตัวหุ่นยนต์ทำให้ส่วนต่างๆขยับครับ  รุ่นต่อๆไปคงเคลื่อนไหวได้ดีกว่านี้และมีเซนเซอร์ตรวจสภาพแวดล้อมรอบๆตัว (ถ้าสนใจให้ลองไปดูที่นี่นะครับ)

ในลิงก์เรื่องนี้มีวิดีโอไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์โดนแพลทินัมด้วยครับ ผมให้เด็กๆเดาว่าจะข้างไหนจะมีปฏิกิริยามากกว่ากันก่อนจะดูครับ:

ด้านเข้มข้น 90% เกิดความร้อนเยอะพอจะทำให้โลหะติดไฟไหม้เลยครับ

ผมเคยเอาไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ผสมด่างทับทิมให้เด็กๆรุ่นก่อนดู เลยเอาคลิปนี้ให้เด็กๆดูครับ:

อันนี้ใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เจือจางแค่ 3% ที่ซื้อได้ทั่วไปตามร้านขายยาเท่านั้นครับ สร้างออกซิเจนได้เยอะและร้อนขึ้นพอสมควรเลย ถ้าเข้มข้นกว่านี้คงจะระเบิดเละเทะกว่านี้อีก

ผมให้เด็กๆดูครึ่งแรกของคลิปเล่นกลนี้แล้วให้เขาเดาว่ากลทำอย่างไรครับ เป็นการฝึกเดาและตรวจสอบสร้างความรู้ใหม่ๆ (ความรู้ทั้งหลายล้วนเกิดอย่างนี้ทั้งสิ้น เกิดจากการคิดและเดาว่าธรรมชาติทำงานอย่างไร แล้วตรวจสอบว่าที่เดาไปมันจริงไหมโดยการทดลองหรือสังเกตครับ วิธีอื่นมักจะเป็นการมั่วและแต่งเรื่องเองครับ):

พอทุกคนได้คิดได้เสนอความเห็นว่ากลนี้ทำอย่างไร เราก็ดูเฉลยครึ่งหลังกันครับ

เนื่องจากสองสัปดาห์ที่ผ่านมาเราทำกิจกรรมพยายามซึมซับไอเดียที่ว่าความสูง (พลังงานศักย์โน้มถ่วง) เปลี่ยนเป็นความเร็ว (พลังงานจลน์) ได้ ผมจึงพยายามทำกิจกรรมต่อเนื่องมาเป็นว่าความยืดหยุ่น (พลังงานศักย์ยืดหยุ่น) ก็แปลงเป็นความเร็ว (พลังงานจลน์) ได้เหมือนกัน วันนี้เราจึงเอาหนังยางมาเล่นกันครับ

เราช่วยกันวัดและบันทึกแรงที่ต้องใช้ในการยืดหนังยาง 1, 2, 4, 8, 16 เส้น ที่ระยะต่างๆ แบบนี้ครับ:

ได้ความสัมพันธ์ว่าแรงที่ต้องใช้จะแปรผันตรงกับระยะทางที่ยึดออกมา (F = -k x) และยิ่งมีหนังยางเยอะก็ยิ่งดึงยากครับ ครับ:

แรงที่ใช้ยึดหนังยาง 1, 2, 4, 8, 16 เส้นให้ยาวเป็นความยาวต่างๆครับ ข้อมูลที่ได้ไปพล็อตกราฟได้เห็นความสัมพันธ์ที่ว่าแรงแปรผันตรงกับความยาวที่ยางยึดออก (F = -k x) และค่าคงที่สปริงของหนังยางแปรผันตรงกับจำนวนยาง (k ∝ n) ครับ
แรงที่ใช้ยึดหนังยาง 1, 2, 4, 8, 16 เส้นให้ยาวเป็นความยาวต่างๆครับ ข้อมูลที่ได้ไปพล็อตกราฟได้เห็นความสัมพันธ์ที่ว่าแรงแปรผันตรงกับความยาวที่ยางยึดออก (F = -k x) และค่าคงที่สปริงของหนังยางแปรผันตรงกับจำนวนยาง (k ∝ n) ครับ  (ความชันของเส้นตรงคือค่าคงที่สปริง k ครับ หนังยาง 16 เส้นจะอยู่บนสุด หนังยาง 1 เส้นอยู่ล่างสุด)
ค่าคงที่สปริงของหนังยางแปรผันตรงกับจำนวนยาง (k ∝ n) ครับ
ค่าคงที่สปริงของหนังยางแปรผันตรงกับจำนวนยาง (k ∝ n) ครับ

เมื่อเรายึดหนังยาง เราใส่พลังงานเข้าไปในรูปร่างที่เปลี่ยนไปของมันครับ พลังงานนี้คือพลังงานศักย์ยึดหยุ่น มีขนาด = ½ k x2 โดย k คือค่าคงที่สปริง และ x คือระยะที่หนังยางยืดครับ เมื่อปล่อยให้หนังยางกลับสภาพเดิม พลังงานศักย์นี้จะทำให้หนังยางกระเด็นไปไกลๆได้เป็นการเปลี่ยนรูปพลังงานจากพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ครับ

สำหรับเด็กอนุบาลสามผมให้เล่นของเล่นรถไฟเหาะตีลังกาแบบที่เคยให้ประถมเล่นไปเมื่อสัปดาห์ก่อนๆครับ เด็กๆได้สังเกตความสูงที่ลูกแก้ววิ่งขึ้นมาได้ขึ้นกับความสูงที่ปล่อย และถ้าปล่อยจากความสูงมากพอลูกแก้วจะวิ่งไปตามท่อตีลังกาได้

คลิปสโลโมชั่นที่เคยถ่ายไว้ครับ:

คลิปที่เด็กๆเล่นกันครับ มีความพยายามทำรางแบบต่างๆกันหลายแบบ:

 

 

 

One thought on “คลิปหุ่นยนต์ปลาหมึก เดาวิธีเล่นมายากล พลังงานศักย์ยืดหยุ่น รถไฟเหาะจำลอง”

Leave a Reply

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