ทำเหล็กให้เป็นแม่เหล็ก ปืนแม่เหล็ก (Gaussian Gun) แรงตึงผิวน้ำ

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปและเดาว่าลูกโป่งใส่น้ำกี่ลูกถึงจะกันกระสุนปืนได้ ได้ดูคลิปลิงอุรังอุตังหัดเลื่อยไม้ หัดทำคลิปเหล็กให้เป็นแม่เหล็กโดยการถูกับแม่เหล็กถาวรที่มีอยู่แล้ว และได้เล่นของเล่นปืนแม่เหล็กที่อาศัยการดูดของแม่เหล็กเพิ่มความเร็วของลูกเหล็กกลมๆครับ เด็กอนุบาลได้เรียนรู้เรื่องแรงตึงผิวของน้ำผ่านการวางคลิปโลหะบนน้ำสองวิธี

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “เล่นกับแม่เหล็ก หัดวางคลิปโลหะบนผิวน้ำ” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถมต้น ผมให้เด็กๆเดากันว่าลูกโป่งใส่น้ำกันกระสุนปืนได้ไหม และถ้ากันได้ ต้องใช้กี่ลูก เด็กๆก็เดากันใหญ่ครับ พอทุกคนมีตัวเลขในใจแล้ว ผมก็ให้ดูคลิปวิดีโอนี้:

ปรากฎว่าลูกโป่งใส่น้ำไม่กี่ลูกก็ทำให้กระสุนปืนสูญเสียความเร็วอย่างรวดเร็วแล้วไม่ทะลุลูกโป่งได้นะครับ

ผมถามเด็กๆว่าทำไมถึงเป็นอย่างนั้น เด็กๆก็เดากันเช่นยางลูกโป่งมันยึดหยุ่น น้ำต้านกระสุน เล็งไม่ดี

ผมบอกเด็กๆว่าเหตุผลหลักน่าจะเป็นเพราะน้ำมีความหนาแน่นมากๆเมื่อเทียบกับอากาศ (มากกว่าประมาณ 800 เท่า) กระสุนที่สามารถวิ่งผ่านอากาศได้เป็นกิโลเมตรเลยวิ่งไม่กี่สิบเซ็นติเมตรก็หมดแรงเนื่องจากน้ำต้านไว้เยอะมาก นอกจากนี้ผิวลูกโป่งก็ช่วยลดความเร็วกระสุนด้วย

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าลูกกระสุนปืนทำด้วยตะกั่วเพราะเป็นโลหะที่อ่อนกว่าเหล็กที่ทำลำกล้องปืนแต่มีความหนาแน่นมาก หัวเล็กๆก็มีน้ำหนัก ทำให้วิ่งไปได้ไกลๆ แต่เนื่องจากตะกั่วอ่อนเกินไปเวลาวิ่งผ่านลำกล้องเหล็กจะมีส่วนที่ละลายติดภายในลำกล้องทำให้ลำกล้องสกปรกมาก จึงมีการเอาโลหะอ่อนๆ (อ่อนกว่าเหล็ก) อีกอันคือทองแดง มาหุ้มรอบๆตะกั่วอีกที ให้ลดการเปื้อนลำกล้อง

ผมถามเด็กๆว่ารู้ไหมถ้าจะให้วิ่งผ่านน้ำไปได้ไกลๆต้องทำอย่างไร เด็กๆงง ผมเลยถามว่ารู้จักฉมวกไหม มันเป็นแท่งยาวๆ สามารถขว้างให้พุ่งลงไปในน้ำไกลๆได้  เวลาคนล่าปลาในน้ำจึงต้องใช้อะไรยาวๆพุ่งผ่านน้ำ ใช้ปืนยิงไม่ได้เพราะกระสุนเสียความเร็วเร็วมาก ไปได้เมตรสองเมตรก็หยุดแล้ว

คลิปนี้ผมไม่ได้เปิดให้เด็กๆดูเพราะเวลามีน้อย แต่บันทึกไว้เพราะน่าสนใจครับ มีคนเอาปืนยิงในน้ำให้ดู จะเห็นว่ากระสุนวิ่งผ่านน้ำได้ไม่ไกลเท่าไร:

สำหรับเด็กประถมปลายผมให้ดูวิดีโอตลกที่ลิงอุรังอุตังเคยเห็นคนใช้เลื่อยแล้วลองใช้บ้างครับ พอมีคนแกล้งโดยเอาหุ่นยนต์แต่ตัวเป็นอุรังอุตังไปนั่งใกล้ๆแล้วเลื่อยแข่ง เจ้าลิงตัวจริงก็เลื่อยใหญ่เลย พยายามแข่งกับเขาด้วย:

ผมสอนเด็กประถมต้นให้ทำชิ้นเหล็กให้เป็นแม่เหล็กครับ คือให้หาแม่เหล็กแรงๆมาถูชิ้นเหล็กไปในทิศทางเดียวสัก 100 ครั้งเป็นอย่างน้อย ชิ้นเหล็กก็จะกลายเป็นแม่เหล็กอ่อนๆครับ:

จากนั้นผมก็สอนให้เด็กๆทั้งประถมต้นและปลายเล่นของเล่น “ปืนแม่เหล็ก” (Gaussian Gun) ที่ใช้แม่เหล็กและลูกเหล็กกลมๆมาเรียงกัน และเมื่อกลิ้งลูกเหล็กให้วิ่งมาชนด้านหนึ่งของแม่เหล็ก จะมีลูกเหล็กวิ่งออกไปอีกด้านด้วยความเร็วสูง สาเหตุที่เป็นอย่างนั้นก็เพราะการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมนั่นเอง ตอนเรากลิ้งลูกเหล็กให้วิ่งเข้าชนแม่เหล็กนั้น แม่เหล็กจะดูดลูกเหล็กเข้าหาจนลูกเหล็กวิ่งเร็วมาก เมื่อลูกเหล็กที่วิ่งเร็วนั้นชนแม่เหล็กที่ติดกับลูกเหล็กลูกอื่นๆ การเคลื่อนที่ก็ถูกส่งผ่านต่อๆไปด้วยการชนอย่างรวดเร็ว ลูกเหล็กลูกสุดท้ายไม่รู้จะชนและถ่ายทอดการเคลื่อนที่ให้ใครมันจึงกระเด็นไปด้วยความเร็วสูง ผมเคยทำวิดีโออธิบายไว้ครับ:

จากนั้นผมก็แจกแม่เหล็กและลูกเหล็กให้เด็กๆทดลองเรียงมันแบบต่างๆให้ดูว่าเรียงแบบไหนดีครับ:

ผมลองใช้โปรแกรม Tracker วัดความเร็วลูกเหล็กจากวิดีโอที่ถ่ายมา ได้ความเร็วประมาณ 5.5 กิโลเมตรต่อชั่วโมงครับ:

หน้าตาโปรแกรม Tracker ครับ มีประโยชน์มากสำหรับการเรียนวิทยาศาสตร์
หน้าตาโปรแกรม Tracker ครับ มีประโยชน์มากสำหรับการเรียนวิทยาศาสตร์

สำหรับเด็กอนุบาลสามผมให้หัดลอยคลิปโลหะบนผิวน้ำครับ วิธีลอยคลิปโลหะง่ายๆก็มีอยู่หลายวิธี วิธีแรกคือฉีกกระดาษทิชชูให้ขนาดใหญ่กว่าคลิปนิดหน่อย รองคลิปไว้ แล้วค่อยๆลอยทั้งคลิปและกระดาษทิชชูที่รองอยู่ลงบนผิวน้ำ รอสักพักทิชชูก็จะอิ่มน้ำแล้วจมลงไป เหลือแต่คลิปหนีบกระดาษลอยอยู่ อีกวิธีหนึ่งก็คือเสียสละคลิปหนีบกระดาษหนึ่งตัว เอามางอให้เป็นรูปตัว L เอามือเราจับด้านบนของตัว L แล้วใช้ด้านล่างของตัว L รองคลิปหนีบกระดาษอีกตัวไว้แล้วก็ค่อยๆเอาคลิปไปวางที่ผิวน้ำ พอวางได้ เราก็ค่อยขยับตัว L ออกเหลือแต่คลิปลอยอยู่ นี่คือวิธีที่สองครับ:

พอผมทำให้ดูแล้ว เด็กๆก็ลองเล่นกันครับ:

One thought on “ทำเหล็กให้เป็นแม่เหล็ก ปืนแม่เหล็ก (Gaussian Gun) แรงตึงผิวน้ำ”

Leave a Reply

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