ความฝืดมหาศาล กลเชือกไม่ยอมตกพื้น และของเล่นตัวไต่ราว

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

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

(คราวที่แล้วเรื่องทำวงล้อภาพยนตร์อยู่ที่นี่ครับ)
 
วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมรวมกับกลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรมครับ  สำหรับอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับไม่ได้ไปสอนเพราะเป็นสัปดาห์สุดท้ายปิดภาคแล้ว วันนี้เรื่องความฝืดมหาศาล กลเชือกไม่ยอมตกพื้น และของเล่นตัวไต่ราวครับ
 
คนทั่วไปไม่ทราบว่าเวลาเราเอาเชือกไปพันหลัก (หรือพันนิ้ว พันดินสอ ฯลฯ) ความฝืดที่เชือกทำกับหลักจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากเมื่อเราเพิ่มจำนวนรอบที่เราพันเชือก วันนี้เรามาทำการทดลองและเล่น”กล”ที่อาศัยหลักการนี้กันครับ นอกจากนี้เด็กๆยังได้ประดิษฐ์ของเล่นไต่ราวที่อาศัยการสั่นและความฝืดระหว่างพลาสติกกับหนังยางด้วยครับ
 
ผมถามเด็กว่ารู้จักความฝืดไหม เด็กๆหลายๆคนก็บอกว่ามันคือแรงเสียดทานใช่ไหม ผมก็บอกว่าใช่แล้วเป็นเรื่องเดียวกัน วันนี้เราจะมาเล่นกับความฝืดกัน
 
เริ่มแรกผมก็เอาเชือกยาวประมาณสองฟุต มาถ่วงด้วยดินน้ำมัน (มาชั่งทีหลังว่าน้ำหนัก 32 กรัม) แล้วก็เอาเชือกไปพาดนิ้ว พอปล่อยปลายเชือกข้างที่ไม่มีดินน้ำมัน ดินน้ำมันก็ถ่วงและดึงเชือกตกลงสู่พื้น ตามที่ทุกคนคิดอยู่แล้ว
 
พาดนิ้วแบบนี้ครับ ถ้าปล่อยมือขวา เชือกและดินน้ำมันก็ตกลงพื้นตามคาด

ต่อไปผมพันเชือกรอบนิ้วหนึ่งรอบ (โดยไม่ได้ผูก แค่พันรอบนิ้วหนึ่งรอบเท่านั้น) แล้วผมก็ถามเด็กๆว่าถ้าปล่อยมือขวา ดินน้ำมันและเชือกจะตกลงมาไหม เด็กๆก็เดากันไปบางคนก็บอกว่าตก บางคนก็บอกว่าไม่ตก ผมถามว่าถ้ามันจะไม่ตก มันจะไม่ตกเพราะอะไร เด็กๆหลายคนก็บอกได้ว่าคงเป็นแรงเสียดทานที่เชือกกับนิ้ว  จากนั้นผมก็ปล่อยมือขวา ปรากฏว่าดินน้ำมันห้อยอยู่ได้ ไม่ตกลงมาครับ
 
ต่อไปผมก็พันเชือกรอบนิ้วหนึ่งรอบ แล้วลองดึงปลายเชือกด้วยมือด้านขวาดู ปรากฏว่าแรงที่ต้องใช้ดึงให้ดินน้ำมันลอยขึ้นจะมากกว่าน้ำหนักของดินน้ำมันอย่างชัดเจน แรงส่วนที่เกินนี้ก็คือแรงที่ต้องเอาชนะความฝืดหรือแรงเสียดทานระหว่างเชือกกับนิ้วนั่นเอง
 
ดึงด้วยมือขวาอย่างนี้ครับ
ต่อไปผมก็เอาเชือกไปพันคอขวดไวน์ (เพราะนิ้วจะเจ็บถ้าพันรอบนิ้วแล้วดึง) ผมเอาตาชั่งสปริงที่วัดน้ำหนักได้มากที่สุด 5 กิโลกรัมมาเกี่ยวกับปลายเชือกด้านที่ไม่มีดินน้ำมัน แล้วดึงให้ดินน้ำมันเคลื่อนตัว แล้วดูว่าตาชั่งบอกว่าต้องใช้แรงดึงเท่าไร เราทดลองพัน 1, 2, 3, 4 รอบแล้ววัดแรงดึงดูครับ
 
วัดแรงดึงด้วยตาชั่งสปริงแบบนี้ครับ
พอพันเชือกหลายๆรอบ จะดึงยากมาก
ผลของแรงดึงเทียบกับจำนวนรอบที่พันคอขวดครับ
จากผลการทดลอง จะเห็นได้ว่าเพิ่มจำนวนรอบทีละหนึ่งรอบ ความฝืดจะเพิ่มขึ้นเป็นเท่าๆเลยครับ ในทางทฤษฎีความฝืดจะเพิ่มแบบเรขาคณิต (หรือแบบเอกซ์โปเนนเชียล) ซึ่งจะเพิ่มขึ้นมาเร็วมากๆครับ
 
ต่อไปผมก็แสดงกลเชือกไม่ยอมตกพื้น คือเอาเชือกยาวประมาณสองฟุตมาถ่วงด้วยดินน้ำมันทั้งสองปลาย โดยให้ดินน้ำมันที่ปลายข้างหนึ่งหนักกว่าอีกข้างมากๆหน่อย (สักสิบเท่า) จากนั้นเราก็เอาเชือกมาพาดท่ออะไรกลมๆเช่นคอขวด (หรือ นิ้ว ดินสอ ฯลฯ) โดยให้ปลายที่มีิดินน้ำมันหนักกว่าอยู่ติดกับท่อ แล้วเราก็จับปลายเชือกด้านที่ดินน้ำมันเบากว่าไว้ให้เชือกขนานกับพื้น จากนั้นเราก็ปล่อยมือที่จับปลายเชือกด้านเบา ดินน้ำมันด้านที่หนักก็จะเริ่มตกลงสู่พื้น
 
จับพาดแบบนี้ครับ แล้วลดระดับมือซ้ายลงมาให้เชือกขนานกับพื้น
สิ่งที่น่าแปลกใจก็คือเจ้าดินน้ำมันมันตกลงมาได้ไม่เยอะ เพราะปลายเชือกที่มีดินน้ำมันเบามันจะวิ่งเข้าหาท่อที่เชือกพาดอยู่ด้วยความเร็วสูงพอที่มันจะแกว่งข้ามไปพันท่อหลายรอบ แล้วความฝืดก็จะเยอะพอที่จะหยุดไม่ให้ดินน้ำมันตกต่อไปได้ ผมมีตัวอย่างคลิปการทดลองที่ลูกชายผมเป็นผู้ช่วยครับ:
 

พอเด็กๆดูกลเสร็จ ผมก็สอนเด็กๆทำของเล่นง่ายๆที่อาศัยความฝืด เรียกว่าตัวไต่ราว อุปกรณ์ก็มีหนังยาง หลอดพลาสติก และแผ่น CD ที่ไม่ใช้แล้ว วิธีทำก็คือตัดหลอดยาวสักหนึ่งนิ้วแล้วไปติดกับขอบของ CD ด้านหนึ่ง จากนั้นก็ตัดหนังยางให้เป็นเส้นแล้วสอดหนังยางเข้าไปให้หลอด แล้วเราก็ยืดหนังยางให้ยาวๆโดยให้แผ่น CD อยู่สูง เราจะเห็นแผ่น CD ค่อยๆกระเด้งๆหล่นๆหยุดๆลงมาเรื่อยๆ เด็กๆสามารถเอากระดาษมาติดแผ่น CD แล้ววาดรูปต่างๆตามใจชอบ เช่นรูปบ้านเมืองแผ่นดินไหว นกหัวขวาน กระรอกไต่ลงจากต้นไม้ หรืออื่นๆตามใจชอบ คลิปตัวอย่างคืออันนี้ครับ:

พออธิบายครบสามอย่าง เราก็แบ่งห้องเรียนเป็นสามมุม ให้เด็กๆกระจายกันไปทำกิจกรรมแต่ละอย่างกันครับ สำหรับการวัดความฝืดว่าขึ้นกับจำนวนรอบที่เชือกพันอย่างไร ผมเปลี่ยนจากขวดแก้วเป็นปากกาเขียนไวท์บอร์ดที่เป็นโลหะจะได้ไม่เสี่ยงกับแก้วแตกครับ

ตัวอย่างภาพจากกิจกรรมครับ อัลบัมเต็มอยู่ที่นี่ครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ลองพันแปดรอบแล้วน้องกันโหนตาชั่งดูครับ ผลคือ…
 …ตาชั่งพัง

นี่คือตัวอย่างการจดความเข้าใจและผลการทดลองของเด็กๆครับ อัลบัมเต็มอยู่ที่นี่ครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Leave a Reply

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