วิทย์ประถม: เล่นปืนแม่เหล็ก (Gaussian Gun)

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเสื้อผ้าเปลี่ยนเป็นคน เด็กๆเล่นของเล่นปืนแม่เหล็ก (Gaussian Gun) ที่ใช้แม่เหล็กเร่งความเร็วการชนและการกระเด็นของลูกเหล็กกันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเสื้อผ้าเปลี่ยนเป็นคน:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

สัปดาห์นี้ผมเอาของเล่นปืนแม่เหล็กมาเล่นกับเด็กๆ

เราเล่นปืนแม่เหล็ก (Gaussian Gun) โดยเอาลูกเหล็กอย่างน้อยสองลูกมาเรียงกันแล้วติดกับแม่เหล็กแรงๆปล่อยลูกเหล็กอีกลูกให้กลิ้งเข้าชนจากอีกด้านจะมีลูกเหล็กกระเด็นออกไปด้วยความเร็วสูง เสาเหตุที่เป็นอย่างนั้นก็เพราะการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมนั่นเอง ตอนเรากลิ้งลูกเหล็กให้วิ่งเข้าชนแม่เหล็กนั้น แม่เหล็กจะดูดลูกเหล็กเข้าหาจนลูกเหล็กวิ่งเร็วมาก เมื่อลูกเหล็กที่วิ่งเร็วนั้นชนแม่เหล็กที่ติดกับลูกเหล็กลูกอื่นๆ การเคลื่อนที่ก็ถูกส่งผ่านต่อๆไปด้วยการชนอย่างรวดเร็ว ลูกเหล็กลูกสุดท้ายไม่รู้จะชนและถ่ายทอดการเคลื่อนที่ให้ใครมันจึงกระเด็นไปด้วยความเร็วสูง  สามารถต่อกันเป็นตอนๆให้ความเร็วลูกเหล็กเพิ่มขึ้นเยอะๆก็ได้

คลิปอธิบายสัปดาห์นี้ครับ:

คลิปในอดีตที่ถ่ายการต่อลูกเหล็กแบบต่างๆไว้:

บรรยากาศกิจกรรมครับ:

วิทย์ประถม: ปี่หลอดกาแฟ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลผ้าเช็ดหน้าผีสิง เด็กๆได้ประดิษฐ์ปี่ของเล่นที่ทำจากหลอดกาแฟ เด็กโตพยายามปรับความถี่เสียงโดยปรับความยาวหลอด

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นผ้าเช็ดหน้าผีสิง:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

กิจกรรมคราวนี้ผมสอนเด็กๆให้ทำปี่ของเล่นจากหลอดกาแฟครับ วิธีทำก็คือเอาหลอดกาแฟมากดๆให้ปลายข้างหนึ่งแบนๆ แล้วตัดปลายข้างนั้นเป็นรูปสามเหลี่ยม  แล้วเอาปากเม้มปลายนั้นเข้าปาก แล้วเป่าเป็นเสียงแตร ถ้าหลอดอ่อนๆหน่อย (เช่นพวกหลอดตรง ราคาถูกๆ) ก็จะเป่าให้ดังได้ง่าย ถ้าหลอดแข็ง (เช่นพวกหลอดงอได้ ราคาแพงกว่า) ก็จะเป่าให้ดังยากกว่า เวลาที่เราเป่าส่วนที่เป็นสามเหลี่ยมที่อยู่ในปากเราจะสั่นไปมาทำให้เกิดเสียง ถ้าเราตัดหลอดให้มีความยาวต่างๆกัน เสียงที่ได้ก็จะสูงต่ำต่างกันด้วย ดูวิดีโอวิธีทำได้ครับ:

ของเล่นนี้ไว้เล่นกับเด็กๆในกิจกรรมวิทย์ที่เกี่ยวกับเสียง, การสั่นสะเทือน, ความถี่หรือความสูงต่ำของเสียง, ความถี่การสั่นธรรมชาติและขนาดของวัตถุ เด็กอนุบาลหรือเด็กประถมก็เล่นและประดิษฐ์อย่างเดียว เด็กมัธยมปลายหรือมหาวิทยาลัยสามารถเรียนวิชาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องด้วยก็ได้ครับ

ผมเคยบันทึกเรื่องนี้ไว้ในช่องเด็กจิ๋ว&ดร.โก้ด้วย:

พอเด็กๆรู้จักวิธีทำก็มารับหลอดและแยกย้ายกันไปทำเองครับ เป่ากันอย่างสนุกสนานและหนวกหูดีมาก

บรรยากาศการเล่นครับ:

วิทย์ประถม: ของเล่นแก้วบินมฤตยู (Magnus Effect Flyer)

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลอ่านใจ เด็กๆได้เล่นหรือประดิษฐ์ของเล่นแก้วบินมฤตยูที่ลอยด้วยการหมุนผ่านอากาศ (Magnus effect) เราตั้งชื่อของเล่นให้น่าตื่นเต้นไปอย่างนั้นเอง ไม่อันตรายอะไรครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเดาใจว่าวาดรูปอะไรครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

เด็กๆก็ได้ดูคลิปลูกบาสเก็ตบอลถูกทำให้หมุนแล้วปล่อยให้ตกจากที่สูง ปรากฎว่าลูกบอลลอยออกไปได้ไกลมากแทนที่จะตกลงมาตรงๆเวลาปล่อยแบบไม่หมุนครับ:

เวลาลูกบอลหรือทรงกระบอกหมุนๆวิ่งผ่านอากาศ แรงเสียดทานระหว่างอากาศและลูกบอลจะทำให้อากาศด้านหนึ่งเลี้ยวเข้าหาหลังลูกบอลมากกว่าอีกด้านหนึ่ง โดยด้านที่ผิวลูกบอลหมุนไปทางเดียวกับอากาศที่วิ่งผ่านลูกบอล (ก็คือทิศตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลนั่นเอง) จะทำให้อากาศเลี้ยวมากกว่า ทำให้ลูกบอลโดนดึงไปทางนั้นครับ

ลูกบอลหรือทรงกระบอกที่หมุนๆ เมื่อวิ่งผ่านอากาศจะเกิดแรงยกหรือแรงกดขึ้นกับทิศทางการหมุนครับ แรงนี้เรียกว่าแรงแมกนัส (Magnus Force) แรงเกิดจากการเลี้ยงของอากาศที่วิ่งผ่านผิวลูกบอลไม่เท่ากันขึ้นกับว่าโดนด้านไหนของลูกบอลที่หมุนๆอยู่ (ภาพจาก wikipedia)

เราเห็นปรากฎการณ์นี้ในกีฬาหลายๆอย่างเช่นฟุตบอล เทนนิส ปิงปอง เบสบอล หรือกีฬาอะไรก็ตามที่มีลูกบอลหมุนๆวิ่งผ่านอากาศครับ ในปืน BB ยิงกระสุนพลาสติกก็ใช้เทคนิคนี้ให้กระสุนวิ่งหมุนแบบ back-spin ให้ลอยอยู่นานๆ เรียกว่า hop-up ครับ

ผมเลือกบางส่วนของคลิปนี้ให้เด็กๆดู ให้เห็นการโค้งของลูกบอล:

ถ้าเรามีทรงกระบอกหมุนเร็วๆวิ่งผ่านอากาศแล้วเราหาทางยึดติดกับทรงกระบอก การเคลื่อนที่โค้งขึ้นของทรงกระบอกก็เกิดแรงยกทำเป็นเครื่องบินได้ครับ:

พอเด็กๆดูวิดีโอและคำอธิบายเสร็จก็หัดเล่นหัดประดิษฐ์ของเล่นที่ใช้หลักการนี้กันครับ เอาถ้วยพลาสติกสองอันมาติดกันที่ก้นถ้วย แล้วใช้หนังยางดีดออกไปให้หมุนๆ เราสามารถทำให้ถ้วยพุ่งตกลงพื้นเร็วๆหรือให้ถ้วยร่อนอยู่ในอากาศนานๆขึ้นกับว่าเราทำให้หมุนแบบไหน แบบ top-spin หรือ back-spin ครับ ดูวิธีทำในวิดีโอเลยครับ:

บรรยากาศการเล่นครับ:

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)