Category Archives: physics

เล่นกับคอปเตอร์กระดาษ รูปทรงที่ทำจากกระดาษตกพร้อมกัน

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้หัดอธิบายกลเป็นการฝึกคิดแบบนักวิทยาศาสตร์ ประถมต้นหัดทำคอปเตอร์กระดาษและสังเกตว่าทำอย่างไรให้หมุนเร็ว ทำอย่างไรให้ลอยในอากาศนานๆ ขนาดมีผลไหม ฯลฯ เด็กประถมปลายทำลูกบอลกระดาษโปร่งๆขนาดต่างๆกันแล้วปล่อยจากที่สูงเท่ากัน พบว่าขนาดไม่มีผล (เพราะแรงต้านอากาศแปรผันตามพื้นที่หน้าตัดซึ่งแปรผันตามมวลในกรณีนี้) อนุบาลสามได้หัดพับและเล่นคอปเตอร์กระดาษกันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “ขว้างหลอดกาแฟ (ต่อ) การตกของกรวยกระดาษ (ต่อ) แรงโน้มถ่วงเทียม” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนที่เข้าสู้ช่วงสิ่งประดิษฐ์ เด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลังนะครับ ไว้ดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือกลเสาแหลมทะลุตัว เด็กๆอธิบายกันได้ใกล้เคียงวิธีทำจริงมากครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ผมสอนเด็กประถมต้นให้ทำคอปเตอร์กระดาษกันเองครับ ให้เขาไปปรับแต่งสัดส่วนและขนาดต่างๆแล้วทดลองว่าแบบไหนหมุนเร็ว แบบไหนหมุนช้า แบบไหนตกเร็ว แบบไหนตกช้า จริงๆสามารถเป็นโปรเจ็กเด็กมหาวิทยาลัยเรื่อง fluid dynamics ได้ครับ

วิธีทำเป็นดังในคลิปครับ:

เด็กๆแยกย้ายกันประดิษฐ์และทดลองครับ:

สำหรับเด็กๆประถมปลาย คราวที่แล้วเด็กๆได้สังเกตโคนกระดาษขนาดใหญ่และเล็กตกสู่พื้นพร้อมๆกัน คราวนี้เราทดลองรูปทรงอื่นๆโดยพับลูกบอลกระดาษและดูลูกบาศก์กระดาษตกผ่านอากาศกันครับ

(ข้อความในวงเล็บคือข้อมูลเพิ่มเติมสำหรับเด็กมัธยมหรือมหาวิทยาลัยที่เรียนฟิสิกส์นะครับ: ถ้าไม่มีแรงต้านอากาศ ของแถวๆผิวโลกจะตกจากที่สูงระดับเดียวกันถึงพื้นโลกพร้อมๆกันเช่นในตำนานที่กาลิเลโอปล่อยลูกเหล็กใหญ่และเล็กจากหอเอนปิซ่า แรงต้านอากาศน้อยมากเมื่อเทียบกับน้ำหนัก แรงต้านอากาศมีผลน้อยมาก ลูกเหล็กทั้งสองเลยตกถึงพื้นพร้อมกันครับ

สาเหตุที่เป็นอย่างนี้ก็เพราะแรงทั้งหมดที่กระทำต่อสิ่งของคือแรงโน้มถ่วงซึ่งแปรผันตรงกับมวล ดังนั้นอัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว (=ความเร่ง) จึงไม่ขึ้นกับมวลของสิ่งของที่ตกด้วยกฏ F = mg = ma ของนิวตัน

ในสถานการณ์ที่แรงต้านอากาศมีผลกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ถ้าเราสามารถทำให้แรงต้านอากาศแปรผันตรงกับมวลของวัตถุได้ วัตถุเหล่านั้นก็จะตกลงมาถึงพื้นพร้อมๆกันไม่ว่ามันจะใหญ่หรือเล็กตราบใดที่มันมีรูปทรงเดียวกัน (ปกติแรงต้านอากาศไม่แปรผันตรงกับมวลของวัตถุ แต่จะขึ้นกับรูปทรง ความเร็ว และพื้นที่หน้าตัดของวัตถุ)

เราสามารถทำอย่างนั้นได้โดยสร้างรูปทรงจากกระดาษหรือวัสดุบางๆ เพราะถ้ากระดาษมีขนาด L มวลของสิ่งของจะโตตามพื้นที่ซึ่งแปรผันตรงกับ L ยกกำลัง 2 รูปทรงจะมีพื้นที่หน้าตัดตอนตกผ่านอากาศที่แปรผันตรงกับ L ยกกำลัง 2 และแรงต้านอากาศก็จะแปรผันตรงกับ L ยกกำลัง 2 ด้วย ทำให้แรงต้านอากาศแปรผันตรงกับมวล รูปทรงแบบเดียวกันที่ทำจากกระดาษประเภทเดียวกันจึงตกผ่านอากาศเหมือนๆกัน ความเร่งที่เวลาต่างๆเหมือนกัน ความเร็วที่เวลาต่างๆเหมือนกัน มันจึงตกพื้นพร้อมกัน

ในอดีตเราปล่อยกรวยกระดาษ (https://youtu.be/8tuKvSFma-I) คราวนี้เราจะลองลูกบอลกระดาษและลูกบาศก์กระดาษกันดูครับ)

วิธีทำที่สอนเด็กๆอยู่ในคลิปครับ:

เด็กๆแยกย้ายกันประดิษฐ์และทดลองครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามผม ผมและคุณครูช่วยกันตัดกระดาษแล้วสอนให้เด็กๆพับเป็นคอปเตอร์กระดาษเล่นกันครับ:

ของเล่นสมดุล การเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล การเคลื่อนที่เป็นวงกลม

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้เรียนรู้เพิ่มเรื่องการสมดุลและได้ทำของเล่นสมดุลที่เป็นนกที่ทรงตัวอยู่ได้แบบประหลาดๆ เด็กประถมปลายเริ่มเรียนรู้เรื่องการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลโดยลองประมาณจำนวนเซลล์ที่แบ่งตัวหลายๆรอบ (ต่อยอดมาจากความฝืดของเชือกที่เพิ่มแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลตามจำนวนรอบพันหลักเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว) เด็กอนุบาลสามได้เล่นลูกแก้วในกาละมังเพื่อให้เริ่มชินกับการเคลื่อนที่เป็นวงกลมครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ดูคลิปเคลื่อนไหวประหลาด จุดศูนย์ถ่วง ความฝืดของเชือกพันหลัก” ครับ)

สำหรับเด็กประถมต้นเราคุยกันต่อเรื่องจุดศูนย์ถ่วงครับ ผมเอาไม้บรรทัดมาถ่วงด้วยน็อตจำนวนต่างๆกันที่ตำแหน่งต่างๆกันให้เด็กๆเดาว่าจะเกิดอะไรขึ้น เด็กๆได้สังเกตจุดหมุน ระยะทางระหว่างจุดหมุนถึงน้ำหนักถ่วง และเห็นว่าถ้าจะถ่วงให้สมดุลน้ำหนักที่มากต้องอยู่ใกล้จุดหมุนขณะที่อีกข้างหนึ่งน้ำหนักเบาต้องอยู่ห่างๆจุดหมุนครับ หน้าตาการทดลองเป็นแบบนี้:

ทดลองถ่วงน้ำหนักต่างๆบนไม้บรรทัดครับ ให้สมดุลอยู่ให้ได้
ทดลองถ่วงน้ำหนักต่างๆบนไม้บรรทัดครับ ให้สมดุลอยู่ให้ได้

Continue reading ของเล่นสมดุล การเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล การเคลื่อนที่เป็นวงกลม

คุยกันเรื่องคลื่นความโน้มถ่วง หัดดูคลื่นเคลื่อนที่ใน Slinky

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ สำหรับเด็กประถมผมพยายามเล่าเรื่องการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติคือการวัดคลื่นความโน้มถ่วงโดยตรงเป็นครั้งแรก อีกพันสองพันปีต่อจากนี้ถ้าสปีชีส์เรายังไม่สูญพันธุ์ คนสมัยนั้นคงจำเรื่องราวร้อยแปดพันเก้าสมัยนี้ไม่ได้แล้ว พวกเราทุกคนไม่ว่ามหาเศรษฐี ยาจก นักปราชญ์ มหาโจร คงจะสูญหายไปตามกาลเวลา แต่การค้นพบนี้จะติดอยู่ในประวัติศาสตร์มนุษยชาติต่อไปครับ ได้ดูคลิปจำลองการโค้งของอวกาศบนผ้ายืดด้วยครับ สำหรับเด็กอนุบาลสามทับหนึ่ง ผมให้เล่น Slinky ซึ่งก็คือสปริงอ่อนๆขนาดใหญ่ ให้สังเกตการตกของ slinky และสังเกตการเคลื่อนที่และการสะท้อนของคลื่นใน slinky และได้ดูคลิป Infinite Slinky ด้วยครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ คราวที่แล้วเรื่อง “พยายามวัดความเร็วประสาท+สมอง เริ่มรู้จักค่า Pi เล่นของเล่นบูมเมอแรง” ครับ)

สำหรับเด็กประถม ผมบอกเด็กๆว่าปกติเราคิดว่าเวลาของแต่ละคนเพิ่มขึ้นเท่าๆกัน แต่ความคิดนี้ไม่ตรงกับความเป็นจริงในธรรมชาติ เมื่อประมาณร้อยปีที่แล้ว ไอน์สไตน์แสดงให้โลกดูว่าเวลาของแต่ละคนเดินช้าเดินเร็วขึ้นกับว่าคนๆนั้นเคลื่อนที่อย่างไร ถ้าเคลื่อนที่เร็วเวลาก็จะเดินช้าลง นอกจากนี้ถ้าเราอยู่ใกล้แถวที่มีแรงโน้มถ่วงมากๆเวลาเราก็จะช้าลงด้วย ระยะทางก็เหมือนกัน ถ้าเราวัดความยาวตอนเราเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ความยาวจะสั้นกว่าถ้าเราวัดตอนอยู่เฉยๆ ในชีวิตปกติประจำวันของเรา เราอยู่ในที่ที่แรงโน้มถ่วงไม่มากนัก และเคลื่อนที่ไม่เร็ว (เคลื่อนที่เร็วไม่เร็วต้องเทียบกับความเร็วแสงซึ่งเท่ากับ 300,000 ก.ม,/วินาที ครับ) เราก็เลยไม่ค่อยเห็นความแตกต่างของเวลาและระยะทาง Continue reading คุยกันเรื่องคลื่นความโน้มถ่วง หัดดูคลื่นเคลื่อนที่ใน Slinky