Category Archives: science toy

วิทย์ประถม: เก็บพลังงานในไม้เสียบลูกชิ้น

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลมนุษย์ซิกแซก แล้วเราก็คุยกันต่อจากคราวที่แล้วที่เราเก็บพลังงานในหนังยาง คราวนี้เราเก็บพลังงานในไม้เสียบลูกชิ้นที่บิดให้โค้งครับ ได้เห็นว่าวัสดุต่างๆสั่นได้ทั้งนั้น ขนาดใหญ่สั่นช้าๆ (ความถี่ต่ำ) ขนาดเล็กๆสั่นเร็วๆ (ความถี่สูง) 

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลมนุษย์ซิกแซก:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

สืบเนื่องจากคราวที่แล้วที่เราใช้แรงของเรายืดหนังยังให้เปลี่ยนรูปร่าง (เก็บพลังงานศักย์) แล้วปล่อยมือให้หนังยางคืนรูป ปล่อยกระสุนออกไปด้วยความเร็ว (เปลี่ยนพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์) คราวนี้เราจะใช้วัสดุอื่นเก็บพลังงานกันครับ

ผมคุยกับเด็กๆเรื่องความยืดหยุ่นของวัสดุต่างๆ ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าวัสดุหลายๆอย่าง ถ้าเราไปกดหรืองอมันแล้วปล่อย มันจะกระเด้งกลับสู่รูปเดิม(ตราบใดที่เราไม่ไปกดหรืองอมันมากเกินไปจนรูปร่างมันเปลี่ยนไปถาวร) วัสดุเช่นไม้ เหล็ก พลาสติกแข็งๆ หนังยาง ต่างเป็นเช่นนี้ทั้งนั้น เราต้องออกแรงทำให้วัสดุเหล่านี้เปลี่ยนรูปร่าง แต่เมื่อเราปล่อยวัสดุก็จะขยับตัวกลับหารูปร่างเดิมของมัน ตอนเราทำให้มันเปลี่ยนรูปร่างเราใส่พลังงานเข้าไปในวัสดุ พลังงานที่ถูกเก็บไว้เป็นพลังงานที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนรูปร่างของวัตถุ เมื่อวัตถุคืนรูปร่างเดิมก็จะปล่อยพลังงานนั้นออกมา พลังงานที่วัสดุเก็บไว้เมื่อเปลี่ยนรูปร่างนี้เรียกได้ว่าเป็นพลังงานศักย์ที่เกี่ยวกับการยืดหยุ่นของวัตถุ  แล้วผมก็ยกตัวอย่างเอาไม้บรรทัดมากดติดกับโต๊ะแล้วกดให้งอเล็กน้อยโดยวางยางลบไว้บนไม้บรรทัด เมื่อปล่อยไม้บรรทัดก็จะดีดยางลบให้ลอยขึ้น ตัวอย่างอื่นๆที่เด็กคิดว่าเป็นปรากฏการณ์คล้ายๆกันก็คือ กระดานกระโดดน้ำ แทรมโปลีน ไม้ง่ามยิงหนังสติ๊ก

ไม้บรรทัดดีดยางลบ

เด็กๆได้สังเกตว่าความยาวของไม้บรรทัดมีผลกับการสั่นของมัน ถ้ายาวก็จะสั่นด้วยความถี่ต่ำ ถ้าสั้นก็สั่นด้วยความถี่สูง วัสดุของไม้บรรทัดก็มีผลกับความถี่การสั่น ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าความถี่ที่วัตถุสั่นเองเมื่อเราไปเคาะ บิด หรือดีดมันเรียกว่าความถี่ธรรมชาติความถี่ธรรมชาติของวัตถุแต่ละชิ้นจะมีหลายความถี่ และขึ้นอยู่กับรูปทรง ขนาด และประเภทวัสดุครับ มีเด็กๆป.5และป.6 สังเกตว่าการกดสายกีต้าร์ทำให้ความยาวสายที่สั่นเปลี่ยนไปทำให้สั่นด้วยความถี่จึงเกิดเสียงสูงต่ำต่างไปด้วยครับ

เปรียบเทียบการสั่นของไม้บรรทัดที่ทำด้วยวัสดุต่างๆที่ความยาวต่างๆ

จากนั้นผมก็เอาไม้เสียบลูกชิ้น (ที่ไม่มีปลายแหลม) ออกมาดัดให้งอแล้วปล่อยให้กลับรูปเดิม จะเห็นมันดีดเร็วๆแต่ดูไม่แรงอะไรนัก แต่เมื่อเอากระดาษมาม้วนเป็นหลอดแน่นๆแล้วงอเป็นรูปตัว U (เหมือนสัปดาห์ที่แล้ว) มาปล่อยจากไม้เสียบลูกชิ้น จะพบว่ามันวิ่งออกไปด้วยความเร็วสูงเกินคาดครับ

ดีดกระสุนกระดาษด้วยไม้เสียบลูกชิ้น

จากนั้นเด็กๆก็แยกย้ายกันเล่นดังในคลิปบรรยากาศห้องเรียนครับ:

เมื่อใกล้จะหมดเวลา ผมเอาคลิปการสร้างคันธนูและลูกธนูแบบคนสมัยโบราณมาให้เด็กๆดูครับ ให้เห็นหลักการทำงานเดียวกัน:

แนะนำช่อง Primitive Technology ครับ เขาประดิษฐ์สิ่งต่างๆแบบโบราณ:

วิทย์ประถม: เก็บพลังงานในหนังยาง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเลื่อยคนไม่ตาย แล้วเราก็รู้จักว่าแทนที่เราจะขว้างของโดยตรง เราสามารถใช้แรงของเราไปเปลี่ยนรูปร่างวัตถุ(ให้เก็บพลังงานศักย์เอาไว้) แล้วปล่อยให้วัตถุคืนรูปทรงสร้างการเคลื่อนไหวเร็วๆ (เปลี่ยนพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์) แล้วเราก็เล่นยิงกระสุนด้วยหนังยางกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเลื่อยคนไม่ตาย:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าวัสดุหลายๆอย่าง ถ้าเราไปกดหรืองอมันแล้วปล่อย มันจะกระเด้งกลับสู่รูปเดิม(ตราบใดที่เราไม่ไปกดหรืองอมันมากเกินไปจนรูปร่างมันเปลี่ยนไปถาวร) วัสดุเช่นไม้ เหล็ก พลาสติกแข็งๆ หนังยาง ต่างเป็นเช่นนี้ทั้งนั้น เราต้องออกแรงทำให้วัสดุเหล่านี้เปลี่ยนรูปร่าง แต่เมื่อเราปล่อยวัสดุก็จะขยับตัวกลับหารูปร่างเดิมของมัน ตอนเราทำให้มันเปลี่ยนรูปร่างเราใส่พลังงานเข้าไปในวัสดุ พลังงานที่ถูกเก็บไว้เป็นพลังงานที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนรูปร่างของวัตถุ เมื่อวัตถุคืนรูปร่างเดิมก็จะปล่อยพลังงานนั้นออกมา พลังงานที่วัสดุเก็บไว้เมื่อเปลี่ยนรูปร่างนี้เรียกว่าเป็นพลังงานศักย์ที่เกี่ยวกับการยืดหยุ่นของวัตถุ  ปรากฏการณ์คล้ายๆกันก็คือ กระดานกระโดดน้ำ แทรมโปลีน ไม้ง่ามยิงหนังสติ๊ก ธนู เป็นต้น

ผมฉีกกระดาษมาขยำให้เป็นลูกกลมๆแน่นๆเล็กๆแล้วขว้างด้วยมือเต็มแรง จะพบว่าไปไม่ไกลมาก เพราะความเร็วมือของผมที่ขว้างยังไม่สูงพอ แต่เมื่อใช้กระดาษขนาดเดียวกันม้วนเป็นหลอดแน่นๆแล้วงอเป็นตัว U แล้วใช้หนังยางยิงออกไปจะไปไกลกว่าและเร็วกว่า โดยที่ผมใช้แรงของมือผมไปดึงให้หนังยางเปลี่ยนรูป (เก็บพลังงานศักย์) แล้วปล่อยให้หนังยางคืนรูปทำให้กระสุนกระดาษพุ่งออกไปด้วยความเร็ว (เปลี่ยนพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์)

จากนั้นเด็กๆก็เล่นใช้หนังยางยิงกระสุนใส่เป้ากันอย่างสนุกสนานครับ:

วิทย์ประถม: เล่นคลื่นในสปริง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเส้นด้ายไม่ขาด แล้วเราก็รู้จักคลื่นในสปริงกัน สังเกตคลื่นตามยาวและคลื่นตามขวาง สังเกตว่าคลื่นสะท้อนเป็นอย่างไร สังเกตคลื่นวิ่งผ่านกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นเชือกไม่ขาด:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเอาของเล่นที่เรียกว่าสลิงกี้ (Slinky) ซึ่งคือสปริงอ่อนๆใหญ่ๆมาให้เด็กๆเล่นกันครับ

เด็กๆได้ทายว่าเวลาของตก เช่นสลิงกี้ตก ส่วนไหนตกก่อน ด้านบนตกก่อน ด้านล่างตกก่อน หรือตกพร้อมๆกัน แล้วถ่ายเป็นภาพสโลโมชั่นให้เขาดูกันครับ (คลิปทั้งหมดอยู่ที่นี่):

ผมเอาสลิงกี้มาเป็นตัวกลางในการสร้างคลื่นทั้งคลื่นตามยาว(ที่ตัวสปริงเคลื่อนที่ในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของลูกคลื่น)และคลื่นตามขวาง(ที่ตัวสปริงเคลื่อนที่ตั้งฉากกับการแนวการเคลื่อนที่ของลูกคลื่น)

เด็กๆได้สังเกตการเคลื่อนที่ผ่านกันของคลื่นในสลิงกี้ ได้ดูการสะท้อนของคลื่น เด็กได้สังเกตว่าถ้าเราจับได้ปลายข้างหนึ่งของสปริงให้อยู่กับที่ ส่วนยอดของคลื่นที่วิ่งเข้าไปกับคลื่นที่สะท้อนกลับมาจะมีทิศทางตรงกันข้ามกันครับ คลื่นสามารถวิ่งผ่านกันได้ด้วยครับ:

อันนี้เป็นคลิปในอดีต:

เด็กๆได้สังเกตว่าถ้าเรามีคลื่นวิ่งสวนกันอย่างเหมาะสม ผลลัพธ์จะเป็นคลื่นนิ่ง (standing wave) ที่ขยับขึ้นลงอย่างเดียว ไม่วิ่งไปมาด้วยครับ เด็กๆได้พยายามทดลองสร้างคลื่นนิ่งกันในสลิงกี้:

ผมให้เด็กๆดูบันไดเลื่อนสำหรับสลิงกี้ด้วยครับ: