ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล เราทำการทดลองเกี่ยวกับการแทนที่น้ำและวัดปริมาตรกำปั้นของเราโดยการวัดขนาดแรงลอยตัวกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลสลับตัวครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

สัปดาห์นี้เราเล่นกับแรงลอยตัวเป็นสัปดาห์สุดท้ายครับ ทบทวนจากสัปดาห์ที่แล้วว่า น้ำ 1 มิลลิลิตร (1 ซีซี) หนัก 1 กรัม และเมื่อของจุ่มลงไปในน้ำ มันต้องดันน้ำให้ย้ายไปที่อื่น น้ำก็ดันสู้ เกิดเป็นแรงลอยตัวนั่นเอง ขนาดของแรงลอยตัวถูกค้นพบเมื่อสองพันกว่าปีมาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ชื่ออาคิมีดีสค้นพบว่าเมื่อจุ่มของลงไปในน้ำ น้ำจะดันของนั้นๆขึ้นด้วยแรงลอยตัวค่าหนึ่ง แรงลอยตัวนี้มีมีค่าเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยของที่จุ่มลงมาครับ

ผมใช้ถ้วยพลาสติกที่มีหลอดให้น้ำไหลออกอยู่ด้านข้างค่อนไปด้านบน เมื่อใส่น้ำเต็ม น้ำจะไหลออกเรื่อยๆจนถึงระดับรูของหลอดแล้วจะหยุดไหล จากนั้นเมื่อเอาของจุ่มลงไปในน้ำ น้ำที่ไหลออกมาก็คือน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยปริมาตรของสิ่งที่จุ่มลงไปนั่นเอง ผมให้เด็กๆเดาว่าปริมาตรนิ้วชี้ของผมมีขนาดกี่มิลลิลิตร แล้ววัดโดยการจุ่มนิ้วให้น้ำไหลออกมาจากหลอด แล้วชั่งน้ำหนักว่าน้ำที่ไหลออกหนักกี่กรัม คิดเป็นปริมาตรเท่าไร

จากนั้นผมให้เด็กๆสังเกตว่าถ้าเอาภาชนะใส่น้ำและวางไว้บนตาชั่ง เมื่อเอาของไปจุ่มน้ำ น้ำหนักบนตาชั่งจะเพิ่มเท่ากับแรงลอยตัว ซึ่งเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยปริมาตรของที่จุ่มน้ำ

การทดลองต่อไปคือให้เด็กๆวัดปริมาตรของมือและกำปั้นของเขาโดยการจุ่มน้ำในภาชนะที่วางบนตาชั่ง ดูว่าน้ำหนักเพิ่มเท่าไร น้ำหนักที่เพิ่ม = แรงลอยตัว = น้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ ซึ่งเราคำนวณได้ว่าน้ำที่ถูกแทนที่มีปริมาตรเท่าไร เพราะเรารู้ว่าน้ำ 1 กรัมมีปริมาตร 1 มิลลิลิตร

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล เราได้คุยกันเรื่องแรงลอยตัวกันต่อโดยชั่งน้ำหนักของที่จุ่มในน้ำ เด็กๆพยายามดูว่าน้ำหนักมากแค่ไหนจะกดเรืออลูมิเนียมให้จมน้ำได้

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลกระป๋องลอยครับ:

และให้เด็กๆดูภาพนี้ให้อธิบายว่าเป็นภาพลวงตาอย่างไร:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมชั่งน้ำหนักน้ำให้เด็กๆดู ให้เห็นว่าน้ำ 1 มิลลิลิตร (1 ซีซี) หนัก 1 กรัม

ให้เห็นว่าน้ำหนึ่งแก้วมีปริมาตรประมาณ 200-400 มิลลิลิตร

ให้เห็นขวด 1 ลิตร ใส่น้ำได้ 1,000 มิลลิลิตร และหนัก 1,000 กรัม (หรือ 1 กิโลกรัม)

จากนั้นเอาถ้วยพลาสติกใส่น้ำเข้าไป 400 มิลลิลิตร คิดเป็นน้ำหนักน้ำ 400 กรัม แล้วเขียนระดับน้ำที่ถ้วยไว้

ถ้าเราเอาถ้วยที่ใส่น้ำไปลอยในอ่าง เราจะสังเกตว่าถ้วยจมไปถึงเส้นที่เราขีดระดับน้ำ และถ้าเทน้ำออกจากถ้วยแล้วใส่ลูกแก้วลงไปแทน ต้องใส่ลูกแก้วลงไปเท่ากับน้ำหนักน้ำตอนต้น (400 กรัม) ให้ถ้วยจมไปถึงระดับเส้นที่ขีดไว้

การทดลองนี้แสดงว่าลูกแก้ว 400 กรัม หรือน้ำ 400 กรัม ใส่เข้าไปในถ้วย จะทำให้ถ้วยจมลงไปลึกเท่าๆกัน ที่ลอยอยู่ได้ก็เพราะถ้วยลงไปแทนที่น้ำ น้ำที่ถูกแทนที่ก็ผลักดันรวมเป็นแรงลอยตัวนั่นเอง

จากนั้นผมก็เอาก้อนดินน้ำมันผูกเชือกแล้วชั่งโดยห้อยกับตาชั่ง โดยตอนแรกให้ลอยอยู่ในอากาศ แล้วก็เอาไปจุ่มบางส่วนในน้ำ แล้วก็เอาไปจุ่มในน้ำทั้งหมด ให้เด็กๆดูน้ำหนักที่ตาชั่ง

เมื่อจุ่มก้อนดินน้ำมันลงไปในน้ำ นำ้หนักของมันที่ตาชั่งก็จะลดลง น้ำหนักที่ลดไปนี้ก็เพราะว่าเมื่อของจุ่มลงไปในน้ำ มันต้องดันน้ำให้ย้ายไปที่อื่น น้ำก็ดันสู้ เกิดเป็นแรงลอยตัวนั่นเอง ขนาดของแรงลอยตัวถูกค้นพบเมื่อสองพันกว่าปีมาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ชื่ออาคิมีดีสค้นพบว่าเมื่อจุ่มของลงไปในน้ำ น้ำจะดันของนั้นๆขึ้นด้วยแรงลอยตัวค่าหนึ่ง แรงลอยตัวนี้มีมีค่าเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยของที่จุ่มลงมาครับ

ผมเคยอัดคลิปอธิบายการทดลองนี้ในอดีต:

เวลาที่เหลือเด็กๆได้แยกย้ายกันเล่นใส่ลูกแก้วในกล่องอลูมิเนียม (กล่องขนมเค้กเล็กๆ) ให้พยายามใส่ให้มากที่สุดก่อนจะจมน้ำ (ซึ่งยากขึ้นเพราะกล่องเอียงไม่เท่ากัน)