Category Archives: science class

วิทย์ประถม: รู้จักเว็บเล่นวงโคจร, ปล่อยลูกแก้วใส่กระปุกหลุมดำ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเชือกมัดไพ่ แนะนำเว็บเล่นวงโคจรให้เด็กๆรู้จัก (https://phet.colorado.edu/en/simulations/my-solar-system) เด็กๆปล่อยลูกแก้วและเหรียญให้วนเร็วขึ้นๆจนตกลงไปในกระปุกหลุมดำ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเชือกมัดไพ่:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

สัปดาห์ที่แล้วเราคุยกันเรื่องปริมาณการหมุนไป สัปดาห์นี้ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าเวลาดาวโคจรรอบกันก็มีปริมาณการหมุนด้วย เล่าว่าเวลาดาวโคจรรอบกัน วงโคจรจะเป็นวงรี ถ้าวงรีรีน้อยๆมันก็จะดูเกือบเป็นวงกลม เช่นดวงจันทร์โคจรรอบโลกเป็นวงรี โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ดาวหางฮัลเลย์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีเป็นต้น และความเร็วการโคจรขึ้นกับดาวอยู่ใกล้กันแค่ไหนด้วย

ผมแนะนำเว็บไซต์ My Solar System ซึ่งเป็นที่ทดลองวงโคจรแบบต่างๆที่เราออกแบบเองได้ครับ จะมีการคำนวณตำแหน่งของดาวที่เคลื่อนที่และดึงดูดกันด้วยแรงโน้มถ่วง ให้เด็กๆสังเกตทิศทางความเร็วของดาวว่าชี้ไปทางไหน ให้สังเกตว่าดาวเคราะห์หรือดาวหางเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่อใกล้ดวงอาทิตย์ ให้สังเกตว่าถ้าดาวเคราะห์จะโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้ต้องมีความเร็วอย่างน้อยค่าหนึ่ง ถ้าน้อยเกินไปจะตกสู่ดวงอาทิตย์ แต่ถ้าความเร็วมากไปก็จะหลุดจากวงโคจรไม่ย้อนกลับมาอีก

หน้าตาเว็บเป็นแบบนี้ครับ:

นี่คือคลิปในอดีตเป็นตัวอย่างว่าเราจะเห็นอะไรในเว็บนี้ (ปัจจุบันหน้าตาจะเปลี่ยนไปบ้างครับ):

เด็กๆสังเกตได้ว่าในวงโคจรรีๆของดาวหางเนี่ย เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มันจะวิ่งเร็วขึ้น เมื่อไกลออกจากดวงอาทิตย์จะวิ่งช้าลง ผมบอกเด็กๆว่ามันเป็นเรื่องเดียวกับเราปล่อยลูกบอลตกพื้น ทั้งดาวหางและลูกบอลต่างก็ “ตก” เข้าสู่ดวงอาทิตย์หรือโลกและเร่งความเร็วด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อดาวหางและลูกบอลวิ่งออกห่างจากดวงอาทิตย์หรือโลกแรงโน้มถ่วงจะเป็นตัวหน่วงความเร็วของมัน ให้สังเกตลูกบอลตกลง เร่งความเร็ว กระทบพื้น กระเด้งขึ้น ความเร็วช้าลงๆจนหยุดแล้วเริ่มตกลงมาใหม่

ผมโชว์บางส่วนของคลิปนี้ให้เด็กๆดูว่าเราจำลองวงโคจรโดยใช้ผ้าที่ยุบเป็นหลุมก็ได้:

จากนั้นก็เอา “กระปุกหลุมดำ” (Vortex Piggy Bank หรือ Vortex Bank) มาให้เด็กๆเล่นปล่อยลูกแก้วแบบต่างๆให้ดูการโคจรของลูกแก้วก่อนจะตกลงไปในกระปุกกันครับ หน้าตาจะเป็นประมาณนี้:

บรรยากาศการเล่นครับ:

วิทย์ประถม: การหมุนของแม่เหล็ก, “ปริมาณการหมุน” (โมเมนตัมเชิงมุม)

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลคนลอยได้ เด็กๆปล่อยแม่เหล็กกลมสองลูกเข้าหากันให้หมุนเร็วๆ คุยกันเรื่อง “ปริมาณการหมุน” (โมเมนตัมเชิงมุม)

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลคนลอยได้:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมให้เด็กๆดูคลิปนักสเก็ตน้ำแข็ง:

ให้เด็กๆสังเกตคนเล่นสเก็ตน้ำแข็ งเวลาเขาเริ่มหมุนตัวแขนขาเขาจะกางออก แล้วพอหุบแขนหุบขาเขาจะหมุนตัวเร็วขึ้นมากๆ ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าจักรวาลที่เราอยู่มีกฏของธรรมชาติข้อหนึ่งที่ว่า “โมเมนตัมเชิงมุม” หรือ “ปริมาณการหมุน” นั้นจะคงที่เสมอถ้าไม่มีใครไปบิดให้การหมุนเปลี่ยนไป กฎนี้เรียกว่าการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม  ปริมาณการหมุนนั้น เท่ากับผลคูณของ น้ำหนัก (ความจริงคือมวล) กับ ความเร็วในการหมุน กับ ระยะทาง(ที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่)จากจุดหมุน (รายละเอียดพวกนี้ เด็กๆต้องไปศึกษาเพิ่มเติมในวิชาฟิสิกส์ในอนาคตครับ) ถ้าของอะไรบางอย่างกำลังหมุนรอบๆจุดหนึ่งแล้วอยู่ๆระยะทางถึงจุดหมุนลดลง ของนั้นๆก็ต้องหมุนรอบๆจุดหมุนให้เร็วขึ้นเพื่อชดเชยให้ปริมาณการหมุนคงที่ ความจริงข้อนี้เราจะเห็นได้จากนักเล่นสเกตน้ำแข็งที่หมุนตัวเร็วขึ้นเมื่อหุบแขนขา และหมุนช้าลงเมื่อกางแขนกางขา

เราเอากฎข้อนี้มาเล่นได้โดยเอาแม่เหล็กกลมๆขนาดเท่ากันสองลูก แล้วเล่นกลิ้งให้มันชนกันเฉียงๆครับ พอมันดูดติดกันมันจะหมุนเร็วมาก:

ตอนที่แม่เหล็กยังวิ่งเข้าหากันแต่ยังห่างกันอยู่ก็คล้ายๆตอนนักสเก็ตน้ำแข็งกางแขนขาให้กว้างๆ เมื่อแม่เหล็กชิดติดกันก็คล้ายๆนักสเก็ตน้ำแข็งหุบแขนหุบขา

จากนั้นเด็กๆก็เล่นกลิ้งแม่เหล็กกลมๆเข้าหากัน บางครั้งแม่เหล็กจะดูดติดกันและหมุนอย่างเร็วมากอยู่เป็นเวลาหลายวินาที ตอนแรกลูกบอลแม่เหล็กอยู่ห่างกันและวิ่งเฉียงๆเข้าหากันก็มีปริมาณการหมุนระดับหนึ่ง พอมันเข้ามาติดกันมันต้องหมุนเร็วขึ้นมากๆเพื่อชดเชยระยะห่างที่หดลงและให้คงปริมาณการหมุนเอาไว้  ผมบอกว่าถ้าเราทำการทดลองนี้ในอวกาศที่ไม่มีแรงต้านจากอากาศ และไม่มีความฝืดจากพื้น แม่เหล็กทั้งสองจะหมุนไปเรื่อยๆนานๆ เหมือนกับการที่โลกที่เกิดจากฝุ่นผงที่ดึงดูดมาติดกันแล้วหมุนมาเป็นเวลา 4-5 พันล้านปีแล้ว เหมือนกับดาวต่างๆ ดวงจันทร์ทั้งหลายหมุนรอบตัวไปเรื่อยๆไม่ยอมหยุดเสียที

บรรยากาศการเล่นจะเป็นประมาณนี้ครับ:

เด็กมัธยมอาจหาความรู้เพิ่มเติมจากสองคลิปนี้ได้ครับ:

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: