Category Archives: science class

วิทย์ประถม: รู้จักจรวด เล่นจรวดไม้ขีดไฟ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆได้หัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล เราได้คุยกันเรื่องจรวด จรวดเชื้อเพลิงเหลว จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ได้ดูคลิปการลงจอดของจรวดจากสเปซเอ็กซ์ แล้วเราก็เล่นจรวดไม้ขีดไฟกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลไพ่ครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมให้เด็กๆดูคลิปการเคลื่อนที่ของจรวดต่างๆ:

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าจรวดทำงานอย่างไรโดยถามว่าเด็กๆเคยส่งลูกบาสเก็ตบอลเร็วๆไหม จะรู้สึกว่าตัวเราขยับไปทิศทางตรงข้ามกับลูกบาส จรวดก็ทำงานคล้ายๆกัน เชื้อเพลิงจรวดเป็นเชื้อเพลิงแข็งหรือเชื้อเพลิงเหลว เมื่อเผาไหม้ที่ท้ายจรวดกลายเป็นก๊าซที่มีปริมาตรและความเร็วมหาศาล วิ่งออกจากท้ายจรวดไปเหมือนเราผลักลูกบาส ตัวจรวดที่เหลือจึงขยับไปทิศทางตรงข้ามกับก๊าซร้อนจากเชื้อเพลิง

จรวดเชื้อเพลิงเหลวสามารถเปิดปิดการเผาไหม้ได้ แต่ต้องมีระบบควบคุม ระบบปั๊ม จรวดเชื้อเพลิงแข็งจุดเผาไหม้ได้ครั้งเดียวแล้วเชื้อเพลิงจะเผาไหม้จนหมด

ในคลิปข้างบนจะเห็นทั้งจรวดเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง จรวดเชื้อเพลิงเหลวจะมีถังออกซิเจน (สีฟ้า) และถังเชื้อเพลิง (สีเหลืองหรือสีแดง) จรวดเชื้อเพลิงแข็งจะเป็นท่อตรงๆที่มีรูปไฟเผาไหม้ตลอดลำจรวด

ผมให้ดูคลิปการทำงานของจรวดเชื้อเพลิงแข็ง:

จากนั้นผมก็ให้เด็กดูคลิปการปล่อยจรวดและเอาชิ้นส่วนถังเชื้อเพลิงกลับมาใช้ไหม่:

แล้วเราก็ทำของเล่นจรวดไม้ขีดไฟกัน วิธีทำดังในคลิปนี้ครับ:

เด็กๆแยกย้ายกันประดิษฐ์มาให้ผมจุดให้ครับ

วิทย์ประถม: เครื่องยิงจากความยืดหยุ่น

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล จากนั้นเราคุยกันเรื่องความยืดหยุ่นของวัสดุต่างๆ และความยืดหยุ่นนี้ถูกใช้เป็นเครื่องมือสะสมพลังงานที่เราใส่เข้าไป แล้วปล่อยออกมาทำให้ของเคลื่อนที่ กลายเป็นของเล่นและอาวุธชนิดต่างๆเช่นธนูเป็นต้น

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลทำให้นกหายไปครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมให้เด็กๆดูบางส่วนของคลิปนี้ด้วย เป็นการใช้อากาศความดันสูงดันลูกแก้วออกไปไกลๆ เป็นปืนลมชนิดหนึ่ง ไว้เชื่อมโยงกับกิจกรรมสองสัปดาห์ที่ผ่านมา:

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

ไม้บรรทัดดีดยางลบ

จากนั้นผมก็เอาหนังยาง(หนังสติ๊ก)ออกมาให้เด็กๆดู แล้วบอกว่าเวลาเรายืดยางให้ยาวขึ้น เราเอาพลังงานที่เราได้จากอาหารของเราไปเก็บไว้ในหนังยางที่ยืดนั้น ในกรณีหนังยางนี้เมื่อปล่อยให้หนังยางคืนสภาพ พลังงานศักย์ที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนรูปร่างจะเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานจลน์ทำให้หนังยางเคลื่อนที่เร็ว ทำให้หนังยางกระเด็นไปได้ไกล ถ้าเราติดหนังยางไว้กับง่ามไม้หนังสติ๊ก เราก็ใช้พลังงานนี้ขับเคลื่อนกระสุนให้วิ่งไปได้เร็วๆด้วย ยางเส้นหนาเส้นใหญ่ก็จะสามารถเก็บพลังงานไว้ได้มากกว่าเพราะเราต้องใช้แรงในการยืดยางเส้นใหญ่ๆมากกว่าใช้ในการยืดเส้นเล็กๆ

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูคลิปการยิงธนูแบบดั้งเดิม ให้สังเกตว่าถ้าจะยิงให้ไกลๆต้องเล็งขึ้นสูงๆหน่อยสัก 40-55 องศา ถ้าไม่มีแรงต้านอากาศเราสามารถคำนวณได้ว่าต้องใช้มุม 45 องศาจะทำให้ลูกศรวิ่งไปได้ไกลที่สุด

ผมเสริมเรื่องกองทัพมองโกลเมื่อหลายร้อยปีที่แล้วว่าทำไมถึงรบชนะมากมายนัก ผมถามเด็กๆว่าใครรู้จักเจงกิส ข่านบ้าง ปรากฏว่าเด็กๆไม่รู้จักกัน ผมเลยเล่าว่าเคยมีอาณาจักรมองโกลที่ยิึดดินแดนกว้างขวางขนาดประเทศจีน+ยุโรปเมื่อหลายร้อยปีก่อน อาวุธสำคัญที่มีประสิทธิภาพในการรบมากคือคันธนูที่ประกอบด้วยไม้ เขาสัตว์ และเอ็นสัตว์ คันธนูแบบนี้มีขนาดไม่ใหญ่และน้ำหนักเบา ยิงขณะขี่ม้าได้ ตัวคันธนูแข็งแต่ยืดหยุ่น เก็บพลังงานได้เยอะยิงได้ไกล เมื่อประกอบกับการที่นักรบมองโกลขี่ม้าเพิ่มความเร็วอีก ลูกธนูที่ยิงจากคันธนูแบบนี้จึงวิ่งได้ไกลกว่าอาวุธอื่นๆในสมัยนั้นมาก ข้าศีกสู้ไม่ไหว

จากนั้นเราก็เอากระดาษฉีกเป็นชิ้นเล็กๆ ม้วนเป็นทรงกระบอกแน่นๆ งอเป็นตัว U และใช้หนังยางแบบต่างๆยิงออกไปสูงๆและไกลๆกันครับ เราเน้นว่าห้ามยิงใส่กันเพราะบาดเจ็บได้

วิทย์ประถม: เข้าใจว่าทำไมมีปืนสั้นปืนยาว + ปรับปรุงเป่าไม้พันสำลี

ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล ได้เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างความยาวลำกล้องและความเร็วกระสุน ประยุกต์ใช้ความรู้ปรับปรุงการเป่าไม้พันสำลีจากสัปดาห์ที่แล้วให้วิ่งไปได้ไกลมากขึ้น

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเสกเหรียญเข้ากระป๋องครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

สำหรับกิจกรรมของเล่นสัปดาห์นี้ เราปรับปรุงกิจกรรมเป่าไม้พันสำลีจากสัปดาห์ที่แล้วให้ไม้สำลีวิ่งได้ไกลและตรงมากขึ้นครับ

จากหลักการทำงานของเครื่องยิงที่ใช้อากาศหรือแก๊สสัปดาห์ที่แล้ว เราสังเกตว่าถ้าแก๊สจะผลักดันกระสุนได้เฉพาะเมื่อกระสุนอยู่ในลำกล้องเท่านั้น เมื่อกระสุนพ้นลำกล้องไปแล้ว แก๊สจะกระจัดกระจายไม่สามารถเพิ่มความเร็วให้กระสุนได้อีก ดังนั้นถ้ามีแก๊สมากๆและทำให้ลำกล้องยาวขึ้นกระสุนจะวิ่งเร็วขึ้นเรื่อยๆไปตามลำกล้อง จนมีความเร็วสูงขึ้นเมื่อพ้นลำกล้องออกไป หลักการนี้จะเป็นจริงจนกระทั่งลำกล้องยาวเกินไปมีแรงเสียดทานจากลำกล้องมาเกี่ยวข้อง

ข้อสังเกตอีกอย่างคือเมื่อเราเป่าไม้พันสำลี อากาศสามารถวิ่งผ่านช่องว่างระหว่างไม้พันสำลีและผนังหลอดภายในได้ทำให้เสียแรงลมที่จะผลักให้ไม้พันสำลีเคลื่อนที่เร็วขึ้น

อีกข้อสังเกตคือเมื่อไม้สำลีวิ่งออกไปด้วยความเร็ว บางครั้งมันจะเลี้ยวเปลี่ยนทิศทางได้มากๆ ไม่วิ่งตรงอย่างที่เราต้องการ

เพื่อปรับปรุงการเป่าไม้พันสำลี เราจึงพยายามแก้ปัญหาจากข้อสังเกตทั้งสามโดย:

  • เพิ่มความยาวหลอดโดยเอาหลอดมาต่อกันด้วยเทปกาว พบว่าถ้าความยาวประมาณสองถึงสามหลอดจะเป่าได้ไกลขึ้นมาก แต่ถ้ายาวกว่านั้นมักจะมีปัญหาทั้งระยะทางและทิศทาง
  • พันเทปผ้าที่ปลายข้างหนึ่งของไม้พันสำลีให้มีขนาดใกล้เคียงกับขนาดภายในหลอดมากขึ้น ลมจะได้รั่วไหลมากขึ้น นอกจากนี้เทปผ้ายังทำหน้าที่ถ่วงน้ำหนักให้จุดศูนย์กลางมวล (center of mass) ขยับไปทางส่วนหัว และศูนย์กลางการต้านลม (center of pressure) อยู่ด้านหลังจุดศูนย์กลางมวล ทำให้ไม้พันสำลีพุ่งไปข้างหน้าได้ตรงและมีทิศทางเสถียรมากขึ้น

การปรับปรุงแบบนี้ทำให้สามารถเพิ่มระยะการเคลื่อนที่ของไม้พันสำลีจาก 10 เมตร ไปเกือบๆ 30 เมตร และมีวิถีแม่นยำขึ้นมากด้วยครับ

เด็กๆต่างแยกย้ายกันประดิษฐ์และเล่น:

ถ้าต้องการรู้รายละเอียดเรื่อง Center of Mass และ Center of Pressure (และเรื่องน่ารู้อีกมากมาย) แนะนำให้ดูคลิป It’s Rocket Science! with Professor Chris Bishop นะครับ: