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:
