Category Archives: science class

วิทย์ประถม: สร้างเมฆในขวด

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล จากนั้นเราทำการทดลองเมฆในขวดกัน (ทำให้ไอน้ำหรือไอแอลกอฮอล์ในขวดเย็นลงจนกลั่นตัวเป็นหยดน้ำเล็กๆเหมือนการเกิดของเมฆ)

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆประถมได้ดูมายากลเหล่านี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือกลเดินทะลุกำแพงครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อจากนั้นผมก็สอนเด็กๆให้สร้างเมฆในขวดครับ

หลักการทำงานก็คือเมื่อเราอัดอากาศให้มีความดันเพิ่มขึ้น อุณหภูมิอากาศจะสูงขึ้น ในทางกลับกัน ถ้าเราให้อากาศขยายตัว อุณหภูมิของมันก็จะต่ำลง ถ้าเราสามารถให้อากาศขยายตัวอย่างรวดเร็วให้ความดันลดอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิมันก็จะลดลงอย่างรวดเร็วเช่นกันครับ

ใช้หลักการที่ว่าอากาศขยายตัวจะเย็นมาสร้างเมฆในขวดครับ โดยเอาน้ำหรือแอลกอฮอล์เล็กน้อยใส่ขวดใส อัดอากาศเข้าไปให้ความดันสูงๆ อุณหภูมิในขวดก็จะสูงขึ้นด้วยตามความดันทำให้มีน้ำหรือแอลกอฮอล์ระเหยเป็นไอมากขึ้น เมื่อเปิดปากขวดให้อากาศวิ่งออกอย่างรวดเร็ว ความดันข้างในก็จะลดลง อุณหภูมิก็ลดลงอย่างรวดเร็วด้วย ไอน้ำหรือไอแอลกอฮอล์ก็จะควบแน่นกลายเป็นละอองเล็กๆลอยอยู่ในขวด เป็นเมฆหมอกให้เราเห็น เมฆในท้องฟ้าก็เกิดแบบประมาณนี้ โดยไอน้ำลอยขึ้นไปสูงๆแล้วเย็นลงควบแน่นเป็นเมฆครับ ตอนอัดอากาศและตอนปล่อยอากาศเราลองวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดด้วยครับ พบว่าอุณหภูมิต่างกันประมาณ 4-7 องศาเซลเซียส

วิธีเล่นก็แบบในคลิปครับ:

ผมเคยบันทึกวิธีทำไว้ในคลิปเหล่านี้ครับ อันนี้ทำด้วยน้ำเย็น:

อันนี้ทำด้วยแอลกอฮอล์:

อันนี้เปรียบเทียบระหว่างทำด้วยน้ำ ทำด้วยแอลกอฮอล์ และแบบใช้ขวดเปล่า:

สำหรับเด็กประถมต้น ผมเป็นคนอัดอากาศแล้วให้เด็กๆผลัดกันเข้ามาวัดและสังเกตอุณหภูมิ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้หัดทำกันเองทุกอย่างครับ:

วิทย์ม.ต้น: ทฤษฎีบทไม้เทนนิส (Tennis Racket Theorem), Rattleback, หัดใช้มัลติมิเตอร์

วันนี้ผมเล่าเรื่องทฤษฎีบทไม้เทนนิส (Tennis Racket Theorem) และของเล่น Rattleback ให้เด็กๆม.ต้นฟัง เนื้อหาและการทดลองเหมือนกับที่บันทึกไว้ที่นี่ครับ

แนะนำให้ดูคลิปเหล่านี้ครับ:

สำหรับเด็กๆที่สนใจฟิสิกส์เพิ่มเติม ลองดูลิงก์นี้ด้วยก็ได้ครับ: Why Do Tennis Rackets Tumble? The Dzhanibekov Effect Explained…

จากนั้นเด็กๆได้หัดใช้มัลติมิเตอร์กัน วันนี้ทดลองวัดความต้านทานสิ่งต่างๆรอบตัวกัน มีการหัดใช้ continuity test ดูว่าสายไฟขาดหรือเปล่า เนื้อหาก็คล้ายๆในคลิปนี้ครับ:

เด็กๆรู้จักการต่อความต้านทานแบบอนุกรมและแบบขนาน และทดลองวัดกับตัวต้านทานจริงๆ:

แนะนำให้เด็กไปดูคลิปทั้งหมดในลิสต์ Electronics for Beginners ข้างล่างนี้เป็นการบ้านก่อนมาพบกันอีกครั้งวันพุธหน้าครับ:

วิทย์ประถม: เรื่องแปลกของการหมุน, ของเล่นชอบหมุนทางเดียว (Rattleback)

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล  แล้วก็ได้เล่นกับการหมุนแบบแปลกๆเช่นของเล่น Rattleback และรู้จักการหมุนในบางแกนจะไม่สามารถหมุนตามแกนนั้นได้ตลอด (Tennis Racket Theorem)

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆประถมได้ดูมายากลเหล่านี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือกลเปิดหน้านักเล่นกลครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อจากนั้นผมก็สอนเด็กให้สังเกตว่าของแข็งรอบๆตัวเราจะมีแกนหมุนหลักสามแกน (Principal Axes of Rotation) โดยที่ทั้งสามแกนจะตั้งฉากกัน ยกตัวอย่างเช่นสำหรับไม้เทนนิส แกนทั้งสามจะอยู่ในทิศทางดังในรูป:

หรือสำหรับลูกบิดรูปตัว T แกนทั้งสามก็จะเป็นดังในรูป

หรือถ้าเป็นหนังสือปกแข็งสี่เหลี่ยม แกนทั้งสามก็จะขนานกับด้านกว้างสูงหนาของหนังสือ

ถ้าเราโยนวัตถุให้หมุนรอบแกนหลักแกนใดแกนหนึ่ง เราจะพบว่าจะมีอยู่หนึ่งแกนที่วัตถุไม่ยอมหมุนดีๆนิ่งๆ แต่จะบิดตัวไปมา ขณะที่แกนอื่นๆจะโยนให้หมุนได้นิ่งๆไม่มีปัญหา ความจริงนี้เรียกว่า Tennis Racket Theorem หรือ Intermediate Axis Theorem (ทฤษฎีบทไม้เทนนิส หรือทฤษฎีบทแกนที่สอง) เหมาะเป็นแบบฝึกหัดให้นักศึกษาฟิสิกส์หรือวิศวกรรมศาสตร์คำนวณดูครับ

ผมโยนวัตถุต่างๆให้เด็กๆดูเป็นตัวอย่างครับ:

ต่อจากนั้นผมก็เอาของเล่นที่เรียกว่า Rattleback (แรทเทิลแบ็ค) ที่เป็นชิ้นพลาสติกโค้งๆที่ไม่สมมาตรมาให้เด็กๆดูครับ หน้าตามันเป็นประมาณนี้:

ของเล่นพวกนี้มันประหลาดตรงที่ถ้าเราหมุนมันในทิศทางหนึ่งมันจะหมุนง่ายๆ แต่ถ้าหมุนอีกทิศทางมันจะสั่นๆแล้วหยุด แล้วหมุนสวนทางนิดหน่อย

พอผมแสดงตัวอย่างต่างๆให้เด็กดูแล้ว เด็กๆก็ทดลองและเล่นเองครับ

ผมใช้คลิปวิดีโอเหล่านี้ช่วยให้เด็กเข้าใจมากขึ้นครับ ไม่ได้โชว์ทั้งหมดแต่เลือกบางส่วนเท่าที่มีเวลาครับ:

หมุนลูกบิดในยานอวกาศให้เห็นการบิดตัวไปมาชัดๆครับ
Tennis Racket Theorem ทำงานอย่างไร
Rattleback แบบต่างๆ และของรอบตัวที่หมุนเหมือนกัน
Rattleback ทำงานอย่างไร

เวลาเหลือนิดหน่อยผมให้เด็กประถมปลายดูว่ายาน Perseverance ที่จะไปลงดาวอังคารวันที่ 18 กุมภาหน้าตาเป็นอย่างไรด้วยครับ:

อันนี้คือโดรนที่จะไปบินที่ดาวอังคาร: