Category Archives: science

วิทย์ม.ต้น: ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือ Corona Motor

วันนี้เราคุยกันเรื่องเหล่านี้ครับ:

1. ก่อนเวลาเรียนเราเปิดคลิปเรี่องการพยายามวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาล มีวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ใช้หลักๆอยู่สองวิธี แต่ได้ตัวเลขไม่ตรงกัน แสดงว่ามีความเข้าใจผิดอะไรบางอย่างอยู่ เป็นโอกาสอันดีที่จะเข้าใจอะไรได้ชัดเจนและถูกต้องมากขึ้น:

2. ผมเล่าให้นักเรียนฟังว่ามนุษยชาติมีความสามารถที่จะเรียนรู้ เข้าใจ และประยุกต์กฎเกณฑ์ต่างๆในธรรมชาติ ถ้าเราไม่ทำอะไรผิดพลาดแล้วสูญพันธุ์ไปเสียก่อน คนในอนาคตน่าจะหาทางแก้ปัญหายากๆเช่นการป่วยการตาย หรือการเดินทางไปดาวต่างๆได้ และสิ่งดีๆต่างๆยังไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาอีกมากมาย ขอให้เด็กๆพยายามคิดว่าอนาคตจะดีขึ้นอย่างไรแล้วพยายามทำให้มันเป็นจริงขึ้นเรื่อยๆ

3. เราประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือ corona motor กัน วิธีทำเป็นดังในคลิปนี้ครับ:

วิธีทำคือเอาถ้วยพลาสติกติดแถบฟอยล์อลูมิเนียมหลายๆแถบที่ไม่เชื่อมต่อกันไปวางให้สมดุลบนปลายดินสอ แล้วเอาเข็มหมุดแหลมต่อกับแหล่งไฟฟ้าแรงดันสูง (หลายพันหรือหมื่นโวลท์) ไปวางข้างๆถ้วยพลาสติก แรงดันไฟฟ้าที่มากพอจะทำให้อากาศระหว่างฟอยล์อลูมิเนียมและปลายเข็มนำไฟฟ้าได้ มีการถ่ายเทประจุจากปลายเข็มไปที่ฟอยล์ ประจุที่เหมือนกันจึงผลักกัน ทำให้แก้วหมุน เมื่อฟอยล์หมุนไปใกล้ๆปลายเข็มอีกขั้ว ฟอยล์ก็จะถ่ายเทประจุที่รับมาให้ขั้วนั้นไปทำให้ตัวฟอยล์เป็นกลางใหม่ เป็นวงจรอย่างนี้ไปเรื่อยๆ ถ้วยพลาสติกจึงหมุนไปได้เรื่อยๆ

เด็กๆทำของตัวเอง หลายๆอันหมุนได้ดีกว่าที่ผมทำอีกครับ:

กิจกรรมวิทย์ม.ต้นวันนี้เราประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือโคโรนามอเตอร์กันครับ มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือโคโรนามอเตอร์ใช้แรงผลักร…

Posted by Pongskorn Saipetch on Tuesday, March 16, 2021

วิทย์ม.ต้น: Laminar Flow (การไหลราบเรียบ) แบบง่ายๆ, Cognitive Biases สามอย่าง, ปัญหาจริยธรรมของรถอัจฉริยะ

วันนี้เราก็คุยกันเรื่อง cognitive biases สามอย่างที่เด็กๆไปอ่านในหนังสือ The Art of Thinking Clearly ในสัปดาห์ที่ผ่านมาครับ คราวนี้เรื่อง Exponential Growth, Winner’s Curse, และ Fundamental Attribution Error

Exponential growth คือการเติบโตแบบเอ็กโปเนนเชียล หรือโตแบบเรขาคณิต คือของที่เติบโตเป็นอัตราร้อยละเทียบกับของที่มีอยู่ เช่นเงินฝากธนาคารได้ดอกเบี้ยปีละ 2% ถ้าเราฝากทบต้นไปเรื่อยๆ เงินฝากจะเพิ่มปีละ 2% หรือเราอาจลงทุนแล้วทุนเรางอกเงยปีละ 10% หรือแบคทีเรียแบ่งตัวเพิ่มเป็นสองเท่าทุกๆชั่วโมง (หรือเพิ่ม 100% ต่อชั่วโมง) การเติบโตแบบนี้จะเพิ่มขึ้นเร็วมากๆเมื่อเวลาผ่านไปสักพักและขึ้นกับอัตราการเพิ่มอย่างมาก ยกตัวอย่างเช่นถ้าเราฝากเงินได้ 2% ต่อปีแล้วทบต้นไป 20 ปี เงิน 100 บาทจะกลายเป็น 100 (1.02)20 = 149 บาท แต่ถ้าลงทุนได้ผลตอบแทนสัก 10% ต่อปีทบไป 20 ปี เงิน 100 บาทจะกลายเป็น 100 (1.10)20 = 673 บาท และยิ่งถ้าเวลานานๆเช่นกลายเป็น 40 ปี เงิน 100 บาททบต้นที่ 2% จะกลายเป็น 100 (1.02)40 = 220 บาท แต่ถ้าทบต้นที่ 10% จะกลายเป็น 100 (1.10)40 = 4,526 บาท

เด็กๆได้รู้จักกฏของ “70” (หรือ “72”) ที่ใช้ประมาณเวลาว่าของต่างๆที่เพิ่มด้วยอัตรา x% จะเพิ่มเป็นสองเท่าเมื่อไร เช่นถ้าเงินเราเพิ่มปีละ x% เราจะประมาณได้ว่าใช้เวลา 70/x ปี (หรือ 72/x ปี) แล้วเงินจะเพิ่มเป็น 2 เท่า

เราเลือก 70 หรือ 72 โดยดูว่าหารตัวไหนง่ายกว่ากันครับ เช่น 70 ก็หาร 2, 5, 7, 10, … ลงตัว ส่วน 72 ก็หาร 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, … ลงตัว

ยกตัวอย่างเช่นถ้าเงินเราเพิ่มปีละ 2 % จะใช้เวลาประมาณ 70/2 = 35 ปีที่จะเพิ่มเป็นสองเท่า ถ้าเพิ่มปีละ 10% จะใช้เวลาประมาณ 70/10 = 7 ปีที่จะเพิ่มเป็นสองเท่า ถ้าเพิ่มปีละ 8% จะใช้เวลาประมาณ 72/8 = 9 ปีที่จะเพิ่มเป็นสองเท่า

ผมเคยบันทึกเรื่องการเติบโตแบบนี้เกี่ยวกับจำนวนเมล็ดข้าวบนกระดาษหมากรุก จำนวนเซลล์ และระเบิดนิวเคลียร์ไว้ที่นี่ เกี่ยวกับการพับกระดาษไว้ที่นี่ เกี่ยวกับเงินเฟ้อไว้ที่นี่ และเกี่ยวกับความฝืดของเชือกพันหลักไว้ที่นี่ครับ

Winner’s curse คือผู้ชนะการประมูลมักจะจ่ายเงินเกินมูลค่าที่ประเมินไว้เสมอๆ ทำให้ผู้ชนะเสียดายเงิน ดังนั้นถ้าเราเป็นผู้ซื้อที่ไม่มีความรู้อะไรลึกซึ้งเป็นพิเศษเราไม่ควรไปยุ่งกับการประมูล แต่ถ้าเราเป็นผู้ขายเราก็อาจได้ประโยชน์เพิ่มขึ้นจากการให้คนมาประมูลซื้อของเรา

Fundamental attribution error คือการที่เราให้ความสำคัญกับบุคคล (เช่นการตัดสินใจ นิสัย ความตั้งใจ) มากเกินไปโดยให้ความสำคัญกับสถานการณ์รอบๆน้อยเกินไปครับ

ต่อมาผมให้เด็กๆคิดถึงโปรแกรมรถอัจฉริยะที่วิ่งด้วยตัวเองไม่ต้องมีคนขับจะเลือกชนใครระหว่างเด็กกับคนแก่ หรือรถควรวิ่งออกข้างทางทำให้เราที่นั่งอยู่ตายแทน ให้เด็กๆตัดสินใจเลือกกัน สถานการณ์แบบนี้เป็นแบบหนึ่งของสถานการณ์จำลองในจริยธรรมที่เรียกว่า Trolley Problem ครับ

จาก https://www.technologyreview.com/s/612341/a-global-ethics-study-aims-to-help-ai-solve-the-self-driving-trolley-problem/

พบว่าในประเทศต่างๆกันในโลกจะเลือกคนละแบบขึ้นกับว่าสังคมให้คุณค่ากับความเป็นปัจเจกชนแค่ไหนครับ ลองอ่านบทความนี้ดูนะครับ

เวลาที่เหลือผมให้เด็กๆดูคลิปอันนี้ที่ Captain Disillusion มาอธิบายวิดีโอน้ำไหลที่ดูราบเรียบเหมือนเป็นแท่งน้ำแข็งครับ:

Captain Disillusion อธิบายว่าปรากฏการณ์นี้ไม่ใช่การที่สายน้ำสั่นด้วยความถี่ตรงกับความถี่การบันทึกภาพของกล้องวิดีโอ แต่เป็นเพราะน้ำไหลแบบ Laminar Flow (ไหลราบเรียบ) จริงๆ พวกเราดูแล้วก็ยังไม่ค่อยเชื่อเลยพยายามทดลองซ้ำดูว่าเป็นอย่างนั้นจริงหรือเปล่า ทดลองแล้วเป็นอย่างนั้นจริงๆครับ:

สำหรับเรื่องน้ำสั่นด้วยความถี่เหมือนความถี่กล้องวิดีโอเราเคยเล่นไปในอดีตแล้วครับ หน้าตาเป็นแบบนี้:

วิทย์ม.ต้น: หัดใช้การสุ่มใน Python (สับไพ่, ประมาณค่าพาย, โยนหัวก้อย)

วันศุกร์ที่ผ่านมาเด็กๆได้เรียนรู้เกี่ยวกับการสุ่มใน Python ครับ รู้จักใช้ random.shuffle( ) เพื่อสลับสิ่งของ, random.choice( ) และ random.sample( ) เพื่อสุ่มเลือกของ, random.random( ) เพื่อสร้างตัวเลขสุ่ม

เราลองใช้ random.shuffle สลับสำรับไพ่แล้วแจกไพ่ด้วย pop( ) หรือจะใช้ random.sample( ) แล้วตามด้วย remove( ) ก็ได้ครับ

เราลองประมาณค่า π ด้วยการสุ่มด้วย random.random( )


และใช้ random.choice( ) โยนหัวก้อยให้เราครับ สามารถแก้ปัญหาเช่นอยากรู้ว่าถ้าโยนเหรียญห้าเหรียญพร้อมๆกันสักกี่ครั้งถึงจะออกหัวหมด

สามารถดาวน์โหลด Jupyter Notebook ที่มีตัวอย่างโค้ดได้ที่นี่ครับ