Category Archives: science

ขว้างหลอดกาแฟ (ต่อ) การตกของกรวยกระดาษ (ต่อ) แรงโน้มถ่วงเทียม

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นประดิษฐ์ของเล่นจากหลอดกาแฟโดยพยายามให้ขว้างไปให้ไกลที่สุด แต่ต้องคำนึงถึงน้ำหนักด้วยเพราะคะแนนจะมาจากระยะทางหารด้วยน้ำหนัก เด็กประถมปลายได้ประดิษฐ์กรวยกระดาษต่อโดยคราวนี้ปล่อยจากที่สูงชั้นสองลงสู่เป้า พยายามประดิษฐ์ให้กรวยตกช้าๆแต่คกลงตรงๆครับ เด็กอนุบาลสามเรียนรู้วิธีประดิษฐ์อุปกรณ์ช่วยขนแก้วน้ำไม่ให้หกด้วยแรงโน้มถ่วงเทียม

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “ขว้างหลอดกาแฟ, การตกของกรวยกระดาษ, แรงโน้มถ่วงเทียม” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนที่เข้าสู้ช่วงสิ่งประดิษฐ์ เด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลังนะครับ ไว้ดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือกลโต๊ะลอยได้ครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

เด็กประถมต้นทำกิจกรรมต่อจากสัปดาห์ที่แล้วที่เอาหลอดพลาสติกมาประดิษฐ์ให้ขว้างได้ไกลๆ แต่คราวนี้มีโจทย์เพิ่มเติมคือเราต้องการให้มีน้ำหนักเบาด้วยครับ เราจะเอาระยะทางที่ขว้างได้มาหารด้วยน้ำหนัก ใครได้ระยะทางต่อน้ำหนักสูงสุดก็จะได้คะแนนมากสุดครับ เราไปขว้างบนลานข้างๆห้องเรียน เวลาขว้างต้องตกในแนวที่กำหนดด้วยครับ เราจดผลกันมาได้แบบนี้ครับ:

  มวล (g) ระยะ (cm) ระยะ (cm) ระยะ (cm) ระยะมากสุด (cm) ระยะมากสุด / มวล (cm/g)
ซาช่า 3.3 170 260 260 260                                 79
ต้นน้ำ 3.3 500 780 520 780                               236
อุ่น 1.7 300 310 300 310                               182
ต้นข้าว 2.4 100 150 150 150                                 63
กอหญ้า 1.5 450 500 200 500                               333
ซีน 3.4 450 500 200 500                               147
เจ๋ง 2.1 200 200 520 520                               248
ต้นบุญ 9.2 1030   320 1030                               112
พ่อโก้ 1.7       0                                  –  
เอม 2.4 450 350 450 450                               188
เรเน่ 2.6       0                                  –  
ทิกเกอร์ 3.5 200 200 150 200                                 57
กินเจ 2 200 320 390 390                               195
ขนมผิง 2.8   220   220                                 79
ริว 1.9       0                                  –  

เด็กๆสนุกกับการเล่นและประดิษฐ์ครับ:

เด็กประถมปลายทำกิจกรรมต่อจากสัปดาห์ที่แล้วเหมือนกันครับ คราวนี้เอากรวยกระดาษขนาดต่างๆและความแหลมต่างๆมาปล่อยจากชั้นสอง พยายามให้ตกลงใปที่เป้าที่เป็นตะกร้าที่พื้นชั้นล่างครับ เด็กๆสนุกและเหนื่อยจากการเดินขึ้นลงบันไดครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมสอนให้ประดิษฐ์อุปกรณ์สำหรับขนส่งแก้วน้ำไปที่ต่างๆแบบน้ำหกยากครับ ผมเอาตะกร้าผูกเชือกมาให้เด็กๆดู เอาแก้วใส่น้ำวางลงไป แล้วก็แกว่งตะกร้าไปมา ให้เด็กๆสังเกตผิวน้ำกันครับ

 เด็กๆสังเกตเห็นผิวน้ำอยู่นิ่งๆ ไม่กระเพื่อมหรือกระฉอกไปมา บางคนคิดว่ามันคือเยลลี่ด้วยซ้ำ ต้องเอานิ้วจิ้มดูให้เห็นว่าเป็นน้ำเหลวๆจริงๆ

สำหรับเด็กตัวเล็กๆผมใช้ตะกร้าพลาสติกเล็กๆแทนตะกร้าใหญ่ ให้เขาลองแกว่งกันเองครับ ผมเคยบันทึกวิธีประดิษฐ์ไว้ในรายการเด็กจิ๋ว & ดร.โก้ครับ:

สาเหตุที่น้ำไม่หกลงมาก็เพราะว่าการที่เราแกว่งแก้วไปมาอย่างนั้น ก้นแก้วจะเป็นตัวบังคับไม่ให้น้ำเคลื่อนที่ไปอย่างอิสระออกไปจากวงหมุน (เนื่องจากน้ำมีความเฉื่อย เมื่อมันเคลื่อนที่อย่างไรมันก็จะอยากเคลื่อนที่ไปอย่างเดิมด้วยความเร็วเดิม จนกระทั่งมีแรงมากระทำกับมัน ถ้าไม่มีก้นแก้วมาบังคับ น้ำก็จะกระเด็นไปในแนวเฉียดไปกับวงกลมที่เราแกว่งอยู่) ผลของการที่ก้นแก้วบังคับน้ำให้เคลื่อนที่เป็นวงกลมก็คือดูเหมือนมีแรงเทียมๆอันหนึ่งดูดน้ำให้ติดกับก้นแก้ว ทำหน้าที่เปรียบเสมือนแรงโน้มถ่วง เราเลยเรียกมันว่าแรงโน้มถ่วงเทียม 

ต่อไปเราออกไปนอกห้องกัน แล้วผมแกว่งให้แรงขึ้นจนข้ามศีรษะ แต่น้ำก็ยังติดอยู่ในกระป๋องไม่ได้หกลงมา ทำให้เด็กๆตื่นเต้นมากครับ พอทำให้ดูแล้ว เด็กๆก็ลองกันเอง สนุกกันใหญ่:

วิทย์ม.ต้น: Cognitive Biases สองอัน, เปรียบเทียบการตกกรวยกระดาษและลูกบอล

วันนี้สำหรับมัธยมต้นพวกเราคุยกันเรื่อง cognitive biases ที่เด็กๆไปอ่านในหนังสือ The Art of Thinking Clearly ในสัปดาห์ที่ผ่านมาครับ คราวนี้เรื่อง Confirmation Bias และ Authority Bias

Confirmation Bias คือเราค้นหาและเชื่อแต่หลักฐานที่สนับสนุนความเชื่อที่เราอยากให้เป็นจริง ไม่ค่อยให้น้ำหนักกับหลักฐานที่ขัดแย้งกับความเชื่อของเรา การคิดแบบนี้ทำให้เรามีอวิชชาผิดๆได้เยอะมากเพราะจะยึดติดกับความเชื่อผิดๆไม่ตรงกับความเป็นจริงได้อย่างเหนียวแน่น แม้ว่าจะมีหลักฐานมากมายที่ขัดแย้งความเชื่อของเรา

อันนี้เป็นเกมเกี่ยวกับ confirmation bias ครับ:

Authority Bias  คือการที่เราเชื่อหรือให้น้ำหนักความเห็นของ “ผู้ใหญ่” หรือ “ผู้นำ” มากเกินไป แม้ว่าจะมีหลักฐานว่าท่านเหล่านั้นมีความเห็นที่ผิดก็ตาม อันนี้รวมไปถึงความเชื่อในหนังสือ คัมภีร์ และ เรืองเล่าต่างๆที่คนคิดว่าศักดิ์สิทธิ์ด้วยครับ

จากนั้นเด็กๆได้เปรียบเทียบการตกของลูกบาสและกรวยกระดาษกันครับ เราถ่ายวิดีโอการตกแล้วใช้โปรแกรม Tracker มาหาตำแหน่งและความเร็วที่เวลาต่างๆกันครับ

กราฟระดับความสูงกรวยกระดาษที่ตกลงมาครับ (y vs. t)
กราฟระดับความสูงกรวยกระดาษที่ตกลงมาครับ (y vs. t) จะเห็นว่าอัตราการตกตอนหลังตกแบบความเร็วคงที่  คือความชันของกราฟคงที่
กราฟความเร็วในแนวดิ่งของกรวยกระดาษที่ตกลงมาครับ (V_y vs. t)
กราฟความเร็วในแนวดิ่งของกรวยกระดาษที่ตกลงมาครับ (V_y vs. t) เห็นว่าตอนหลังๆความเร็ว V_y มีค่าประมาณ -1.8 เมตรต่อวินาที
กราฟระดับความสูงลูกบาสที่ตกลงมาครับ (y vs. t)
กราฟระดับความสูงลูกบาสที่ตกลงมาครับ (y vs. t) ความเร็วการตกเพิ่มขึ้นเรื่อยๆคือความชันชันมากขึ้นเรื่อยๆ
กราฟความเร็วในแนวดิ่งของลูกบาสที่ตกลงมาครับ (V_y vs. t)
กราฟความเร็วในแนวดิ่งของลูกบาสที่ตกลงมาครับ (V_y vs. t) จะเห็นว่าความเร็วตกเร็วขึ้นเรื่อยๆ ความเร็วยังไม่คงที่
ความเร็วในแนวดิ่งของลูกบาสที่ตกลง จะเห็นว่าตกเร็วมากขึ้นเรื่อยๆด้วยอัตราคงที่
ความเร็วในแนวดิ่งของลูกบาสที่ตกลง จะเห็นว่าตกเร็วมากขึ้นเรื่อยๆด้วยอัตราคงที่

เด็กๆได้รู้จัก “ความเร็วสุดท้าย” หรือ terminal velocity เมื่อแรงต้านอากาศมีค่าพอดีกับน้ำหนักวัตถุพอดี คือปกติแรงต้านอากาศจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วการตกของวัตถุเพิ่มขึ้น ถ้าวัตถุยังตกไม่เร็วพอ น้ำหนักก็จะยังมากกว่าแรงต้านอากาศ วัตถุก็จะตกเร็วขึ้นอีก ถ้าวัตถุตกเร็วพอจะทำให้แรงต้านอากาศหักล้างกับน้ำหนักวัตถุพอดี ทำให้วัตถุตกต่อไปด้วยความเร็วสุดท้ายอันนั้น 

ดูคลิป terminal velocity ครับ:

ถ้าไม่เคยใช้ Tracker มาก่อน ลองดูวิธีใช้จากวิดีโอเหล่านี้นะครับ:

ผมเคยใช้ Tracker ศึกษาการกระเด้งของลูกปิงปองในอดีตครับ:

 

 

วิทย์ม.ต้น: แนะนำเว็บ PyMOTW-3, Skillshare.com, และ Brilliant.org

สำหรับวิทย์ม.ต้นวันนี้ ผมแนะนำเว็บที่น่าจะมีประโยชน์สำหรับเด็กๆ 3 เว็บ แล้วให้เขาทำแบบฝึกหัดที่  Repl.it ต่อไป

เว็บแรกคือ Python 3 Module of the Week เป็นเว็บที่มีตัวอย่างการใช้งานโมดูลไพธอนสำหรับงานต่างๆ ให้เด็กๆเข้าไปดูว่าจะใช้งานอะไรได้บ้าง และให้เขาพิมพ์/ก็อปปี้ตัวอย่างมาทดลองและดัดแปลงใน Jupyter Notebook ของเขาเอง

เว็บที่สองคือ Skillshare.com ที่มีคอร์สออนไลน์สอนทักษะต่างๆให้เลือกมากมาย เช่นหัดวาดรูป หัดถ่ายภาพ หัดเขียนหนังสือ ฯลฯ จะต่างจากคอร์สออนไลน์อื่นๆที่เน้นด้านวิชาการเป็นส่วนใหญ่

เว็บที่สามคือ Brilliant.org ที่มีปัญหาย่อยๆให้เราค่อยๆตอบแล้วเราก็จะเรียนรู้เรื่องต่างๆที่เราสนใจ อันนี้จะเน้นพวกวิทย์ คณิต ตรรกะ รวมถึงเทคโนโลยีทางคอมพิวเตอร์เช่น Neural Network และ Machine Learning

จากนั้นเด็กๆก็ลองดูเว็บที่แนะนำและทำแบบฝึกหัดที่ Repl.it ต่อครับ