ทำไงให้กระดาษไปไกลสุด โฮโมโพลาร์มอเตอร์ความเร็วต่ำ เมฆในขวด

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ https://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ สำหรับบันทึกการสอนต่างๆในอดีตเข้าไปดูที่ http://atriumtech.com/sci_kids/ นะครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “ความดันอากาศและความร้อนความเย็น เครื่องยนต์สเตอร์ลิ่ง” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เด็กประถมต้นได้พยายามหาทางส่งกระดาษขนาด 1/8 A4 ให้ไปไกลๆ โดยมีอุปกรณ์ต่างๆเช่นไม้ไอติม คลิปหนีบ ไม้บรรทัด หนังยาง ฯลฯ ให้ทดลองกัน ได้เรียนรู้เรื่องแรงต้านอากาศและความตึงของหนังยาง เด็กประถมปลายได้ทดลองประกอบฟอยล์อลูมิเนียม แม่เหล็ก ถ่านไฟฉาย ให้กลายเป็นมอเตอร์แบบง่ายสุดที่เรียกว่าโฮโมโพล่าร์มอเตอร์ เด็กอนุบาลสามทับหนึ่งได้เล่นเมฆในกระป๋องกันครับ

สำหรับประถมต้น ก่อนอื่นผมให้ดูวิดีโอสิ่งประดิษฐ์เดินได้โดยใช้แรงขับเคลื่อนจากไขควงไฟฟ้าครับ เด็กๆจะได้ไอเดียว่าทำอะไรอย่างนี้ก็เป็นไปได้:

ต่อจากนั้นผมก็อธิบายการทำงานของจักรกลสเตอร์ลิ่งที่เด็กๆได้เห็นไปสัปดาห์ที่แล้ว แต่ยังงงๆอยู่ว่าทำงานอย่างไรกันแน่ ผมเอาคลิปที่ผมทำไว้มาให้เด็กดูและค่อยๆชี้ให้เด็กดูครับ:

จากนั้นผมก็โชว์เด็กๆว่ามีอุปกรณ์ต่างๆกองกันอยู่ มีไม้บรรทัด ไม้ไอติม เทปกาว คลิปเหล็กหนีบเอกสาร หนังยาง แล้วผมให้โจทย์ว่าเราจะตัดกระดาษ A4 เป็น 8 ส่วนเท่าๆกัน แล้วเราจะพยายามส่งเจ้ากระดาษชิ้นเล็กขนาด 1/8 A4 เนี่ยไปให้ไกลๆที่สุด จะทำอย่างไรดี ผมลองขยำๆกระดาษแล้วข้างให้เด็กดูว่าใช้กำลังตรงๆจะไปได้ไกลเท่าไร ผมจำกัดจำนวนหนังยางไว้สี่ชิ้นต่อเด็กหนึ่งคนแต่ของอย่างอื่นก็แล้วแต่ว่าแต่ละคนอยากใช้อะไรครับ ให้แบ่งๆและแลกเปลี่ยนกัน

ผมเอาหนังยางมาต่อกันให้ยาวๆและให้เด็กๆดูว่ามันอ่อนลง ถ้าจะให้แรงดีดมันแรงก็ต้องดึงยาวๆ ถ้าเอาหนังยางหลายๆอันมาซ้อนกันแรงดีดจะแรงขึ้นแต่ก็บังคับทิศทางการดีดยากขึ้นครับ เพราะดึงออกมาได้ไม่ยาวนักก็ตึงมาก

เด็กๆง่วนกันทดลองทำนู่นทำนี่ประมาณสามสิบนาทีแล้วก็ทดลองยิงกันครับ ระหว่างนั้นเด็กๆก็ทดลองทำกระดาษให้เป็นรูปทรงต่างๆกันเช่นลูกกลมๆ พับเป็นเครื่องบิน ม้วนเป็นหลอดยาวๆ ผมให้เด็กๆสังเกตว่าแบบไหนมันต้านอากาศมากทำให้เปลี่ยนทิศทางและไปไม่ไกล และยกตัวอย่างว่าทำอย่างไรจะต้านอากาศน้อยๆ (ม้วนเป็นหลอดแน่นๆ แล้วพับเป็นตัววี)

บรรยากาศการประดิษฐ์และทดลองครับ:

เด็กๆดูสนุกสนานกับการประดิษฐ์และทดลองดีครับ 😀

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้ทดลองประกอบมอเตอร์โฮโมโพล่าร์ความเร็วต่ำที่มีส่วนประกอบน้อยมากครับ อุปกรณ์ก็มี

ถ่านไฟฉายเป็นตัวปล่อยไฟฟ้า
ลวดทองแดงหรือลวดอื่นๆที่ไม่ดูดกับแม่เหล็ก หรือฟอยล์อลูมิเนียมตัดมาพับให้เป็นเส้นๆคล้ายๆลวด
แม่เหล็กทรงกระบอก ถ้าแม่เหล็กเคลือบผิวด้วยโลหะเงาๆมันจะนำไฟฟ้าได้อยู่แล้วไม่ต้องทำอะไรเพิ่ม ถ้าแม่เหล็กเป็นสีดำๆมันมักจะนำไฟฟ้าไม่ค่อยดี เราก็จะเอาฟอยล์อลูมิเนียมมาห่อและกลิ้งๆกดกับพื้นให้ผิวมันเรียบๆ

วิธีประกอบก็คือเอาถ่านไฟฉายวางบนแม่เหล็ก เอาลวดในข้อสอง มาตัดและดัดให้สามารถทรงตัวอยู่บนถ่านไฟฉายได้โดยให้ปลายๆแตะส่วนแม่เหล็กบ้าง เมื่อลวดแตะแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าจะสามารถวิ่งจากขั้วหนึ่งของถ่านไฟฉาย ผ่านลวด แล้วไปอีกขั้วหนึ่งของถ่านได้ กระแสไฟฟ้านั้นจะมีปฏิกริยากับสนามแม่เหล็ก เกิดแรงที่ตั้งฉากกับทั้งทิศทางของกระแสไฟฟ้าและทิศทางของสนามแม่เหล็ก แรงก็จะบิดให้ขดลวดหมุนดังในคลิปนี้ครับ:

เด็กๆพอเห็นวิธีทำก็ไปนั่งง่วนทำของตัวเองกันครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามทับหนึ่งโรงเรียนอนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมให้เล่นเมฆในขวดกันครับ:

หลักการทำงานก็คือเมื่อเราอัดอากาศให้มีความดันเพิ่มขึ้น อุณหภูมิอากาศจะสูงขึ้น ในทางกลับกัน ถ้าเราให้อากาศขยายตัว อุณหภูมิของมันก็จะต่ำลง ถ้าเราสามารถให้อากาศขยายตัวอย่างรวดเร็วให้ความดันลดอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิมันก็จะลดลงอย่างรวดเร็วเช่นกันครับ หลักการนี้ทำให้เราสามารถใช้สร้างเมฆในขวดได้ โดยเราเอาน้ำเย็นหรือแอลกอฮอล์ใส่ขวดใส อัดอากาศเข้าไปให้ความดันสูงๆ แล้วเปิดปากขวดให้อากาศวิ่งออก ความดันข้างในก็จะลดลง อุณหภูมิลดลง ไอน้ำหรือไอแอลกอฮอล์ก็จะควบแน่นกลายเป็นละอองเล็กๆลอยอยู่ในขวด เป็นเมฆหมอกให้เราเห็น

จากนั้นเด็กๆก็ช่วยกันอัดอากาศสร้างเมฆกันครับ: