วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้คุยกันเรื่อง Supermoon ซื่งก็คือดวงจันทร์เต็มดวงตอนอยู่ใกล้ๆโลก (อยุ่ใกล้ได้เพราะวงโคจรมันเป็นวงรี ไม่ใช่วงกลม) เด็กๆได้เริ่มกิจกรรมเกี่ยวกับแรงลอยตัว เด็กอนุบาลสามได้เรียนรู้วิธีทำบูมเมอแรงกระดาษแข็งและไ้ด้ลองขว้างให้วนกลับมาหาตัวกันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “คานทุ่นแรง เงินเฟ้อและการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล เสือไต่ถัง” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถม ผมเล่าเรื่องเกี่ยวกับปรากฎการณ์ Supermoon ที่เกิดเมื่อคืนวันจันทร์ที่ 14 พฤศจิกายา 2559 ให้ฟัง เด็กๆหลายคนก็ได้รู้จักมาบ้างแล้วจากข่าวต่างๆที่พูดถึงเรื่องนี้ หลายคนตอบได้ว่าเป็นเหตุการณ์ที่ดวงจันทร์อยู่ในตำแหน่งที่ใกล้โลก และอยู่ด้านที่เห็นเต็มดวงพอดี จึงดูสว่างกว่าปกติ ผมเอารูปที่ครอบครัวผมถ่ายผ่านกล้อง Sony HX400V ซูมที่ 50 เท่ามาให้ดูครับ:

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าดวงจันทร์โคจรรอบโลกเป็นวงรีไม่ใช่วงกลมเป๊ะๆ ดังนั้นจะมีช่วงที่ดวงจันทร์อยู่ห่างและอยู่ใกล้โลก ตอนดวงจันทร์อยู่ห่างโลกที่สุดจะห่างประมาณ 400,000 กิโลเมตร  และเมื่ออยู่ใกล้ที่สุดจะใกล้ประมาณ 350,000 กิโลเมตร  ดวงจันทร์โคจรรอบโลกหนึ่งรอบใช้เวลาเท่าๆกับที่ดวงจันทร์หมุนรอบตัวพอดี (โคจรหนึ่งรอบใช้เวลา 27.322 วัน) ทำให้ชาวโลกมองเห็นแค่ด้านเดียวของดวงจันทร์เท่านั้น ผมเคยเล่าว่าทำไมเวลาโคจรรอบโลกและเวลาหมุนรอบตัวเองถึงเท่ากัน และทำไมดวงจันทร์ด้านที่ชี้เข้าหาโลกจึงดูแตกต่างกับด้านที่หันออกจากโลกมากไว้ที่นี่นะครับ ถ้าสนใจกดเข้าไปดูได้

ภาพวงโคจรข้างบนเขาวาดให้โลกและดวงจันทร์ดูใหญ่มากๆนะครับเมื่อเทียบกับระยะทางจริงๆ ไม่งั้นจะดูไม่ชัด สำหรับภาพตามอัตราส่วนที่ถูกต้องที่เปรียบเทียบระยะทางและขนาดแบบถูกสัดส่วนให้กดดูที่ภาพข้างล่างนี้นะครับ:

ความจริงปรากฎการณ์ Supermoon ไม่ใช่ว่าดวงจันทร์ที่เราเห็นจะใหญ่มโหฬารอะไรนะครับ เพราะขนาดเปลี่ยนแปลงไปไม่เยอะเท่าไร เช่นเมื่อดวงจันทร์อยู่ใกล้สุดประมาณ 3.5 แสนกิโลเมตร จะดูใหญ่กว่าเมื่อไกลสุดประมาณ 4 แสนกิโลเมตร เป็นประมาณ 1.14 เท่า เท่านั้น ไม่ใช่ใหญ่กว่าเป็นหลายๆเท่า ลองดูภาพเปรียบเทียบครับ:

ปรากฎการณ์ Supermoon นี้ดวงจันทร์จะดูใหญ่ขึ้นว่าเมื่อตอนดวงจันทร์ดูเล็กที่สุดประมาณ 14% และจะสว่างขึ้นได้ถึง 30%  ผมจึงถามเด็กประถมปลายและมัธยม 1 ว่าทำไมความสว่างถึงเพิ่มมากกว่าขนาดล่ะ เด็กๆบางคนไปคิดๆแล้วก็บอกว่าเพราะพื้นที่สะท้อนแสงมันเยอะกว่า ซึ่งก็ถูกต้องนะครับ เพราะถ้าขนาดเพิ่มเป็นสัดส่วน k เท่า พื้นที่จะเพิ่มเป็น k² ในที่นี่ขนาดเพิ่ม 1.14 เท่า ดังนั้นพื้นที่สะท้อนแสงเพิ่มเป็น 1.14² = 1.30 หรือเพิ่มขึ้น 30%

จากนั้นผมก็ทำกิจกรรมเกี่ยวกับแรงลอยตัวในน้ำครับ เอาของมาจุ่มในน้ำให้เห็นว่าน้ำหนักของมันหายไป:

น้ำหนักที่ลดไปนี้ก็เพราะว่าเมื่อของจุ่มลงไปในน้ำ มันต้องดันน้ำให้ย้ายไปที่อื่น น้ำก็ดันต่อสู้ เกิดเป็นแรงลอยตัวนั่นเอง ขนาดของแรงลอยตัวถูกค้นพบเมื่อสองพันกว่าปีมาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ชื่ออาคิมีดีสค้นพบว่าเมื่อจุ่มของลงไปในน้ำ น้ำจะดันของนั้นๆขึ้นด้วยแรงลอยตัวค่าหนึ่ง แรงลอยตัวนี้มีมีค่าเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยของที่จุ่มลงมาครับ

สำหรับเด็กประถมปลายผมให้ดูน้ำหนักน้ำ 5 ซีซีว่าหนักกี่กรัม (5 กรัม) ให้เด็กๆดูวิธีดูดน้ำใส่หลอดฉีดยาแล้วเอาไปชั่งน้ำหนัก

จากนั้นเราลองเอาภาชนะใส่น้ำวางไว้บนตาชั่ง เมื่อเอาอะไรไปจุ่ม น้ำหนักบนตาชั่งจะเพิ่ม เพิ่มเท่ากับน้ำหนักน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยของที่จุ่มลงมา ด้วยวิธีนี้เราสามารถหาปริมาตรของที่จุ่มลงมาได้ครับ

กิจกรรมต่อไปคือเด็กๆลองวัดปริมาตรกำปั้นโดยการจุ่มลงไปในน้ำครับ ดูน้ำหนักบนตาชั่งเปลี่ยนไปเท่าไร แล้วคำนวณว่าไปแทนที่น้ำเท่าไรจึงน้ำหนักเพิ่มแบบนั้นได้ (ซึ่งบังเอิญคำนวณได้ง่ายๆเพราะน้ำ 1 ซีซีหนัก 1 กรัมพอดี)

สำหรับเด็กอนุบาลสามผมสอนวิธีสร้างบูมเมอแรงกระดาษแข็งกันครับ วิธีเป็นแบบนี้: