วิทย์ม.ต้น: หัดเป็นนักสืบโคนันจากวิดีโอระเบิดในเบรุต, เปรียบเทียบระเบิดนิวเคลียร์, ทดลองทำให้กระป๋องสมดุล

วันนี้เราคุยเรื่องเหล่านี้กันครับ

  1. เราดูคลิปวิดีโอการระเบิดที่เบรุตเมื่อคืนนี้:

2. เราดูวิดีโอแล้วดูว่าเสียงระเบิดถึงเราหลังจากเห็นแสงไฟระเบิดประมาณ 4 วินาที ดังนั้นเราคาดว่าระเบิดอยู่ห่างจากกล้องประมาณ (4 วินาที)x(ความเร็วเสียง) เนื่องจากเสียงเดินทางได้ประมาณ 1 กิโลเมตรใน 3 วินาที ระยะทางจากระเบิดถึงกล้องควรจะประมาณกิโลเมตรเศษๆ เช่น 1.3 กิโลเมตร

3. เราสงสัยว่าตึกที่เกิดเหตุมีขนาดใหญ่แค่ไหน นักเรียนคนหนึ่งบอกว่าเราดู Google Maps กันดีไหม เราจึงกดเข้าไปดูกัน ได้ขนาดตึกยาว 150 เมตร (จริงๆหน้าตามันเหมือนไซโลทรงกระบอกหลายๆอันอยู่ด้วยกัน)

ขนาดตึกยาว 150 เมตรโดยการวัดจากภาพถ่ายดาวเทียมบน Google Maps

3. เราเอาวิดีโอมาดูทีละเฟรม แต่ละเฟรมห่างกัน 1/30 วินาที พบว่าตอนเริ่มระเบิด ลูกไฟระเบิดขยายตัว 75 เมตรใน 1/30 วินาที หรือเท่ากับ 2,250 เมตรต่อวินาที ความเร็วอันนี้ควรจะอยู่ระดับเดียวกับ detonation velocity ของสารที่ระเบิด (แต่จะน้อยกว่า detonation velocity)

4. เราหาดูว่าสารระเบิดแบบไหนมี detonation velocity ประมาณ 2,000-3,000 เมตรต่อวินาทีในตารางนี้ดูกัน พบว่า Ammonium Nitrate (2,700 m/s) หรือ Tenerit Simply (2,750 m/s) ใกล้เคียงที่สุด ถ้าเป็นระเบิดประเภทอื่นๆเช่น TNT ลูกไฟจะขยายตัวเร็วกว่านั้น

ภาพสองเฟรมต่อกัน เวลาห่างกัน 1/30 วินาที รัศมีการระเบิดเพิ่มประมาณ 75 เมตร

5. รัฐบาลเลบานอนบอกว่าการระเบิดเกิดจาก Ammonium Nitrate กว่า 2,700 ตันที่เก็บไว้แถวท่าเรือ ดังนั้นข้อมูลจากวิดีโอไม่ได้ขัดแย้งข้อมูลจากรัฐบาลว่าสารระเบิดคือสารอะไร

6. เราพยายามหาตำแหน่งกล้องบน Google Maps ด้วยว่าน่าจะอยู่แถวไหนตอนระเบิด พบว่าห่างไปประมาณ 1.25 กิโลเมตร ใกล้เคียงกับการประมาณข้อ 2 ด้านบน

7. ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่า “ควัน” ขาวๆกลมๆรอบๆระเบิดนั้นคือเมฆ เป็นไอน้ำในอากาศที่กลั่นตัวเป็นหยดน้ำเล็กๆเหมือนในเมฆเพราะคลื่นช็อค (shock wave) จากแรงระเบิดวิ่งผ่าน

เมฆขาวๆรอบๆระเบิด เกิดจากไอน้ำที่กลั่นตัวเป็นหยดน้ำเมื่อคลื่นช็อควิ่งผ่าน

8. ถ้าเราหาวิดีโอที่มีของที่เรารู้จักว่ากระเด็นอย่างไร และอยู่ห่างจากระเบิดเท่าไร เราจะสามารถประมาณพลังงานของระเบิดได้ว่าระเบิดมีกี่ตัน วิธีนี้นักฟิสิกส์ชื่อ Enrico Fermi (คนเดียวกับที่ถาม Fermi Paradox เกี่ยวกับมนุษย์ต่างดาว) เคยใช้ประมาณพลังงานระเบิดนิวเคลียร์ลูกแรกมาแล้ว

9. ถ้าเราใช้สมมุติฐานที่ว่าระเบิดคือ Ammonium Nitrate 2,700 ตัน เราสามารถเทียบพลังงานกับ TNT ว่าเป็น 0.42 x 2,700 ตัน = 1,134 ตัน TNT หรือประมาณ 1 กิโลตัน TNT
(ตัวเลข 0.42 คือ Relative Effectiveness สำหรับเทียบสารระเบิด Ammonium Nitrate กับ TNT)

10. พลังงานระเบิดครั้งนี้เท่ากับประมาณ 1/15 ของพลังงานระเบิดนิวเคลียร์ลูกที่ระเบิดเหนือเมืองฮิโรชิมาในสงครามโลกครั้งที่สอง (หรือเท่ากับ 1/20 ของลูกที่ลงเมืองนางาซากิ) ถ้าเทียบกับระเบิดนิวเคลียร์ปัจจุบัน ระเบิดครั้งนี้ปล่อยพลังงานประมาณ 1/100 – 1/10,000 เท่าของระเบิดนิวเคลียร์ปัจจุบัน

11. เด็กๆได้ดูคลิปประมาณว่าถ้าเอาระเบิดนิวเคลียร์ทุกลูกมาระเบิดจะเกิดอะไรขึ้นกับมนุษย์:

12. เด็กๆทำกิจกรรมหาปริมาณน้ำที่ทำให้กระป๋องอลูมิเนียมตั้งอยู่เอียงๆได้ ให้หัดให้เคยชินกับการทดลองหาความรู้ใหม่ๆด้วยตัวเอง ไม่ต้องรอให้ใครมาบอก วิธีทำดังในคลิปครับ:

บรรยากาศการทดลองวันนี้ครับ:

เด็กๆทำกิจกรรมหาปริมาณน้ำที่ทำให้กระป๋องอลูมิเนียมตั้งอยู่เอียงๆได้ ให้หัดให้เคยชินกับการทดลองหาความรู้ใหม่ๆด้วยตัวเอง ไม่ต้องรอให้ใครมาบอก วิธีทำดังในคลิปครับ

Posted by Pongskorn Saipetch on Tuesday, August 4, 2020

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.