วิทย์ประถม: แรงตึงผิว, เล่นกับลม, วิทย์อนุบาลสาม: แรงตึงผิว

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมและเด็กอนุบาลสามอนุบาลบ้านพลอยภูมิมาครับ เด็กประถมต้นและอนุบาลสามเล่นกับแรงตึงผิวของน้ำ ประถมปลายเล่นกับลม

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมประถมอยู่ที่นี่ กิจกรรมอนุบาลสามอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน กลวันนี้คือหนีออกจากกรงเหล็กที่ล็อคไว้ครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อจากนั้นเด็กประถมต้นเล่นกับแรงตึงผิวของน้ำกันครับ กิจกรรมแรกคือหยดน้ำให้มากที่สุดบนเหรียญบาท

จะพบว่าแรงตึงผิวของน้ำทำให้หยดน้ำไว้บนเหรียญได้มากกว่าที่คิดมาก:

กิจกรรมที่สองคือเติมน้ำใส่แก้วให้เติมถึงขอบ แล้วค่อยๆปล่อยเหรียญหรือลูกแก้วลงไปให้น้ำโป่งขึ้นมาเหนือขอบแก้วได้อีกเยอะเพราะแรงตึงผิวของน้ำดึงน้ำเอาไว้ไม่ให้ไหลหกออกมา

กิจกรรมที่สามคือลอยคลิปโลหะในน้ำ ปกติถ้าเราเอาคลิปหนีบกระดาษไปใส่น้ำ มันจะจม แต่ถ้าเราค่อยๆระวังตอนวางให้มันค่อยๆกดผิดน้ำลงไปเบาๆทั่วๆกัน ผิวน้ำจะแข็งแรงพอที่จะยกคลิปให้ลอยอยู่ได้ ผิวของน้ำมีความตึงผิวทำให้มันคล้ายๆฟิล์มบางๆที่รับน้ำหนักได้บ้าง 

สำหรับวิธีลอยคลิปหนีบกระดาษง่ายๆก็มีอยู่สองวิธี วิธีแรกคือฉีกกระดาษทิชชูให้ขนาดใหญ่กว่าคลิปนิดหน่อย รองคลิปไว้ แล้วค่อยๆลอยทั้งคลิปและกระดาษทิชชูที่รองอยู่ลงบนผิวน้ำ รอสักพักทิชชูก็จะอิ่มน้ำแล้วจมลงไป เหลือแต่คลิปหนีบกระดาษลอยอยู่

เอากระดาษทิชชูรองคลิปแล้วเอาไปลอยครับ
สักพักกระดาษทิชชูจะจม เหลือแต่คลิปลอยอยู่

อีกวิธีหนึ่งก็คือเสียสละคลิปหนีบกระดาษหนึ่งตัว เอามางอให้เป็นรูปตัว L เอามือเราจับด้านบนของตัว L แล้วใช้ด้านล่างของตัว L รองคลิปหนีบกระดาษอีกตัวไว้แล้วก็ค่อยๆเอาคลิปไปวางที่ผิวน้ำ พอวางได้ เราก็ค่อยขยับตัว L ออกเหลือแต่คลิปลอยอยู่

ใช้คลิปที่เรางอเป็นรูปตัว L ขนย้ายคลิปอื่นๆมาวางไว้บนผิวน้ำครับ
พอคลิปลอยน้ำได้ เราก็เอาคลิปตัว L หนีออกไป

พออธิบายวิธีเล่นทั้งสามแบบเด็กๆก็แยกย้ายกันทดลองเล่นเองครับ:

แรงตึงผิวเกิดจากการที่โมเลกุลของน้ำ(และของเหลวอื่นๆ) อยากจะอยู่ใกล้ๆกันไว้ ไม่อยากแยกจากกัน ทำให้ดึงตัวเข้าหากันให้มีพื้นที่ผิวน้อยๆ หรือพอมีอะไรมากดที่ผิว น้ำก็ไม่อยากแยกออกจากกันจึงมีแรงยกของที่มากด แต่ถ้าแรงกดมากเกินไปผิวของน้ำก็รับน้ำหนักไม่ไหวเหมือนกัน

เรามีสารเคมีที่ลดแรงตึงผิวของน้ำได้ ที่เรารู้จักกันดีก็คือสบู่ ผมซักฟอก และน้ำยาล้างจานนั่นเอง โมเลกุลของสารพวกนี้จะเป็นแท่งยาวๆที่ด้านหนึ่งชอบจับกับน้ำ อีกด้านหนึ่งชอบจับกับน้ำมัน มันจึงใช้ล้างจานมันๆได้ดีเพราะด้านที่ชอบจับน้ำมันจะไปล้อมโมเลกุลน้ำมันไว้ แล้วพอเราเอาน้ำราด ด้านที่ชอบจับกับน้ำก็จะติดกับน้ำหลุดจากจานไป  นอกจากนี้เมื่อสารพวกนี้ละลายเข้าไปในน้ำแล้วโมเลกุลของมันจะไปจับโมเลกุลน้ำ ทำให้โมเลกุลน้ำจับมือกับโมเลกุลน้ำอื่นๆยากขึ้น แรงตึงผิวของน้ำจึงลดลง

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้เล่นกับลมสองอย่างครับ อย่างแรกคือเป่าลมอย่างไรให้ได้ปริมาณลมมากๆ:

กระแสลมความเร็วสูงจะดึงเอาลมรอบๆให้วิ่งตามมาด้วย หลักการนี้ใช้ประโยชน์ได้ในสถานการณ์ที่เราต้องการเป่าลมเข้าไปในห้องเยอะๆ (เช่นเวลาไล่ควัน หรือกลิ่นเหม็นๆ) แทนที่เราจะเอาพัดลมไปจ่อติดกับประตูหรือหน้าต่างเลย เราควรเว้นระยะสักหน่อย (เช่นสักหนึ่งฟุตถึงไม่กี่เมตร) เพื่อให้กระแสลมจากพัดลมดึงเอาอากาศรอบๆให้วิ่งเข้ามาร่วมวงด้วย

การเล่นอย่างที่สองคือพ่นสเปรย์ด้วยหลอดกาแฟสองหลอด:

เราอาศัยหลักการที่ว่าในแต่ละสายลม ส่วนไหนที่ลมวิ่งเร็ว ความดันอากาศแถวนั้นจะลดลง (ส่วนหนึ่งของหลักการเบอร์นูลลี) เมื่อเราเป่าลมจากหลอดออกมาเป็นสายลมแล้วปิดบังบางส่วนของหลอดเพื่อบังคับให้ลมวิ่งเร็วขึ้น ความดันอากาศแถวนั้นก็จะลดลง สามารถดึงน้ำจากด้านล่างขึ้นมาได้

พอเด็กๆรู้วิธีแล้วก็แยกย้ายกันเล่นกันครับ:

สำหรับอนุบาลสามผมก็ให้เล่นหยดน้ำบนเหรียญและลอยคลิปบนน้ำครับ:

Leave a Reply

Your email address will not be published.

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