วิทย์ประถม: ลำโพงทำงานอย่างไร, ความถี่การสั่นสะเทือน=เสียงสูงเสียงต่ำ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เราหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล แล้วเรียนเรื่องเสียงและการสั่นสะเทือนกันต่อ ดูว่าลำโพงทำงานอย่างไร เห็นความถี่ของการสั่นของลำโพงและเสียงสูงเสียงต่ำ เห็นว่าความถี่การสั่นบางความถี่ที่พอดีจะทำให้เกิดการสั่นมากๆของสิ่งต่างๆเช่นโต๊ะไม้ที่วางลำโพง หรือของเล็กๆที่วางบนลำโพง (ซึ่งคือ resonance นั่นเอง) เปรียบเทียบกับการผลักชิงช้าอย่างไรให้แกว่งมากๆ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ โดยดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อจากนั้นผมก็เอาลำโพงมาให้เด็กๆดูครับ

ลำโพงทำงานโดยมีแผ่นกระดาษหรือพลาสติกบางๆติดอยู่กับขดลวดที่ถูกล้อมรอบด้วยแม่เหล็ก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าวิ่งเข้าขดลวดก็จะทำให้ขดลวดเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดการผลักและดูดกับแม่เหล็กทำให้ขดลวดและแผ่นกระดาษหรือพลาสติกบางๆขยับตัว ดันอากาศออกมาเป็นคลื่นเสียง ลำโพงเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวที่ทำให้เกิดการสั่นของอากาศที่เป็นเสียงนั่นเอง

บน YouTube มีวิดีโออธิบายละเอียดโดยผ่าดูข้างในครับ:

ส่วนไมโครโฟนเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานในทางกลับกัน คือเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนการเคลื่อนไหวจากคลื่นเสียงให้กลายเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในทางหลักการแล้วเราสามารถมองไมโครโฟนเป็นลำโพงที่เราไม่ได้ป้อนสัญญาณไฟฟ้าเข้าไป แต่มีคลื่นเสียงมากระทบแผ่นกระดาษด้านหน้าทำให้ขดลวดด้านหลังสั่น ขดลวดที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กจะมีกระแสไฟฟ้าวิ่ง เราสามารถเอากระแสไฟฟ้าเหล่านั้นไปใช้ต่อได้ เช่นบันทึกว่าไมโครโฟนรับเสียงอะไรมาบ้าง

เด็กๆได้สังเกตการสั่นสะเทือนของลำโพงที่ความถี่ต่างๆ (ความถี่สร้างด้วยโปรแกรม Sonic by Von Bruno ครับ) ให้รู้จักการสั่นสะเทือนนับเป็นหน่วยเฮิร์ตซ์ (Hz) เท่ากับหนึ่งครั้งต่อวินาที เราจะได้ยินเสียงดังชัดเจนเมื่อการสั่นสะเทือนสั่นในช่วงไม่กี่ร้อย Hz ถึงไม่กี่พัน Hz ซึ่งเป็นเสียงที่สำคัญในการดำรงชีวิตประจำวัน ได้สังเกตว่าความถี่สูงเราจะได้ยินเสียงสูง ความถี่ต่ำจะได้ยินเสียงต่ำ

ได้ดูการสั่นสะเทือนถ่ายด้วยกล้องสโลโมชั่น:

ได้เปรียบเทียบการกระเด้งของเม็ดโฟมเมื่อมีการสั่นสะเทือนความถี่ต่างๆ ถ้าตอนลำโพงสั่นลำโพงเคลื่อนที่ชนเม็ดโฟมตอนมันตกลงมาพอดีก็จะทำให้กระเด้งสูงขึ้น เหมือนกับการผลักชิงช้าที่เหมาะสมให้แกว่งมากขึ้น:

Leave a Reply

Your email address will not be published.

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