อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ
ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ https://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ
(คราวที่แล้วเรื่องชั่งน้ำหนักวัดมวลและการทดลองเกี่ยวกับน้ำอยู่ที่นี่ครับ)
วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องการวัดความยาวและ ตารางธาตุสำหรับเด็กประถม กับการเล่นเกมที่ใช้ความเฉื่อยสำหรับเด็กอนุบาลครับ
ผมเริ่มโดยถามว่าเด็กๆจำเรื่องมวลได้ไหมจากสัปดาห์ที่แล้ว เด็กๆก็พอจำได้ว่ามวลกับน้ำหนักไม่ใช่สิ่งเดียวกัน แต่ของที่มีมวลมากเมื่ออยู่บนพื้นโลกก็จะมีน้ำหนักมาก (โดยที่น้ำหนักก็คือแรงที่โลกดูดมวลนั้นๆ) และของที่มีมวลจะดึงดูดกันด้วยแรงโน้มถ่วง และถ้าไม่มีแรงโน้มถ่วงเราก็จะไม่มีดวงดาวทั้งหลาย และชีวิตแบบที่เราคุ้นเคยก็เกิดขึ้นไม่ได้
วันนี้เรามาหัดให้เด็กๆทำการวัดความยาวด้วยวิธีง่ายๆสามอย่าง คือวัดด้วยไม้บรรทัด วัดด้วยคาลิเปอร์ดิจิตอล และวัดด้วยการเล็งเป็นรูปสามเหลี่ยม (Triangulation, Parallax)
สำหรับการวัดด้วยไม้บรรทัด เราก็เอาหัดอ่านตัวเลขและหน่วยบนไม้บรรทัด สำหรับเด็กเล็กๆที่ยังไม่รู้จักทศนิยม เราก็แค่บอกว่าความยาวอยู่ระหว่างช่วงไหนที่เป็นเลขจำนวนเต็ม เด็กโตคนไหนเข้าใจทศนิยมแล้วก็อ่านเป็นเลขทศนิยมได้เลย สิ่งที่ผมแทรกไว้ให้เด็กฟังก็คือเวลาเราวัดความยาวของอะไรที่เคลื่อนผ่านไม้บรรทัด เราต้องอ่านค่าที่ปลายทั้งสองที่เวลาเดียวกัน ไม่งั้นเราก็ไม่ได้วัดความยาวของวัตถุนั้นๆ หวังว่าในอนาคตเมื่อเด็กรู้เรื่องทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ เขาจะได้ไม่งงและวัดความยาวได้ถูกต้อง
สำหรับของเล็กๆที่ต้องการความละเอียด เราสามารถใช้คาลิเปอร์วัด ความละเอียดสามารถละเอียดระดับ 1/100 ของมิลลิเมตรเลยสำหรับคาลิเปอร์ดีๆ ถ้าตัวถูกๆอย่างที่ผมใช้ ก็คงเชื่อได้ถึงสัก 2/100 มิลลิเมตร ตัวคาลิเปอร์มีสามส่วนที่สามารถวัดขนาดด้านนอก ขนาดด้านใน และความลึก ผมทดลองวัดความหนาของกระดาษสมุดได้ 0.12 มิลลิเมตรแล้วก็เด็กๆดูแสงไฟที่ลอดผ่านฟันของคาลิเปอร์ให้เห็นว่าขนาด 0.12 มิลลิเมตรหรือประมาณ 1/8 มิลลิเมตรหน้าตาเป็นอย่างไร
ผมบอกเด็กๆว่าคาลิเปอร์เดิจิตอลป็นเหมือนของวิเศษสำหรับผม เพราะตอนผมเป็นเด็กของแบบนี้ไม่มี ถ้ามีก็ราคาแพงมากจนหามาเล่นไม่ได้ แต่ของที่วิเศษกว่านี้ยังรอเด็กๆในอนาคตสร้างขึ้น การคิดว่าน่าจะมีสิ่งประดิษฐ์ที่ดีกว่าที่มีอยู่เป็นก้าวแรกของการสร้างของที่ดีๆขึ้นไปอีก หวังว่าเด็กๆจะทำอะไรที่ดีๆขึ้นๆไปในอนาคต
จากนั้นผมก็บอกเด็กว่าถ้าระยะทางที่เราต้องการวัดมันยาวเกินไม้บรรทัดหรือคาลิเปอร์ไปมากๆ จะทำอย่างไร วิธีที่มนุษย์รู้จักมาหลายพันปีแล้วก็คือการวาดรูปสามเหลี่ยม หรือวิธีพาราลแล็กซ์ จากนั้นก็คำนวณระยะทางอัตราส่วนต่างๆของสามเหลี่ยมคล้าย หลักการก็คือเรามองวัตถุที่เราต้องการหาระยะห่างด้วยการมองจากสองจุด แล้วดูว่าการมองจากสองจุดจะต้องหันแนวสายตาเท่าไร อุปกรณ์แบบนี้มีอยู่แล้วในหัวของเรา นั่นก็คือตาสองข้างนั่นเอง ถ้าให้เอานิ้วมาไว้ข้างหน้าแล้วหลับตาซ้ายทีขวาทีจะเห็นว่าเราเห็นนิ้วเราเปลี่ยนไป สมองมีส่วนคำนวณประมาณระยะทางสำหรับภาพที่ได้จากตาทั้งสองโดยอัตโนมัติ
ถ้าวัตถุอยู่ไกลมากๆ ระยะห่างระหว่างตาของเราจะห่างไม่พอในการประมาณระยะห่าง เราจึงต้องอาศัยเครื่องมือช่วย คือทำท่อหรือกล้องส่องทางไกลสองอัน วางให้ห่างกันในระยะหนึ่งที่เรารู้แน่นอน แล้วเราก็มองวัตถุผ่านท่อหรือกล้อง แล้วดูว่าแนวของท่อหรือกล้องทำมุมอะไรกัน แล้วเราก็สามารถคำนวณระยะห่างได้เพราะมุมจะบอกเราได้ว่าระยะห่างไปถึงวัตถุเป็นกี่เท่าของระยะห่างระหว่างท่อหรือกล้อง สูตรคำนวณนี้เด็กๆยังไม่ต้องรู้แต่สามารถหาได้ในอนาคตจากลิงค์ข้างบน หรือเมื่อเรียนตรีโกณมิติก็จะรู้ได้เองถ้าเข้าใจ
เราสามารถทำแบบจำลองง่ายๆเพื่อดูหลักการนี้ได้โดยเอาหลอดกาแฟสองอันมาติดกับเก้าอี้ อันหนึ่งติดให้แน่นไม่ขยับที่ด้านหนึ่งของเก้าอี้ อีกหลอดติดไว้หลวมๆด้วยเทปกาว วิธีใช้ก็คือมองผ่านหลอดแรกให้เห็นวัตถุก่อนด้วยการขยับเก้าอี้ไปมา จากนั้นก็บิดหลอดอีกอันจนเราเห็นวัตถุ เราจะเห็นได้ว่าถ้าวัตถุอยู่ไกลเราก็บิดหลอดน้อย ถ้าอยู่ใกล้เราก็บิดหลอดมาก
จากนั้นผมก็ให้เด็กๆหัดวัดนู่นวัดนี่ไปตามใจชอบ เราพบว่ากระดาษ A4 80 กรัมหนา 0.11 มิลลิเมตร ดังนั้นความหนาแน่นของมันก็จะประมาณ 80 กรัม/(1 ตารางเมตร x 0.11 มิลลิเมตร) หรือประมาณ 730 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร หรือหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
หลังจากเด็กๆทดลองวัดกันเสร็จแล้ว ผมก็เปิด iPad Apps เรื่อง The Elements โดย Theodore Gray ให้ดู ต้องขอบคุณน้องๆที่ทำงานบริษัทเอเทรียมที่ซื้อสายต่อ HDMI สำหรับ iPad ให้เป็นของขวัญปีใหม่ ทำให้เด็กๆได้ดูของดีๆบนจอใหญ่ๆ
ผมบอกเด็กๆว่าวัตถุทั้งหลายที่เรารู้จักมีส่วนประกอบเป็นธาตุต่างๆ เรารู้จักธาตุต่างๆร้อยกว่าธาตุแล้ว ส่วนประกอบของร่างกายของเราก็มาจากธาตุต่างๆเหล่านี้ มากบ้างน้อยบ้าง วันนี้เราได้ดูธาตุสองตัวแรกคือ ไฮโดรเจน กับฮีเลียม ซึ่งแม้จะเบา แต่ก็มีปริมาณมากจนรวมกันเป็น 98% (ไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม 23%) ของมวลธาตุทั้งหมดในจักรวาล โดยที่ส่วนใหญ่จะอยู่ในดาวฤกษ์ทั้งหลาย
ดวงอาทิตย์ของเราเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมด้วยปฏิกริยาปรมาณูแบบฟิวชั่น ในทุกๆวินาทีไฮโดรเจน 600 ล้านตันจะเปลี่ยนเป็นฮีเลียม 594 ล้านตัน มวลที่หายไป 4 ล้านตันเปลี่ยนร่างเป็นพลังงานตามสมการ E = mc2 (E คือพลังงาน m คือมวล c คือความเร็วแสงในสูญญากาศ) ทำให้ดวงอาทิตย์มีความร้อนและเปล่งแสงสว่างอยู่ได้ต่อเนื่องเป็นเวลากว่าห้าพันล้านปีแล้ว
ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ ถ้าเราใส่ลูกโป่งลูกโป่งก็จะลอย แต่ถ้าถูกประกายไฟก็จะติดไฟ ในสมัยก่อนเรือเหาะเคยใช้ไฮโดรเจนแต่หลังจากเกิดอุบัติเหตุติดไฟแล้วเรือเหาะตก เราก็ใช้ฮีเลียมแทนเพราะมันไม่ติดไฟ
สำหรับฮีเลียมผมให้เด็กๆดูว่าเวลาคนหายใจเอาฮีเลียมเข้าไปแล้วพูดเสียงจะตลก เพราะฮีเลียมเบากว่าอากาศทำให้เสียงเดินทางผ่านได้เร็วกว่าผ่านอากาศ การสั่นของกล่องเสียงที่ทำให้เกิดเสียงที่สูงๆจะได้รับการขยายและส่งผ่านได้มากกว่าเสียงต่ำๆ ที่เด็กๆควรจำไว้ก็คือถ้าเราหายใจเอาแต่ฮีเลียมเข้าไปมากๆเราอาจจะตายได้เพราะขาดอากาศ เนื่องจากเราต้องการออกซิเจนในการหายใจ ไม่ใช่ฮีเลียม
ในทางกลับกัน ถ้าหายใจเอาก๊าซที่หนักกว่าอากาศเข้าไปเสียงจะต่ำลง ก๊าซที่มีคนทดลองแบบนี้ก็คือซีนอน กับ ซัลเฟอร์เฮ็กซะฟลูออไรด์
อันนี้เป็นคลิปเสียงฮีเลียมและซัลเฟอร์เฮ็กซะฟลูออไรด์ครับ:
ดูภาพสมุดจดของเด็กๆที่อัลบัมเต็มนะครับ
สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมให้เด็กๆเล่นเกมที่อาศัยความเฉื่อย โดยเอาเหรียญมาวางบนแผ่นกระดาษแข็งที่พาดไว้บนแก้ว แล้วให้เด็กดีดหรือดึงกระดาษออกเร็วๆในแนวราบ เหรียญมีความเฉื่อยไม่อยากเคลื่อนที่ไปไหนเลยไม่กระเด็นไปตามกระดาษ แต่ลอยอยู่เหนือแก้วน้ำแล้วก็ตกลงไปในแก้ว เด็กๆดีดกันไม่ค่อยได้ยกเว้นบางคน แต่ส่วนใหญ่ดึงได้ครับ
