วิทย์ประถม: สังเกตความถี่ธรรมชาติ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆได้สังเกตความถี่ธรรมชาติของสิ่งต่างๆรอบตัว เห็นการใช้โปรแกรม Audacity อัดคลื่นเสียงและวัดความถี่การสั่น

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ โดยดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย อันนี้เรื่องคนที่ตัวหายตัวไป:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าวัตถุต่างๆมีความถี่เฉพาะเจาะจงเมื่อเราไปเคาะ บิด หรือดีดเรียกว่าความถี่ธรรมชาติ ความถี่ธรรมชาติของวัตถุแต่ละชิ้นจะมีหลายความถี่ และขึ้นอยู่กับรูปทรง ขนาด วิธีที่เราจับมัน และประเภทวัสดุ ถ้าเรากระตุ้นมันด้วยความถี่ธรรมชาติเหล่านั้นมันจะสั่นตามแรงๆจากปรากฏการณ์สั่นพ้องหรือกำทอน (resonance)

เราคุยทบทวนกันว่าเสียงคืออะไรและเราได้ยินอย่างไร (เนื้อหาแบบใน วิทย์ประถม: เสียง กล่องเสียง หู และปี่หลอด) เราไม่เห็นคลื่นเสียงในอากาศแต่เราบันทึกมันด้วยไมโครโฟนแล้วเก็บไว้ในคอมพิวเตอร์เพื่อเอามาศึกษาทีหลังได้ เราใช้โปรแกรม Audacity เราจะเห็นกราฟความดันอากาศที่ไม่โครโฟนวัดที่เวลาต่างๆ ถ้าเราซูมเข้าไปจะเห็นเป็นคลื่น พบว่าคลื่นเสียงมีการสั่นสะเทือนเป็นร้อยเป็นพันครั้งต่อวินาที

เราทดลองอัดเสียงจากดีดกีต้าร์ เคาะขันทองเหลือง เสียงจากลำคอ ถูแก้วไวน์ แล้วใช้โปรแกรม Audacity ใช้เมนู Analyze/Plot Spectrums… เพื่อวัดดูว่ามีความถีธรรมชาติอะไรบ้าง ความถี่มากขึ้นหรือน้อยลงขึ้นกับรูปร่างขนาดสิ่งต่างๆอย่างไร

วัดความถี่ธรรมชาติของสายกีต้าร์เส้นใหญ่สุดด้วยโปรแกรม Audacity

จากนั้นเด็กก็ได้เล่นแก้วกำทอนหรือ Glass Harp โดยเอานิ้วเปียกๆลูบปากแก้วไปมา แก้วที่เราใช้ควรเป็นแก้วที่ขอบแก้วไม่หนามากนัก แก้วไวน์หรือแก้วปากกว้างๆจะทำให้มีเสียงดังได้ง่าย สาเหตุที่แก้วส่งเสียงดังก็คือเวลาที่เราเอานิ้วเปียกๆลูบปากแก้ว นิ้วเราจะเสียดสีบนปากแก้ว ทำให้ปากแก้วสั่น (เปรียบเสมือนการสีซอที่นิ้วเราเหมือนคันซอและปากแก้วเหมือนสายซอ) การสั่นบางความถี่จะตรงกับความถี่ที่แก้วจะสั่นโดยธรรมชาติ เกิดการกำทอนทำให้ปากแก้วสั่นมากขึ้น กระทบอากาศรอบๆเป็นคลื่นเสียงให้เราได้ยิน ถ้าเราใส่น้ำในแก้ว ความถี่ที่แก้ว+น้ำจะเกิดการกำทอนก็จะเปลี่ยนไป ใส่น้ำมากความถี่ก็ต่ำลง ทำให้เสียงต่ำลง ถ้าใส่น้ำน้อยความถี่จะสูงกว่าทำให้มีเสียงสูงกว่า

หน้าตาจะประมาณนี้ครับ:

วัดความถี่ธรรมชาติของแก้วกำทอนด้วยโปรแกรม Audacity

เด็กๆได้ดูนักดนตรีที่เล่นเพลงด้วยแก้วเหล่านี้ด้วยครับ:

Leave a Reply

Your email address will not be published.

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