ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลคนหายตัว แล้วเราก็คุยกันต่อจากคราวที่แล้วที่เราเก็บพลังงานในหนังยางและไม้เสียบลูกชิ้น คราวนี้เราเก็บพลังงานในความสูง (พลังงานศักย์โน้มถ่วง) ให้เด็กๆสังเกตว่าของตกแล้วความเร็วเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เล่าเรื่องอุกกาบาตที่ทำให้ไดโนเสาร์สูญพันธุ์เพราะมันตกเข้าสู่โลกด้วยความเร็วสูงมากๆ เล่าให้เด็กๆประถมปลายฟังว่าดาวทุกดวงตกเข้าหากันด้วยแรงโน้มถ่วง แต่เพราะส่วนใหญ่ความเร็วพอเหมาะจึงไม่ได้ชนกันแต่เป็นวงโคจรต่างๆแทน จากนั้นเราก็เล่นของเล่นปล่อยลูกแก้วจากที่สูงใส่เป้ากัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นมายากลคนหายตัว:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

กิจกรรมสองครั้งที่แล้วเราคุยกันเรื่องเก็บพลังงานไว้ในหนังยาง และเก็บไว้ในไม้เสียบลูกชิ้น คราวนี้เราจะเก็บพลังงานไว้ในความสูงบ้าง

คราวนี้แทนที่เราจะใช้แรงของเราไปยืดหนังยาง หรือทำให้ไม้เสียบลูกชิ้นงอ เราใช้แรงยกของไปที่สูงๆแทน เมื่อเราปล่อยมือ ของที่เรายกไว้สูงๆก็จะตกสู่พื้นโลก โดยความเร็วเพิ่มขึ้นเรื่อยๆด้วย

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าเวลามีของตกจากที่สูง มันจะตกเร็วขึ้นเรื่อยๆเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก แต่ขณะเดียวกันยิ่งมันตกเร็วเท่าไร แรงต้านอากาศก็จะเพิ่มขึ้นตาม ทำให้ของแต่ละอย่างตกลงมาด้วยความเร็วต่างกันขึ้นอยู่กับรูปร่างความสามารถในการแหวกอากาศและความหนาแน่นของมัน ความเร็วสูงสุดที่ของแต่ละชิ้นที่จะตกลงมาได้เรียกว่า Terminal Velocity สำหรับคนที่กระโดดมาจากเครื่องบินแต่ร่มไม่กางความเร็วสูงสุดจะประมาณ 200-300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (ขึ้นกับว่ากางแขนขาเพื่อต้านลมหรือเปล่า)  แม้ว่าความเร็วการตกจะเร็วแบบนั้น แต่ก็มีคนรอดชีวิตหลายคนด้วยความโชคดีต่างๆเช่นตกโดนต้นไม้อ่อน ตกโดนสายไฟ ตกลงน้ำ

มีเด็กถามขึ้นมาว่าของในอวกาศมันไม่ตกใช่ไหม ผมเลยเล่าให้ฟังว่าจริงๆแล้วดาวทุกดวงดึงดูดกันด้วยแรงโน้มถ่วง มันจึงตกเข้าหากัน แต่เนื่องจากความเร็วแนวเฉียงๆมีขนาดเหมาะสม ทำให้มันตกเข้าหากันแต่ไม่ชนกัน กลายเป็นการเคลื่อนที่เป็นวงโคจรไปเรื่อยๆ ดวงจันทร์ก็ตกเข้าสู่โลกแต่ความเร็วในแนวเฉียงๆเหมาะสมทำให้มันโคจรรอบโลก โลกก็ตกเข้าสู่ดวงอาทิตย์แต่ความเร็วในแนวเฉียงๆเหมาะสมทำให้โคจรรอบดวงอาทิตย์ เป็นต้น (สำหรับนักเรียนมัธยมปลายหรือมหาวิทยาลัย ควรไปศึกษาเรื่อง barycenter เพื่อความเข้าใจเพิ่มเติมนะครับ)

อุกกาบาตก็เป็นวัตถุที่ถูกโลกดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วงเหมือนกัน แต่ความเร็วแนวเฉียงๆไม่เพียงพอ มันจึงตกเข้าสู่ผิวโลก ยกตัวอย่างเช่นอุกกาบาตที่ตกลงมาบนโลกเมื่อ 65 ล้านปีก่อนแล้วทำให้สิ่งมีชีวิตประมาณ 70% รวมทั้งไดโนเสาร์สูญพันธุ์ไปก็มีขนาดประมาณ 10 กิโลเมตร และตกใส่โลกด้วยความเร็วสูงมากๆ อุกกาบาตทำความเสียหายได้มากมายก็เพราะความเร็วของมัน อุกกาบาตที่มีขนาดใหญ่พอจนอากาศต้านให้ช้าไม่ค่อยได้ และตกมาจากระยะไกลๆ (เช่นไกลกว่าดวงจันทร์ขึ้นไป) เวลาตกลงถึงผิวโลกจะมีความเร็วอย่างน้อย 11 กิโลเมตรต่อวินาที หรืออย่างน้อยประมาณ 40,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (เร็วกว่าเสียง 30 เท่า, เร็วกว่ากระสุนปืนพก 30 เท่า, เร็วกว่าเครื่องบินโดยสารสามสิบกว่าเท่า, เร็วกว่ากระสุนปืนไรเฟิลประมาณสิบเท่า) ความเร็วนี้เกิดจากแรงโน้มถ่วงของโลกที่ดึงดูดอุกกาบาตเข้ามา ถ้าอุกกาบาตมีความเร็วเดิมพุ่งเข้าหาโลกอยู่แล้ว ความเร็วที่ตกสู่โลกก็จะยิ่งมากขึ้นไปอีก

พอเล่าเสร็จเราก็เอาหลักการนี้มาเล่นกัน เอาสายพลาสติกใสมาสมมุติว่าเป็นราง เอาลูกแก้วมาสมมุติว่าเป็นรถไฟ แล้วปล่อยลูกแก้วในสายพลาสติกจากที่สูงๆ เด็กๆสังเกตว่าลูกแก้วจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นเมื่อตกลงสู่ที่ต่ำ เป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นพลังงานจลน์ (ผมเคยบันทึกคำอธิบายที่ละเอียดขึ้นอยู่ที่ “จำลอง “รถไฟเหาะ” การเปลี่ยนรูปพลังงานระหว่างศักย์และจลน์” ครับ) แต่การเล่นคราวนี้เรามีกระป๋องอลูมิเนียมตั้งเป็นเป้าให้เด็กๆเล็งกันเพื่อความสนุกสนานกันด้วย

คลิปนี้มาจากกิจกรรมในอดีตครับ:

ส่วนบรรยากาศกิจกรรมวันนี้เป็นอย่างนี้ครับ สนุกสนานกันดี: