ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปกระสุนเจาะเกราะสำหรับรถถัง เห็นประเภทใหญ่ๆสองประเภทคือแบบใช้พลังงานจลน์ของลูกดอกโลหะแข็งที่วิ่งเร็วมากๆ (1-2 กิโลเมตร/วินาที) และอีกแบบคือแบบหัวระเบิดที่โฟกัสโลหะให้เหลวและร้อนแล้วพุ่งเป็นลำเล็กๆละลายเกราะเข้าไป เด็กประถมปลายได้พยายามเดาว่าจะป้องกันกระสุนแบบหัวระเบิดอย่างไร และได้รู้จักเกราะระเบิด (reactive armor) ที่ป้องกันกระสุนหัวระเบิดได้ เด็กๆได้เริ่มเรียนรู้เรื่องการสั่นโดยสังเกตจากลวดเกาหัวและก้านลูกโป่งถ่วงดินน้ำมัน เด็กอนุบาลสามได้เล่นรถไฟเหาะจำลองทำจากลูกแก้วและท่อพลาสติก

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “เรียนรู้จากคลิปรถถัง เคลื่อนที่เป็นวงกลม พื้นที่สัมผัส ของเล่นรถไฟเหาะ” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถม ผมให้ดูคลิปกระสุนรถถังเจาะเกราะสองแบบครับ (สัปดาห์ที่แล้วเด็กๆบอกว่าอยากเห็น)  แบบแรกเรียกว่าหัวเจาะเกราะด้วยพลังงานจลน์ (kinetic energy penetrator)ใช้วัตถุแข็งและความหนาแน่นสูงๆเช่นทังสเตนคาร์ไบด์ (tungsten carbide) หรือยูเรเนียมด้อยสมรรถนะ (depleted uranium, DU) ทำเป็นกระสุนแหลมๆยาวๆ หน้าตาคล้ายๆลูกดอกวิ่งไปด้วยความเร็วสูงมากๆ พุ่งทะลุเกราะต่างๆได้และทำให้เกิดความร้อนสูง เศษโลหะต่างๆจากการกระทบจะติดไฟ แบบที่สองคือแบบหัวระเบิด (high explosive anti tank, HEAT) ที่ระเบิดเมื่อกระทบและดันให้โลหะส่วนหัวของกระสุนหลอมเหลวและโฟกัสเป็นเส้นเล็กๆที่พุ่งทะลุเกราะด้วยความเร็วสูง คลิปเป็นอย่างนี้ครับ:

ผมถามเด็กประถมปลายว่าเราจะป้องกันกระสุนเจาะเกราะอย่างไรดี หลายๆคนบอกว่าทำเกราะให้หนาขึ้น บางคนบอกว่ามีเกราะหลายชั้น ผมเลยให้ดูคลิปเกราะแบบหนึ่งที่ป้องกันกระสุนหัวระเบิดได้ดีมาก:

เกราะแบบนี้เรียกว่า reactive armor ไอเดียคือมีแผ่นเกราะเล็กๆที่เป็นแซนวิชมีระเบิดตรงกลาง เมื่อกระสุนหัวระเบิดมาโดน เกราะจะระเบิดออกดันโลหะความเร็วสูงที่พุ่งมาจากกระสุนทำให้ไม่สามารถเจาะเกราะได้

ผมให้เด็กๆสังเกตกระสุนขนาด 20 มิลลิเมตรทะลุทะลวงแผ่นเหล็กด้วยครับ ให้เด็กๆเดาว่าทะลุกี่แผ่น ทำไมไฟแลบ (เศษโลหะร้อนพอจะติดไฟ) และรูในแผ่นเหล็กแต่ละแผ่นจะต่างกันไหม พอเดาเสร็จก็ดูคลิปที่หยุดไว้เพื่อเฉลยครับ:

หลังจากเด็กๆดูคลิปเสร็จแล้วเราก็เรียนรู้เรื่องการสั่นกันครับ ผมเอาลวดเกาหัวออกมาให้เด็กๆเล่นกัน:

ลวดเกาหัวมีลวดสั้นและลวดยาวอยู่ด้วยกันครับ ให้เด็กๆสังเกตดูว่าเวลาเราดีดให้ลวดยาวสั่นหนึ่งเส้น ลวดยาวอื่นๆจะสั่นตาม ส่วนลวดสั้นจะไม่สั่นตาม ในทางกลับกัน ถ้าเราดีดให้ลวดสั้นสั่นหนึ่งเส้น ลวดสั้นเส้นอื่นๆจะสั่นตามแต่ลวดยาวจะไม่สั่นตาม:

ตัวอย่างการสั่นครับ:

สิ่งต่างๆจะมีความถี่ที่มันสั่นตามธรรมชาติครับ ความถี่ธรรมชาติของลวดยาวและลวดสั้นไม่เท่ากัน เวลาเราดีดให้ลวดยาวสั่น ความถี่ของการสั่นไม่ตรงกับของลวดสั้น ทำให้ลวดสั่นไม่สั่นตาม แต่ลวดยาวเส้นอื่นๆที่มีความถี่ธรรมชาติเหมือนกันจะสั่นตามกัน

ผมถามว่าลวดยาวกับลวดสั้นอันไหนสั่นด้วยความถี่มากกว่ากัน เด็กมองไม่ทัน ผมเลยเอาแท่งพลาสติกก้านลูกโป่งมาถ่วงน้ำหนักด้วยดินน้ำมันให้แกว่งช้าลง แล้วดีดให้สั่นที่ความยาวก้านต่างๆครับ:

เด็กๆเห็นว่าก้านยาวๆจะสั่นที่ความถี่ต่ำกว่าก้านสั้นๆครับ

ผมให้เด็กๆทดลองเอาเส้นด้ายถ่วงดินนำ้มันเป็นลูกตุ้มด้วยครับ ให้เด็กๆสังเกตว่าความยาวเส้นด้ายมีผลกับความถี่ของการแกว่ง เด็กๆเห็นว่าถ้าเส้นด้ายสั้นความถี่การแกว่งจะสูง ถ้าเส้นด้ายยาวความถี่แกว่งจะต่ำครับ พบว่าดินน้ำมันหนักเบาไม่มีผลกับความถี่ครับ แต่ดินน้ำมันเบาจะหยุดสั่นเร็วกว่าดินน้ำมันหนัก

สำหรับเด็กอนุบาลสามทับสอง ผมให้เล่นของเล่นรถไฟเหาะจำลองครับ เอาสายพลาสติกใสมาสมมุติว่าเป็นราง เอาลูกแก้วมาสมมุติว่าเป็นรถไฟ แล้วปล่อยลูกแก้วในสายพลาสติกจากที่สูงๆ เด็กๆสังเกตว่าลูกแก้วจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นเมื่อตกลงสู่ที่ต่ำ (สำหรับเด็กโตๆหน่อยจะอธิบายว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ สำหรับเด็กอนุบาลจะไม่อธิบายอะไรลึกครับ แค่ให้สังเกตว่าของตกลงมาจะมีความเร็ว ผมเคยบันทึกคำอธิบายที่ละเอียดขึ้นอยู่ที่ https://witpoko.com/?p=2465 ครับ)

ตัวอย่างวิธีเล่นครับ:

หลังจากเด็กๆเข้าใจว่าเล่นยังไง ก็แบ่งกลุ่มเล่นกันใหญ่ครับ:

วันนี้ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปเกี่ยวกับรถถังและได้คุยกันเรื่องวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องเช่นทำไมรถถังใช้ตีนตะขาบแทนที่จะเป็นล้อ ปืนเล็งอยู่นิ่งๆได้อย่างไรด้วยไจโรสโคป ฯลฯ เด็กประถมต้นเล่นของเล่นลูกแก้วเคลื่อนที่เป็นวงกลม สังเกตว่าลูกแก้วถ้าไม่มีอะไรไปยุ่งกับมันจะอยู่นิ่งๆหรือเคลื่อนที่ไปตรงๆ ถ้าจะให้วิ่งเป็นวงกลมต้องมีอะไรมาบังคับมัน เด็กประถมปลายได้กดมือกับแผงหมุดแหลมๆดูว่าเวลามีหมุดหลายอันเราจะไม่ค่อยเจ็บ ได้ลุ้นดูผมกดลูกโป่งเข้ากับหมุด เด็กอนุบาลสามได้เล่นของเล่นรถไฟเหาะที่ทำจากท่อสายยางและลูกแก้ว ได้เห็นการเปลี่ยนแปลงความสูง (พลังงานศักย์) เป็นความเร็ว (พลังงานจลน์)

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “เล่นเจาะลูกโป่ง ของเล่นเสือไต่ถัง” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นผมให้เด็กๆดูคลิปนี้ครับ:

การที่รถถังสามารถทำให้ปืนอยู่นิ่งได้ก็เพราะว่ามีระบบชดเชยการขยับตัวของรถ ส่วนหนึ่งก็คือระบบอ้างอิงทิศทางด้วยไจโรสโคป ที่อาศัยหลักการที่ว่าสิ่งที่หมุนอยู่จะหมุนแบบเดิมไปเรื่อยๆถ้าไม่มีอะไรไปบิดมัน แกนหมุนก็คงเดิม ชี้ไปในทิศทางเดิม ทำให้ใช้เป็นแนวอ้างอิงทิศทางได้ (ไจโรสโคปแบบลูกข่างหมุนเป็นการเชื่อมโยงกับของเล่น fidget spinner ที่เด็กได้ทดลองประดิษฐ์กับอาจารย์สิทธิโชค มุกเตียร์สัปดาห์ที่แล้ว  ไจโรสโคปปัจจุบันหลายๆแบบไม่อาศัยลูกข่างหมุนๆแล้ว แต่อาศัยการแทรกสอดของแสงแทน)

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูคลิปรถถังนี้ครับ:

และคลิปรถตักดินที่ใหญ่มากๆ:

ให้เด็กสังเกตสิ่งต่างๆในคลิป

ผมถามเด็กๆว่าเห็นไหมว่ารถพวกนี้ใช้ตีนตะขาบแทนที่จะเป็นล้อกลมๆติดพื้น ให้เด็กๆเดากันว่าเพราะอะไร ในที่สุดเด็กๆก็เข้าใจว่าตีนตะขาบช่วยกระจายน้ำหนักทำให้พื้นยุบลงไปยากกว่าใช้ล้อกดพื่นโดยตรง รถถังที่เราเห็นน้ำหนัก 40-60 ตัน ซึ่งหนักกว่ารถเก๋งเป็น 20-40 เท่าเลยทีเดียว

สำหรับเด็กประถมต้น  ผมสอนให้เล่นของเล่นตระกูลเสือไต่ถังครับ เอาลูกแก้วกลมๆไปใส่ใว้ในกาละมังกลมๆ หรือในขวดกลมๆ แล้วเหวี่ยงๆให้ลูกแก้ววิ่งรอบๆภายในภาชนะ เมื่อหยุดแกว่ง ลูกแก้วก็ยังจะวิ่งไปรอบๆอีกสักพักหนึ่งครับ ถ้าเราหมุนเร็วเกินลูกแก้วจะกระเด็นออกจากกาละมังได้ ให้เด็กๆสังเกตว่าเมื่อลูกแก้วหลุดออกมา มันเคลื่อนที่อย่างไร (วิ่งเป็นเส้นตรงหรือวิ่งโค้งๆ? วิ่งไปทิศทางไหน?) เมื่อลูกแก้ววิ่งเร็วขึ้นมันขึ้นมาสูงกว่าหรือต่ำกว่า ผมเคยบันทึกวิธีเล่นไว้ในอดีตแล้วในคลิปนี้ครับ:

เมื่อเด็กๆรู้วิธีเล่นแล้ว ก็แยกย้ายกันหัดเล่นเองครับ:

สำหรับเด็กประถมปลายผมเอาหมุดแหลมหลายๆอันมาติดกับแผ่นโฟม วางบนตาชั่ง แล้วกดลูกโป่งลงบนหมุดแหลมเหล่านั้นครับ ดูในตาชั่งว่าน้ำหนักกดกี่กิโลแล้ว หมุดหลายอันช่วยกันเฉลี่ยน้ำหนักกดทำให้ไม่ทะลุลูกโป่ง ผมกดลงไป 5 กิโลกรัมลูกโป่งก็ยังไม่แตก (แต่ตาชั่งวัดได้สูงสุดแค่ 5 กิโลกรัมเลยบอกน้ำหนักไม่ได้ครับ)

เด็กๆทดลองเอาฝ่ามือแตะแผงหมุดหลายๆอัน เทียบกับแตะหมุดอันเดียว จะรู้สึกว่าเวลามีหมุดหลายๆอัน จะไม่รู้สึกเจ็บเพราะหมุดช่วยกันแบ่งนำ้หนักไปครับ นอกจากนี้ก็พยายามกดให้ลูกโป่งแตกกันด้วย ก็ไม่สำเร็จเหมือนกัน

ผมถามเด็กๆต่อว่าเรื่องที่เราพึ่งทดลองไปนี่เกี่ยวข้องอะไรกับมีดทื่อๆและมีดคมๆไหม มีเด็กหลายคนเข้าใจครับว่ามีดทื่อๆมีส่วนสัมผัสวัตถุมากกว่ามีดคมๆ เมื่อกดด้วยแรงเท่ากัน มีดทื่อๆจึงไม่ค่อยทะลุผิดวัตถุครับ

(ผมเคยทำกิจกรรมเรื่องล้อรถและสายพานไปเมื่อหลายปีที่แล้ว ในนั้นจะมีคำถามที่น่าถามนำเด็กๆด้วยครับ เผื่อมีคุณครูคุณพ่อคุณแม่สนใจไปประยุกต์ใช้)

ผมแถมให้เด็กๆดูกระสุนปืนใหญ่เจาะเกราะที่ตัวลูกกระสุนเป็นโลหะแข็งแหลมๆหนักๆ (เพื่อให้ทะลุเกราะได้ง่ายขึ้น) และมีครีบให้หมุนๆ (จะได้รักษาทิศทางได้ดีๆเหมือนไจโรสโคป) ด้วยครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามทับหนึ่ง ผมให้เล่นของเล่นรถไฟเหาะจำลองครับ เอาสายพลาสติกใสมาสมมุติว่าเป็นราง เอาลูกแก้วมาสมมุติว่าเป็นรถไฟ แล้วปล่อยลูกแก้วในสายพลาสติกจากที่สูงๆ เด็กๆสังเกตว่าลูกแก้วจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นเมื่อตกลงสู่ที่ต่ำ (สำหรับเด็กโตๆหน่อยจะอธิบายว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ สำหรับเด็กอนุบาลจะไม่อธิบายอะไรลึกครับ แค่ให้สังเกตว่าของตกลงมาจะมีความเร็ว ผมเคยบันทึกคำอธิบายที่ละเอียดขึ้นอยู่ที่ https://witpoko.com/?p=2465 ครับ)

ตัวอย่างวิธีเล่นครับ:

หลังจากเด็กๆเข้าใจว่าเล่นยังไง ก็แบ่งกลุ่มเล่นกันใหญ่ครับ:

อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมต้นได้เข้าใจหลักการปืนใหญ่สูญญากาศ เด็กประถมปลายได้ดูการเพิ่มของประชากรเริ่มตั้งแต่ 100,000 ปีก่อนจนถึงอีก 80 ปีข้างหน้า และได้ดูคลิปเครื่องบินที่ไม่มีปีกแต่ใช้ถังไก่ KFC หมุนๆสร้างแรงยก เด็กทั้งประถมต้นและประถมปลายเห็นการเจาะลูกโป่งด้วยเข็ม 1 เล่มและเข็ม 36 เล่ม ดูว่าแบบไหนเจาะยากกว่า (ใช้แรงกดเยอะกว่ากัน) เด็กอนุบาลสามได้เล่นเสือไต่ถังที่เอาลูกแก้ววิ่งในภาชนะกลมๆ อาศัยการเหวี่ยงให้ลูกแก้ววิ่งตามขอบภาชนะ 

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ลูกโป่งใหญ่ VS. ลูกโป่งเล็ก การแกว่งของลูกตุ้มแม่เหล็ก กลความดันอากาศ” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับประถมต้น ผมวาดรูปขวดและท่อที่ถูกดูดอากาศออกให้อากาศข้างในมีน้อยๆเป็นสุญญากาศ แล้วถามเด็กๆว่าถ้าเปิดขวดหรือท่อแล้วจะเกิดอะไรขึ้น เด็กๆตอบได้ว่าอากาศจากภายนอกจะวิ่งเข้าไป เด็กๆจำการทดลองเรื่องความดันอากาศในอดีตได้ครับ

จากนั้นผมให้เด็กๆดูวิดีโอนี้ครับ เป็นปืนใหญ่สุญญากาศ:

เด็กๆตื่นเต้นที่อากาศที่วิ่งเข้าไปในท่อสุญญากาศสามารถดันกระสุนให้วิ่งไปได้อย่างรวดเร็วแล้วชนแตงโมระเบิดครับ

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมถามเด็กๆว่ามีคนบนโลกประมาณกี่คน เด็กๆเดาว่าแสนล้าน หรือล้านล้านคนครับ ผมเลยถามว่าประเทศไทยมีคนกี่คน เด็กบางคนตอบได้ว่าประมาณ 70 ล้านคน ผมถามต่อว่าจำนวนประเทศในโลกมีกี่ประเทศ เด็กๆเดาว่าประมาณร้อยสองร้อยประเทศ ผมบอกว่าเราเดาจำนวนคนบนโลกว่าจำนวนคนไม่น่าจะถึงแสนล้านนะ เพราะถ้าเดาว่าจำนวนประเทศมี 100-200 ประเทศ และจำนวนคนเฉลี่ยต่อประเทศเป็นหลัก 10-100 ล้านแบบประเทศไทย จำนวนคนบนโลกน่าจะประมาณ 1,000-20,000 ล้านคน แล้วผมก็บอกเด็กๆว่าจำนวนคนบนโลกตอนนี้จะมีประมาณ 7,000 ล้านคนครับ จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูจำนวนคนในประเทศต่างๆจากเว็บ Worldometers พบว่าประเทศไทยอยู่อันดับที่ 20 พอดีครับ:

ผมให้เด็กๆดูวิดีโอนี้เกี่ยวกับการเพิ่มของประชากร และจำนวนประชากรในที่ต่างๆบนโลกครับ:

จำนวนคนพึ่งมาเพิ่มมากๆในร้อยสองร้อยปีที่แล้วนี่เองครับ

จากนั้นผมถามเด็กๆประถมปลายว่าจำได้ไหมเราเคยเล่นถ้วยพลาสติกร่อนเพราะการหมุนของมัน เด็กๆจำได้ ผมเลยให้เด็กๆดูคลิปที่มีคนใช้หลักการเดียวกันสร้างเครื่องบินบังคับที่ไม่มีปีก แต่ใช้ถังไก่ KFC หมุนๆให้เกิดแรงยกครับ:

สำหรับเด็กทั้งประถมต้นและปลาย เราลองกดลูกโป่งด้วยเข็มหนึ่งเล่ม และเข็มหลายๆเล่มครับ พบว่ากดด้วยเข็มหลายๆเล่มแตกยากกว่ามาก เราลองวัดน้ำหนักที่กดโดยเอาเข็มตั้งไว้บนตาชั่ง แล้วเอาลูกโป่งกดทบลงไปแล้วเราก็ดูว่าน้ำหนักกดที่ตาชั่งเท่ากับเท่าไรครับ:

ผมลองให้เด็กเอามือแตะเข็มแทนลูกโป่งด้วยครับ ทุกคนรู้สึกได้ว่าเวลามีเข็มเยอะๆแล้วไม่เจ็บเลย เด็กๆอธิบายได้ว่าเวลามีเข็มเยอะๆมันจะช่วยกันแบ่งน้ำหนักที่กดลงไป แรงกดแต่ละเข็มก็น้อยลง ลูกโป่งเลยแตกยากขึ้นครับ

สำหรับเด็กอนุบาล 3/1 ผมสอนให้เล่นของเล่นตระกูลเสือไต่ถังครับ เอาลูกแก้วกลมๆไปใส่ใว้ในกาละมังกลมๆ หรือในขวดกลมๆ แล้วเหวี่ยงๆให้ลูกแก้ววิ่งรอบๆภายในภาชนะ เมื่อหยุดแกว่ง ลูกแก้วก็ยังจะวิ่งไปรอบๆอีกสักพักหนึ่งครับ ถ้าเราหมุนเร็วเกินลูกแก้วจะกระเด็นออกจากกาละมังได้ ให้เด็กๆสังเกตว่าเมื่อลูกแก้วหลุดออกมา มันเคลื่อนที่อย่างไร (วิ่งเป็นเส้นตรงหรือวิ่งโค้งๆ? วิ่งไปทิศทางไหน?) เมื่อลูกแก้ววิ่งเร็วขึ้นมันขึ้นมาสูงกว่าหรือต่ำกว่า ผมเคยบันทึกวิธีเล่นไว้ในอดีตแล้วในคลิปนี้ครับ:

เมื่อเด็กๆรู้วิธีเล่นแล้ว ก็แยกย้ายกันหัดเล่นเองครับ: