Category Archives: science toy

วิทย์ประถม: แรงลอยตัว, เล่นกับลม, วิทย์อนุบาลสาม: ท่อกระดาษทรงพลัง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมและเด็กอนุบาลสามอนุบาลบ้านพลอยภูมิมาครับ เด็กประถมต้นเล่นกับแรงลอยตัวของน้ำ ประถมปลายเล่นกับลมโดยเป่าเทียนผ่านสิ่งกีดขวาง อนุบาลสามเล่นกับท่อกระดาษทรงพลัง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมประถมอยู่ที่นี่ กิจกรรมอนุบาลสามอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน กลวันนี้คือต่อเชือกที่ถูกตัดเป็นชิ้นๆครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

สำหรับเด็กประถมต้น ผมเอากาละมังใส่น้ำมาแล้วบอกเด็กๆว่าจะลอยลูกแก้วบนน้ำให้ดู (สัปดาห์ที่แล้วเด็กๆสามารถลอยคลิปโลหะหนีบกระดาษบนผิวน้ำได้ด้วยแรงตึงผิว) ผมค่อยๆวางลูกแก้วช้าๆให้เด็กตื่นเต้น แต่วางกี่ครั้งลูกแก้วก็จม แรงตึงผิวไม่พอที่จะรับลูกแก้วให้ลอยไว้ได้ แต่ถ้าเราใช้ตัวช่วยโดยเอาฟอยล์อลูมิเนียมมาปูเป็นแพเราก็จะลอยได้

ผมแจกลูกแก้วและฟอยล์อลูมิเนียมให้เด็กๆพยายามทำแพรูปร่างต่างๆดูว่าใครจะใส่ลูกแก้วได้มากๆโดยไม่จมกันครับ เด็กๆก็แยกย้ายกันเล่นกันง่วนไป

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้เล่นกับลมต่อครับ คราวนี้เราเป่าเทียนให้ดับโดยให้ลมไหลไปตามผิวสิ่งกีดขวางกัน:

เราอาศัยปรากฏการณ์ที่ของไหลเช่นลมหรือน้ำชอบวิ่งไปตามผิวสิ่งกีดขวาง (Coandă effect) เนื่องจากเรามองไม่เห็นสายลม (แม้ว่าจะรู้สึกได้) เราจึงดูสายน้ำแทนครับ มันทำตัวคล้ายๆกัน:

จากนั้นเด็กๆก็แยกย้ายกันทดลองเองครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมให้เล่นท่อกระดาษทรงพลังกันครับ วิธีทำตามคลิปนี้:

เด็กๆได้สังเกตว่าถ้าท่อกระดาษยังตรงๆอยู่ มันจะรับน้ำหนักกดได้เยอะมาก  และยิ่งมีหลายท่อ ก็ยิ่งรับน้ำหนักได้มากขึ้น เพราะมันช่วยกันรับน้ำหนักนั่นเอง

ต่อมาผมเอาแกนกระดาษทิชชู่หลายๆอันมาต่อเป็นฐานแล้วอุ้มเด็กๆให้ไปยืนกันข้างบน เด็กๆสนุกสนานกิ๊วก๊าวกันใหญ่

หลังจากเล่นเสร็จแล้ว ผมอธิบายเพิ่มเติมโดยถามเด็กๆว่าใครรู้บ้างกระดาษทำมาจากอะไร เด็กๆหลายคนก็รู้ว่าทำมาจากไม้ ผมก็เล่าเรื่องคร่าวๆว่าคนเอาต้นไม้ไปย่อยเป็นชิ้นเล็กๆผสมน้ำและสารเคมีกัดสีให้ขาว แล้วเอาลูกกลิ้งมารีดเอาน้ำออก แล้วเราก็ได้กระดาษแผ่นบางๆขาวๆ ผมบอกว่าดังนั้นจริงๆแล้วแผ่นกระดาษก็เหมือนไม้ที่บางมากๆ ถ้าเราเอามาม้วนแน่นๆ มันก็จะแข็งและรับน้ำหนักได้มากครับ

ผมเคยทำคลิปเรื่องนี้ไว้ในช่องเด็กจิ๋ว & ดร. โก้บน YouTube ด้วยครับ เชิญชมนะครับ:

วิทย์ม.ต้น: เผ่าและชาติ, Dunbar’s Number, แนะนำเว็บปัญหาฝึกสมอง, เล่นกับลม (Coanda และ Magnus Effects)

วันนี้เราคุยกันเรื่องเหล่านี้ครับ

1. มนุษย์เป็นสัตว์สังคมอยู่กันเป็นกลุ่ม มีประโยชน์เรื่องแบ่งงานกันทำและการร่วมมือกันเรื่องต่างๆ ขนาดของกลุ่มอาจจะมีประมาณหลักสิบถึงร้อยเมื่อสมัยมนุษย์ยังไม่มีเกษตรกรรม จำนวนคนในกลุ่มอาจถูกจำกัดด้วยความสามารถของสมองในการเก็บข้อมูลรายละเอียดว่าสมาชิกของกลุ่มแต่ละคนเป็นอย่างไร และสมาชิกแต่ละคนมีความสัมพันธ์อย่างไรกับคนอื่นๆ มีนักมนุษยวิทยาชื่อ Robin Dunbar เสนอว่าสมองคนอาจจะมีข้อจำกัดทำนองนี้ทำให้เรารู้จักคนแบบลึกซื้งได้ประมาณอย่างมาก 150 คน (อาจจะประมาณ 100-200) มีคนเรียกตัวเลขนี้ว่า Dunbar’s Number

คลิปสำหรับเด็กๆที่สนใจครับ:

2. เมื่อมนุษย์มีเกษตรกรรม กลุ่มคนขยายใหญ่ขึ้นอย่างมาก กลายเป็นเผ่า หัวเมือง และชาติ สมาชิกไม่รู้จักกันอย่างลึกซึ้งเท่าตอนเป็นกลุ่มเล็กๆ แต่อยู่ด้วยกันด้วยด้วยข้อตกลงร่วมกันเช่น ประเพณี, กฏหมาย, ความรักชาติ, ศาสนา ทำให้รู้สึกเป็นพวกเดียวกัน

3. คนเราในยุคปัจจุบันยังแสดงความรักเผ่าตนเองและเห็นเผ่าอื่นแตกต่างหรือต่ำกว่าเผ่าตน ทำให้เกิดปัญหาต่างๆเช่นเหยียดผิว (racism), ไม่ชอบคนต่างเผ่า/ชาติ (xenophobia), อคติด้านศาสนา ความคิดเหล่านี้อาจเคยมีประโยชน์เมื่อมนุษย์ยังอยู่ในสังคมเล็กๆ และสงครามระหว่างกลุ่มแพร่หลาย แต่ในโลกปัจจุบันที่คนทั้งโลกติดต่อกันได้ง่ายและไม่นิยมสงคราม ความคิดเหล่านี้ก็ล้าสมัยไป

4. ความรักชาติและความคลั่งศาสนาก็มีทั้งประโยชน์และโทษ สมัยที่คนตัดสินเรื่องต่างๆด้วยกำลัง กลุ่มที่รักชาติมากๆหรือคลั่งศาสนามากๆก็จะได้เปรียบ ในยุคที่คนไม่นิยมตัดสินด้วยกำลัง ประโยชน์เหล่านี้ก็ลดลงไป และอาจมีโทษมากขึ้นเพราะทำให้คนสามารถทำเรื่องป่าเถื่อนโดยการอ้างความชอบธรรมว่าทำไปเพราะรักชาติหรือเพราะศาสนาบอกว่าควรทำ

5. ผมแนะนำให้เด็กๆที่สนใจหาหนังสือ Chimpanzee Politics โดย Frans de Waal มาอ่านเพื่อเปิดโลกทัศน์เมื่อมีโอกาสในอนาคต

6. ผมแนะนำเว็บฝึกสมองสำหรับเด็กๆที่สนใจชื่อ Mind Your Decisions ยกตัวอย่างปัญหาเช่น:

7. เวลาที่เหลือเด็กๆเล่นเป่าเทียนตามไปตามผิวสิ่งกีดขวางกันครับ:

เราอาศัยปรากฏการณ์ที่ของไหลเช่นลมหรือน้ำชอบวิ่งไปตามผิวสิ่งกีดขวาง (Coandă effect) เนื่องจากเรามองไม่เห็นสายลม (แม้ว่าจะรู้สึกได้) เราจึงดูสายน้ำแทนครับ มันทำตัวคล้ายๆกัน:

8. ผมมีของเล่นอีกอันให้เด็กๆเล่นกันคือถ้วยบิน มันอาศัยหลักการที่ว่าเวลาลูกบอลหรือทรงกระบอกหมุนๆวิ่งผ่านอากาศ แรงเสียดทานระหว่างอากาศและลูกบอลจะทำให้อากาศด้านหนึ่งเลี้ยวเข้าหาหลังลูกบอลมากกว่าอีกด้านหนึ่ง โดยด้านที่ผิวลูกบอลหมุนไปทางเดียวกับอากาศที่วิ่งผ่านลูกบอล (ก็คือทิศตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลนั่นเอง) จะทำให้อากาศเลี้ยวมากกว่า ทำให้ลูกบอลโดนดึงไปทางนั้นครับ

ลูกบอลหรือทรงกระบอกที่หมุนๆ เมื่อวิ่งผ่านอากาศจะเกิดแรงยกหรือแรงกดขึ้นกับทิศทางการหมุนครับ แรงนี้เรียกว่าแรงแมกนัส (Magnus Force) แรงเกิดจากการเลี้ยงของอากาศที่วิ่งผ่านผิวลูกบอลไม่เท่ากันขึ้นกับว่าโดนด้านไหนของลูกบอลที่หมุนๆอยู่ (ภาพจาก wikipedia)

เราเห็นปรากฎการณ์นี้ในกีฬาหลายๆอย่างเช่นฟุตบอล เทนนิส ปิงปอง เบสบอล หรือกีฬาอะไรก็ตามที่มีลูกบอลหมุนๆวิ่งผ่านอากาศครับ ในปืน BB ยิงกระสุนพลาสติกก็ใช้เทคนิคนี้ให้กระสุนวิ่งหมุนแบบ back-spin ให้ลอยอยู่นานๆ เรียกว่า hop-up ครับ

วิธีประดิษฐ์ก็คือเอาถ้วยพลาสติกสองอันมาติดกันที่ก้นถ้วย แล้วใช้หนังยางดีดออกไปให้หมุนๆ เราสามารถทำให้ถ้วยพุ่งตกลงพื้นเร็วๆหรือให้ถ้วยร่อนอยู่ในอากาศนานๆขึ้นกับว่าเราทำให้หมุนแบบไหน แบบ top-spin หรือ back-spin ครับ ดูวิธีทำในวิดีโอที่เคยบันทึกไว้ในอดีตเลยครับ:

9. นอกจากนี้ผมยังแสดงตัวอย่างประมาณพื้นที่สังเคราะห์แสงถ้าเราไม่ต้องการกินสัตว์หรือพืชด้วยครับ ลองประมาณว่าต้องมีพื้นที่รับแสงเท่าไร สรุปคือต้องพื้นที่มากเกินไปถ้าเราจะดำรงชีวิตแบบขยับไปมาอย่างที่เราเป็นครับ:

10. บรรยากาศกิจกรรมวันนี้ครับ:

เด็กๆเป่าเทียนโดยให้ลมวิ่งไปตามผิวสิ่งกีดขวางกันครับ

Posted by Pongskorn Saipetch on Wednesday, September 30, 2020

วิทย์ประถม: ทำของเล่นร่มชูชีพ, กาลักน้ำแบบเริ่มเอง, วิทย์อนุบาล: กลน้ำไม่หก, น้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมและเด็กอนุบาลสามอนุบาลบ้านพลอยภูมิมาครับ เด็กประถมต้นหัดทำของเล่นร่มชูชีพ ประถมปลายทำกาลักน้ำแบบเริ่มเอง เด็กอนุบาลได้หัดเล่นกลน้ำไม่หกและน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมประถมอยู่ที่นี่ กิจกรรมอนุบาลสามอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน กลวันนี้คือหนีออกจากถังน้ำที่ล็อคไว้ครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อจากนั้นเด็กประถมต้นหัดทำและเล่นของเล่นร่มชูชีพกันครับ วิธีทำดังในคลิปนี้:

พอเด็กๆรู้วิธีทำแล้วก็แยกย้ายกันทำและเล่นเองครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมสอนให้ทำกาลักน้ำแบบเริ่มเองได้ ปกติเมื่อเราใช้กาลักน้ำ (siphon) ดูดน้ำออกจากภาชนะ เราต้องดูดน้ำให้เริ่มไหลก่อน หรือใส่น้ำให้เต็มท่อก่อนไปจุ่มในภาชนะใส่น้ำ แต่ถ้าเราออกแบบท่อให้มีรูปทรงเหมาะสม การจุ่มท่อลงไปตรงๆจะบังคับให้น้ำวิ่งข้ามขอบภาชนะแล้วเริ่มไหลเองได้ วิธีทำดังในคลิปครับ:

กาลักน้ำแบบอื่นๆดูที่ https://youtu.be/AzebFWeQNCM นะครับ

จากนั้นเด็กๆก็ไปประดิษฐ์และเล่นกันเอง:

สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมให้ทดลองหัดเล่นกลน้ำไม่หกจากแก้วและน้ำไม่ผ่านตะแกรงกัน

วิธีทำกลน้ำไม่หกจากแก้วก็คือเอาแก้วใส่น้ำ เอาแผ่นพลาสติกหรือแผ่นโฟมเรียบๆมาปิด แล้วกลับแก้วให้คว่ำลง แผ่นพลาสติกหรือแผ่นโฟมบางๆหรือกระดาษแข็งที่ปิดไว้ก็จะติดอยู่และน้ำก็ไม่หกจากแก้วครับ เด็กพอรู้วิธีทำก็ลองเล่นเอง

สำหรับกลน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง เราเอาตะแกรงร่อนแป้งที่เป็นรูๆมาให้เด็กๆทุกคนดูว่ามีรู เทน้ำใส่ก็ไหลผ่าน เป่าก็มีลมผ่าน แล้วเอาน้ำใส่แก้ว เอาตะแกรงวางข้างบน เอามือหรือแผ่นพลาสติกปิดด้านบนของตะแกรงให้คลุมปากแก้วด้านล่างไว้ แล้วพลิกเร็วๆให้แก้วใส่น้ำคว่ำอยู่ด้านบนตะแกรงแล้วเอามือหรือแผ่นพลาสติกออก เราจะพบว่าน้ำในแก้วไม่ไหลผ่านตะแกรงลงมาครับ ทั้งนี้ก็เพราะน้ำที่ติดกับตะแกรงมีแรงตึงผิวไม่แตกออกเป็นเม็ดน้ำเล็กๆ ทำให้ความดันอากาศภายนอกต้านไว้ไม่ให้น้ำไหลออกมาครับ

กลทั้งสองแบบมีหลักการคล้ายกันที่ว่าอากาศภายนอกแก้วมีความดันมากพอที่จะ รับน้ำหนักน้ำไม่ให้หกออกมาครับ ในกรณีตะแกรงจะใช้แรงตึงผิวของน้ำรับแรงจากความดันอากาศแทนแผ่นพลาสติกในอีกกรณีหนึ่งครับ

พอเด็กๆรู้วิธีทำก็แยกย้ายกันเล่นครับ:

ผมเคยบันทึกกลน้ำไม่ผ่านตะแกรงไว้ในช่องเด็กจิ๋ว & ดร.โก้ด้วยครับ: