วิทย์ประถม: รู้จักคานดีดคานงัด

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายกลสลับตัว วันนี้ผมสอนให้เด็กๆรู้จักการคานดีดคานงัดช่วยทุ่นแรงหรือเพิ่มความเร็ว

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลสลับตัว:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

จากนั้นเราทำกิจกรรมให้เด็กๆรู้จักคานดีดคานงัดกันครับ

ผมเอาท่ออลูมิเนียมแข็งๆมาพาดกับพนักพิงเก้าอี้ เมื่อเราขยับปลายด้านหนึ่งขึ้นลง ปลายอีกข้างก็จะขยับลงขึ้นในทิศทางตรงข้าม (เช่นถ้าเรากดปลายข้างหนึ่งลง ปลายด้านตรงข้ามก็จะยกขึ้น) บอกให้เด็กๆเปรียบเทียบกับไม้กระดกที่เคยเล่นกัน:

ให้เด็กๆสังเกตว่าเราสามารถขยับของหนักๆได้ง่ายขึ้นถ้าปลายที่เราจับห่างจากพนักเก้าอี้ที่ทำหน้าที่เป็นจุดหมุนมากกว่าระยะทางจากจุดหมุนไปยังของหนัก แต่ระยะทางที่เราต้องออกแรงก็จะมากกว่าระยะทางที่ของหนักเคลื่อนที่ด้วย:

ในทางกลับกัน ถ้าปลายที่เราจับอยู่ใกล้จุดหมุนมากกว่า เราต้องออกแรงมากขึ้น แต่ระยะทางที่เราต้องออกแรงจะน้อยกว่าระยะทางที่ของหนักเคลื่อนที่:

หลักการของคานนี้สามารถใช้ทุ่นแรงคือให้เราออกแรงน้อยๆไปขยับของหนักๆช้าๆก็ได้ หรือใช้เพิ่มความเร็วคือออกแรงมากไปขยับของให้เร็วกว่ามือเราก็ได้

คานแบ่งได้เป็นสามแบบขึ้นกับว่าในจุดทั้งสามที่ประกอบด้วยจุดหมุน จุดที่เราออกแรง และจุดที่มีของหนัก จุดใดอยู่ระหว่างสองจุดที่เหลือ:

ภาพจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Lever เรื่องคาน, Fulcrum = จุดหมุน, Effort = แรงที่เราออก, Resistance load = ของหนักที่เราต้องการขยับ

สิ่งของรอบๆตัวมากมายใช้หลักการคาน เช่น กรรไกร, คีม, ที่ตัดเล็บ, ค้อนถอนตะปู, ไม้พายเรือ, ตะเกียบ, ฯลฯ หรือแม้แต่ในร่างกายเราก็ใช้คานหลายแห่งดังในรูปครับ:

ภาพจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Lever เรื่องคาน, Fulcrum = จุดหมุน, Effort = แรงที่เราออก, Resistance load = ของหนักที่เราต้องการขยับ

เด็กๆใช้คานงัดให้ผมขยับตัวด้วยครับ:

วิทย์ประถม: ค้อนเป็นเครื่องทุ่นแรง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายกลคนตัวขาด วันนี้ผมสอนให้เด็กๆรู้จักการใช้ค้อนหงอนถอนตะปูซึ่งเป็นหลักการทุ่นแรงแบบคานแบบหนึ่ง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลคนตัวขาด:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

จากนั้นผมก็สาธิตวิธีการตอกตะปูเข้าไปในไม้ให้ดู ให้เด็กๆพยายามดึงตะปูออกด้วยมือเปล่าซึ่งเด็กๆก็ไม่สามารถดึงออกได้ แล้วผมก็สาธิตการถอนตะปูโดยใช้ค้อนงัดออก

ผมอธิบายให้เด็กๆฟังว่าการงัดตะปูด้วยค้อนเป็นตัวอย่างหนึ่งของเครื่องทุ่นแรงที่เรียกว่าคาน โดยหลักการก็คือเราต้องมีแท่งอะไรแข็งๆที่ขยับรอบๆจุดๆหนึ่งที่เรียกว่าจุดหมุน โดยที่เราจะจับแท่งนี้สักตำแหน่งแล้วออกแรง โดยที่สิ่งที่เราพยายามถอนหรือยกจะติดกับคานอีกตำแหน่งหนึ่ง ถ้าระยะทางจากมือเราไปยังจุดหมุนยาวกว่าระยะจากสิ่งที่เราจะถอนหรือยกไปยังจุดหมุน คานก็จะผ่อนแรงเราให้เราใช้แรงน้อยลง

เช่นในรูปข้างบน ระยะทางจากตะปูที่เราจะถอนไปยังจุดหมุน น้อยกว่าระยะทางจากจุดหมุนไปที่มือเราจับด้ามค้อนประมาณสิบเท่า ค้อนก็ทำหน้าที่ผ่อนแรงเราไปสิบเท่าทำให้เรางัดตะปูออกมาโดยไม่ยากเท่าไร

การผ่อนแรงนี้ไม่ได้มาฟรีๆ เราออกแรงน้อยลงก็จริง แต่ต้องขยับเป็นระยะทางมากขึ้นเพื่อแลกกับการผ่อนแรง

จากนั้นเด็กๆก็แยกย้ายกันหัดใช้ค้อนเองครับ (กดเข้าไปดูได้ครับ):

วิทย์ประถม: หาทางเอาน้ำออกจากขวดเร็วๆ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายเสกคนให้ลอย เราคุยต่อเนื่องจากสัปดาห์ที่แล้วที่เราทำหอคอยน้ำ ให้เห็นว่าหลักการนี้ใช้กับขวดและกาละมังก็ได้ จากนั้นเราก็หาทางทำให้น้ำออกจากขวดเร็วๆด้วยวิธีต่างๆ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเสกคนให้ลอย:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

เราคุยต่อเนื่องจากสัปดาห์ที่แล้วที่เราทำหอคอยน้ำกัน ให้เห็นว่าด้วยหลักการเดียวกันเราสามารถใช้ภาชนะหลากชนิดต่างๆใส่น้ำแล้วไปคว่ำในน้ำ น้ำก็จะค้างอยู่ในภาชนะนั้นๆในระดับสูงๆได้ (จะใส่น้ำได้สูงสุดประมาณ 10 เมตรก่อนที่แรงดันอากาศภายนอกจะไม่สามารถรับน้ำหนักน้ำได้)

เด็กๆได้สังเกตว่าถ้าจะให้น้ำไหลออกมา เราต้องเติมอากาศเข้าไปในภาชนะ เราจึงพยายามหาทางทำให้อากาศไหลเข้าไปในภาชนะให้เร็วๆ เราทดลองกับขวดพลาสติกขนาด 1.5 ลิตรโดยใส่น้ำให้เต็มแล้วเทออก, แกว่งให้น้ำวน, และเป่าอากาศเข้าไป พบว่าถ้าเทออกตรงๆ น้ำและอากาศมักจะแย่งที่กันตรงปากขวดทำให้ต้องผลัดกันเคลื่อนที่ น้ำออกได้ช้า, ถ้าแกว่งขวดให้น้ำวนเป็นเกลียว น้ำจะออกมาตามขอบของปากขวด และอากาศวิ่งขึ้นไปตรงกลาง ไม่แย่งกัน น้ำออกได้เร็วขึ้น, และถ้าเป่าอากาศเข้าไปเร็วพอ จะเป็นวิธีไล่น้ำออกจากขวดได้เร็วที่สุด

อันนี้เป็นคลิปจากกิจกรรมในอดีตครับ:

ส่วนคลิปเหล่านี้เป็นคลิปจากกิจกรรมปัจจุบันที่เด็กๆหัดไล่น้ำออกจากขวดกัน:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมแนะนำให้เด็กลองไปทำการทดลองน้ำไหลเรียบออกจากลูกโป่งตามคลิปนี้ที่บ้านระหว่างปิดเทอมด้วยครับ:

สามารถดูคำอธิบายและวิธีทำที่ เจาะลูกโป่งดู LAMINAR FLOW นะครับ

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)