Category Archives: education

วิทย์ประถม: เรียนเรื่องสมดุลต่อ, ส้อมสมดุล

วันนี้ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล แล้วได้ทำกิจกรรมเกี่ยวกับสมดุลต่อจากสัปดาห์ที่แล้ว โดยเราได้ทำของเล่นส้อมสมดุลกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้มีกลสั้นๆสี่กล:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ต่อจากนั้นผมสอนเด็กๆให้ทำของเล่นคลาสสิคเรียกว่าส้อมสมดุล วิธีทำคือเอาส้อมสองอันที่มีขนาดและน้ำหนักเท่าๆกันมาจิ้มใส่กัน แล้วเสียบไม้ขีดหรือไม้จิ้มฟันเข้าไปให้ส้อมติดกัน จุดศูนย์ถ่วงของส้อมสองอันกับไม้จิ้มฟันจะอยู่ในแนวไม้จิ้มฟันทำให้เราสามารถเลี้ยงส้อมให้สมดุลอยู่ได้อย่างน่าประหลาดใจ วิธีทำอยู่ในคลิปนี้ครับ:

ในตอนท้ายของคลิปที่เราจุดไฟเผาไม้ขีด สาเหตุที่ไฟดับที่ขอบแก้วไม่ลามไปบนไม้ขีดที่เหลือก็เพราะว่าแก้วรับความร้อนจากไฟไป ทำให้อุณหภูมิลดลงจนไฟดับครับ

หลังจากเด็กๆรู้วิธีทำแล้ว เขาก็ไปหัดทำและเล่นของเล่นใหม่นี้กันครับ:

วิทย์ประถม: เรียนเรื่องสมดุลต่อ, จุดศูนย์ถ่วง

วันนี้ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆได้หัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ได้เรียนเรื่องสมดุลกันต่อ รู้จักหาจุดศูนย์ถ่วงวัตถุที่มีลักษณะเป็นแท่งยาวๆ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้มีกลสั้นๆสี่กล:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

จากนั้นผมให้เด็กๆดูวิดีโอนี้:

พวกเราได้เห็นการจับของมาเรียงกันให้สมดุลทรงตัวอยู่ได้อย่างเยี่ยมยอด ของที่จะถูกยกขึ้นมาผ่านตำแหน่งเดียว (เช่นใช้นิ้วเดียวยก หรือใช้เชือกผูก) โดยที่ของไม่หมุนแล้วตกลงไปนั้น ตำแหน่งที่ถูกยกจะต้องอยู่ในแนวเดียวกันกับจุดศูนย์ถ่วง (Center of Gravity) ของมัน 

ถ้าเราหยิบของมาแล้วจินตนาการว่ามันประกอบด้วยส่วนย่อยชิ้นเล็กๆเต็มไปหมดโดยที่แต่ละชิ้นเล็กๆก็มีน้ำหนักของมัน จุดศูนย์ถ่วงก็คือตำแหน่งเฉลี่ยของส่วนย่อยต่างๆโดยคำนึงถึงน้ำหนักของส่วนย่อยด้วย เช่นถ้าเรามีไม้บรรทัดตรงๆที่มีความกว้างความหนาและความหนาแน่นเท่ากันทั้งอัน จุดศูนย์ถ่วงมันก็อยู่ที่ตรงกลางไม้บรรทัด ถ้ามีลูกบอลหนักสองลูกต่อกันด้วยไม้แข็งเบาๆโดยที่ลูกบอลหนึ่งหนักกว่าอีกลูก จุดศูนย์ถ่วงก็จะอยู่บนเส้นที่ลากผ่านลูกบอลทั้งสอง แต่ใกล้ลูกบอลหนักมากกว่า

วิธีหาจุดศูนย์ถ่วงของอะไรที่มีลักษณะยาวๆก็ทำได้ดังในคลิปครับ:

สังเกตว่ามือที่ห่างจากจุดศูนย์ถ่วงมากกว่าจะมีแรงกดบนมือน้อยกว่า ความฝืดน้อยกว่าทำให้มือนั้นเริ่มขยับก่อน มือทั้งสองจะผลัดกันขยับโดยที่มือที่ห่างจากจุดศูนย์ถ่วงมากกว่าจะเป็นมือที่ขยับ จนในที่สุดมือทั้งสองก็จะไปเจอกันใต้จุดศูนย์ถ่วงครับ

พอเด็กๆรู้วิธีหาจุดศูนย์ถ่วงเพื่อถือของให้สมดุลแล้ว ก็แยกย้ายกันทดลองครับ:

วิทย์ประถม: เริ่มเรื่องสมดุล, ทางช้างเผือก, เรียงของซ้อนกันให้พ้นโต๊ะ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล ได้ดูรูปและวิดีโอทางช้างเผือก จากนั้นได้เล่นเรียงของต่างๆซ้อนกันให้เหลื่อมมากขึ้นเรื่อยๆจนชิ้นบนสุดอยู่เลยชิ้นล่างสุดครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้มีกลสั้นๆสามกล:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

จากนั้นผมทบทวนเรื่องกาแล็กซีทางช้างเผือกที่เคยคุยกับเด็กๆไป (วิทย์ประถม: ภาพแรกจาก JWST, วัดความถี่เสียงที่หูฟังได้)

เด็กๆได้ดูรูปทางช้างเผือกที่ถ่ายในประเทศไทยโดยคุณมติพล ตั้งมติธรรม:

ภาพจาก https://apod.nasa.gov/apod/ap140212.html ในภาพจะเห็นทางช้างเผือกพาดแนวนอนอยู่ตรงกลาง ดาวตกเป็นเส้นดิ่งด้านบนเยื้องไปทางขวา และใกล้ๆดาวตกจะเห็นจรวด Ariane 5 ที่พึ่งปล่อย

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าทางช้างเผือกเป็นสิ่งที่เรียกว่ากาแล็กซี มีดาวนับแสนล้านดวงโคจรรอบๆกันอยู่ เราอาจเปรียบเทียบรูปทรงของกาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นเหมือนไข่ดาว ตรงไข่แดงคือบริเวณตรงกลางที่มีดาวอยู่กันหนาแน่น ดวงอาทิตย์ของเราซึ่งเป็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่งโคจรอยู่ด้านนอกๆแถวๆไข่ขาว ภาพที่ถ่ายด้านบนเหมือนเราอยู่บนไข่ขาวแล้วมองเข้าไปหาไข่แดง 

จุดสว่างๆในภาพข้างบนเป็นดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์แต่ละดวงอยู่ห่างกันมาก (แสงซึ่งเคลื่อนที่ได้ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที หรือประมาณ 1 พันล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมงต้องใช้เวลาเป็นปีๆที่จะเดินทางจากดาวฤกษ์หนึ่งไปอีกดาวฤกษ์หนึ่ง) แต่เราเห็นว่าอยู่ใกล้กันเพราะดาวทั้งหลายอยู่ไกลจากเรามากๆ

จากนั้นเด็กๆดูคลิปวิดีโอทางช้างเผือกที่ถ่ายทำมาแบบ Time-Lapse คือถ่ายภาพทุกๆหลายนาทีแล้วเอาภาพมาต่อๆกันเป็นวิดีโอเคลื่อนไหว ภาพเหล่านี้ถ่ายด้วยกล้องที่รับแสงเป็นเวลานานทำให้มองเห็นดาวที่ไม่สว่างพอที่เราเห็นด้วยตาเปล่าด้วย:

The Beauty of the Milky Way from Alan Dyer on Vimeo.

ผมบอกเด็กๆว่าจุดสว่างๆแต่ละจุดคือดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์เราเลยนะ ทางช้างเผือกหรือ Milky Way Galaxy คือกลุ่มดาวนับแสนล้านดวงวิ่งโคจรรอบๆกันเพราะมันดึงดูดกันด้วยแรงโน้มถ่วง ตรงที่เราเห็นขาวๆพาดเป็นทางคือบริเวณใกล้จุดศูนย์กลางที่ดาวต่างๆโคจรรอบ แถวๆนั้นมีจำนวนดาวมากมายและหนาแน่นและห่างไกลจากเราทำให้เราไม่เห็นดาวแยกเป็นดวงๆ ให้เด็กๆคิดถึงไข่ดาวแบนๆที่มีไข่แดงตรงกลางและมีไข่ขาวรอบๆ พวกเราบนโลกอยู่แถวๆไข่ขาวห่างจากตรงกลางมาสักครึ่งหนึ่งของไข่ขาว บริเวณที่เราอยู่มีดวงดาวไม่หนาแน่นเท่าแถวกลางๆ 

ตำแหน่งดวงอาทิตย์ (Sun) อยู่แถวไหนในทางช้างเผือก (ภาพจาก http://chandra.harvard.edu/resources/illustrations/milkyWay.html)
ตำแหน่งดวงอาทิตย์ (Sun) อยู่แถวไหนในทางช้างเผือก (ภาพจาก http://chandra.harvard.edu/resources/illustrations/milkyWay.html)

ทางช้างเผือกเป็นเพียงกาแล็กซี่อันหนึ่งในนับแสนล้านอันในจักรวาลที่เราสังเกตเห็นครับ

จากนั้นเด็กๆเริ่มเรียนรู้เรื่องสมดุล โดยหัดเอาบล็อกไม้หรือไพ่มาเรียงซ้อนๆกันโดยให้เหลื่อมๆกันจนบล็อกไม้หรือไพ่บนสุดยื่นออกไปจากอันล่างเยอะๆครับ:

จะเห็นได้ว่าชิ้นบนสุดจะเหลื่อมออกมาจากฐานได้เกือบครึ่งความยาว แต่ชิ้นต่อๆไปจะเหลื่อมน้อยลงเรื่อยๆ การวางแบบนี้ทำให้ไม้หรือไพ่แต่ละชิ้นอยู่ใต้จุดศูนย์ถ่วงโดยรวมของไม้หรือไพ่ทั้งหมดที่อยู่ด้านบนของมัน จึงยังทรงตัวอยู่ได้ 

เด็กหัดเล่นกันใหญ่ครับ:

วิธีคำนวณว่าควรจะวางอย่างไรดูได้ในคลิปนี้ครับ (สำหรับม.ปลายหรือมหาวิทยาลัยนะครับ) สรุปก็คือให้วางเหลื่อมกันเป็น 1/2, 1/4, 1/6, 1/8, 1/10, 1/12 … ของความยาวไม้หรือไพ่ครับ: