วิทย์ประถม: ขาโต๊ะต้องมีกี่อัน ขาโต๊ะจากกระดาษ A4

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเสกกระป๋องบุบให้พอง แล้วเราคุยกันว่าทำไมโต๊ะที่มีสามขาจึงล้มยากกว่าหนึ่งและสองขามาก ทดลองกันว่ากระดาษ A4 ที่ม้วนเป็นทรงกระบอกสามารถรับน้ำหนักได้มากมหาศาลเมื่อเทียบกับน้ำหนักตัวมัน แล้วใช้ม้วนกระดาษรับน้ำหนักโต๊ะจริงๆกันหลายตัว

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเสกกระป๋องบุบให้พองครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเริ่มโดยถามเด็กๆว่าโต๊ะและเก้าอี้ในห้องเรียนแต่ละตัวมีกี่ขา พบว่ามีสี่ขา แล้วถามต่อว่าจำนวนขาจะน้อยกว่านี้ได้ไหม

มีข้อเสนอว่าสองขาก็น่าจะได้ เด็กๆจึงทดลองกันโดยใช้โต๊ะที่พับขาได้ เลือกใช้สองขา:

โต๊ะสองขา
วางของบนโต๊ะสองขา

เด็กๆพบว่าสองขาก็วางของได้ แต่ต้องระวังไม่ให้เอียง เพราะถ้าเริ่มเอียงนิดเดียว โต๊ะก็จะล้ม

ผมถามว่าใช้ขาเดียวได้ไหม เด็กๆให้ทดลองทำดู ผมทำโดยเอาท่อกระดาษแข็ง (ท่อเก็บลูกแบดมินตัน) มาเป็นขาโต๊ะแล้วให้เด็กๆเอาของวางข้างบน:

โต๊ะหนึ่งขา
วางของบนโต๊ะหนึ่งขา
วางของบนโต๊ะหนึ่งขา

เด็กๆพบว่าขาเดียวล้มง่ายกว่าสองขาอีก ของที่วางต้องให้ทิ้งน้ำหนักไปบนขาอันเดียวนั้น ไม่อย่างนั้นก็จะล้มทันที

สำหรับเด็กที่โตหน่อยจะจำได้ว่าเราเคยคุยกันเรื่องจุดศูนย์ถ่วงไปแล้วในอดีต (https://witpoko.com/?p=8897, https://witpoko.com/?p=8908, https://witpoko.com/?p=8923) คือสิ่งต่างๆจะทรงตัวอยู่ได้เมื่อจุดศูนย์ถ่วงของมันไม่อยู่นอกฐานที่รับน้ำหนัก โต๊ะที่มีหนึ่งหรือสองขาจะมีบริเวณฐานรับน้ำหนักแคบๆ จึงล้มง่ายๆ

แต่เมื่อโต๊ะมีขาสามขาขึ้นไป บริเวณฐานรับนำ้หนักสามารถที่จะกว้างขึ้นกว่าแบบหนึ่งหรือสองขามาก ทำให้โต๊ะทรงตัวอยู่ได้ดี

เมื่อเอาท่อกระดาษแข็งสามท่อมาทำเป็นขาโต๊ะ เด็กๆสามารถวางของบนโต๊ะได้ง่ายๆ โต๊ะไม่ล้ม:

วางของบนโต๊ะสามขา
วางของบนโต๊ะสามขา

ผมให้เด็กๆสังเกตว่าท่อกระดาษแข็งมีความแข็งแรงมาก รับน้ำหนักได้เยอะ แต่สิ่งที่เด็กๆอาจจะไม่รู้ก็คือกระดาษ A4 บางๆเมื่อมาม้วนเป็นทรงกระบอก ก็สามารถรับน้ำหนักกดทับได้มากอย่างน่าตกใจ

กระดาษ A4 ทั้งหลายทำโดยเอาต้นไม้ไปย่อยเป็นชิ้นเล็กๆผสมน้ำและสารเคมีกัดสีให้ขาว แล้วเอาลูกกลิ้งมารีดเอาน้ำออก แล้วเราก็ได้กระดาษแผ่นบางๆขาวๆ ผมบอกว่าดังนั้นจริงๆแล้วแผ่นกระดาษก็เหมือนไม้ที่บางมากๆ ถ้าเราเอามาม้วนแน่นๆ มันก็จะแข็งและรับน้ำหนักได้มากครับ

แล้วเราก็ทดลองใช้ท่อกระดาษสามท่อที่ทำจากกระดาษ A4 มารับน้ำหนักกัน วิธีทำดังในคลิปครับ:

วางของหนักๆบนท่อกระดาษ A4 สามท่อ

คราวนี้เราพบว่ากระดาษ A4 สามแผ่นนำ้หนักรวม 15 กรัม รับน้ำหนักได้ถึง 22.25 กิโลกรัม คิดเป็นกว่า 1,400 เท่าของน้ำหนักตัวมัน

สำหรับประถมปลาย เด็กๆได้ทำท่อกระดาษ รับน้ำหนักสิ่งหนักต่างๆรวมถึงโต๊ะกันครับ:

บรรยากาศกิจกรรมครับ:

วิทย์ประถม: เล่นกับการหมุน

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเสกคนออกมาจากกล่อง แล้วเราคุยกันเรื่องการหมุน เล่นของเล่นตระกูลลูกข่างและไจโรสโคป

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเสกคนออกมาจากกล่องครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเอาของเล่นที่เป็นลูกข่างเล็กๆมาพยายามตั้งให้เด็กๆดู ถ้ามันไม่หมุนมันจะล้มลงตลอด เอาเหรียญมาตั้งให้เด็กดู ซึ่งก็เป็นเหมือนกันที่จะล้มเมื่อไม่หมุน แต่จะทรงตัวตั้งอยู่ได้นานๆเมื่อหมุน

ของเล่นอีกชิ้นคือลูกข่างไจโรสโคป มันคือลูกข่างที่หมุนอยู่ในกรอบที่เราจับยกไปมาได้ครับ เด็กๆได้เห็นว่าเวลาลูกข่างหมุนมันจะทรงตัวได้ แต่เวลาไม่หมุนมันจะล้ม 

หลักการที่สิ่งที่หมุนอยู่ไม่ล้มง่ายๆคือกฎเกณฑ์ในธรรมชาติอันหนึ่งที่ว่าสิ่งที่กำลังหมุนอยู่จะหมุนเหมือนเดิมไปเรื่อยๆทั้งความเร็วรอบในการหมุนและทิศทางของแกนหมุนครับ ถ้าจะเปลี่ยนการหมุน ก็ต้องมีแรงอะไรบางอย่างมาบิดมันให้เปลี่ยนแปลง กฏเกณฑ์ข้อนี้เรียกว่าการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมนั่นเอง

เด็กๆได้เลี้ยงลูกข่างบนโต๊ะ ได้เอาลูกข่างหมุนๆวางบนเส้นเชือก และเอาเส้นเชือกคล้องลูกข่างให้ลอยอยู๋ในอากาศ วิธีเล่นผมเคยอัดเป็นคลิปแบบนี้ไว้ครับ:

ในวิดีโอจะเห็นเวลาเอาไจโรสโคปไปวางให้แกนหมุนใกล้แนวนอน และให้ปลายข้างหนึ่งติดกับฐาน จะเห็นว่าแกนหมุนมันจะกวาดไปรอบๆ อันนี้เป็นเพราะไจโรสโคปอยากจะชี้ให้แกนหมุนชี้ไปทางเดียว แต่แรงโน้มถ่วงของโลกอยากดูดมันให้ตกลงมาจากฐาน กลายเป็นแรงบิดทำให้แกนหมุนของไจโรสโคปกวาดไปรอบๆ ถ้าไจโรสโคปไม่หมุนตั้งแต่แรก มันก็จะตกลงมาจากฐานเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกแล้ว ไม่กวาดไปรอบๆตั้งแต่ต้น

หลักการของหมุนๆนี้ถูกใช้มาสร้างอุปกรณ์จริงๆที่ไม่ใช่ของเล่นเรียกว่าไจโรสโคป (Gyroscope) ด้วยครับ ไจโรสโคปที่จะชี้ทิศทางคงที่ไว้เสมอ ไว้ให้เรือ เรือดำน้ำ เครื่องบิน ยานอวกาศ คำนวณได้ว่าตอนนี้หันหัวไปทางทิศไหนโดยเทียบกับทิศทางของไจโรสโคป ไจโรสโคปเมื่อก่อนสร้างด้วยของที่หมุนจริงๆ แต่เดี๋ยวนี้สร้างด้วยวิธีอื่นๆได้ เป็นไฟฟ้าหรือแสงก็ได้ 

หลักการเดียวกันยังถูกใช้ในการยิงกระสุนปืนด้วย คือปืนในสมัยโบราณ ลูกกระสุนจะไม่หมุน ยิ่งได้แม่นยำในระยะจำกัด ต่อมานักประดิษฐ์ได้ใส่เกลียวเข้าไปในลำกล้องปืน เมื่อยิงด้วยกระสุนที่ทำจากโลหะที่อ่อนกว่าวัสดุของลำกล้อง กระสุนก็จะหมุนและไม่อยากเปลี่ยนทิศทาง ทำให้ยิงแม่นยำได้ไกลมากขึ้น กระสุนจะหมุนประมาณหลายร้อยรอบต่อวินาทีจนถึงพันสองพันรอบต่อวินาที รอยข้างๆกระสุนที่เกิดจากเกลียวนั้นใช้เป็นหลักฐานได้ว่ากระสุนถูกยิงออกมาจากปืนกระบอกไหน 

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้เด็กๆดูบางส่วนของคลิปการเคลื่อนที่และหมุนของกระสุนด้วยครับ:

เราเห็น Vortex Ring ไฟด้วยครับ

นอกจากนี้ผมให้เด็กๆดูของเล่นประดิษฐ์ที่ใช้การหมุนในการทรงตัวครับ ไว้ให้เด็กที่สนใจไปทำเล่น:

บรรยากาศการเล่นของเด็กๆครับ:

วิทย์ประถม: เล่นปืนใหญ่ลม (Vortex Cannon)

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเหรียญทะลุกระจก แล้วเราก็เล่นปืนใหญ่ลม (Vortex Cannon) กัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเหรียญทะลุกระจกครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

เราเรียนรู้เกี่ยวกับการไหลของอากาศต่อจากสัปดาห์ที่ผ่านๆมา (การไหลของอากาศและน้ำบริเวณผิวโค้ง (Coandă effect) และสายลมคีบลูกโป่ง) คราวนี้เกี่ยวกับการที่อากาศพุ่งออกมาจากช่องเปิดแล้วชนกับอากาศรอบๆที่อยู่นิ่งๆ อากาศจะหมุนวนเป็นรูปโดนัทที่วิ่งออกไปได้ไกลๆ อากาศที่หมุนวนแบบนี้เรียกว่า Vortex Ring

นอกจากอากาศแล้ว ของไหลอื่นๆเช่นน้ำสามารถเกิดการหมุนวนและเคลื่อนที่ไกลๆแบบนี้ได้เหมือนกัน

ผมให้เด็กๆดูคลิปเหล่านี้ก่อน คลิปแรกคือการหมุนวนในน้ำ ฟองอากาศที่อยู่ในวงแหวนทำให้เราเห็นมันชัดขึ้น เราจะเห็นแมงกระพรุนติดไปกับการหมุนวน:

ให้ดูคลิปปลาโลมาเล่นกับวงแหวนพวกนี้ (กดเปิดใน YouTube นะครับ):

ผมให้เด็กๆดูบางส่วนของคลิปนี้ว่า Vortex Ring ทำงานอย่างไร มีภาพสโลโมชั่นให้เห็นควันในอากาศเคลื่อนตัว:

ผมให้ดูว่าถ้าใช้การระเบิดขับดันก๊าซออกมาเร็วมากๆ จะเกิดอะไรขึ้น:

จากนั้นผมก็สอนวิธีประดิษฐ์ของเล่นที่เรียกว่าปืนใหญ่ลม ที่สร้างวงแหวนลมวิ่งไปไกลๆ ดูวิธีทำดังในคลิปนี้ครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้ดูบางส่วนของคลิปนี้ด้วย เป็นการทำวงแหวนในน้ำครับ:

เด็กประถมต้นได้เล่นของเล่นที่ผมทำให้ ส่วนประถมปลายได้ประดิษฐ์ของตัวเองกัน

บรรยากาศการเล่นครับ:

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)