ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล ได้คุยกันเรื่องแรงลอยตัว และดัดแปลงของเล่นนักดำน้ำ (Cartesian Diver) จากสัปดาห์ที่แล้วให้หมุนขณะเคลื่อนที่ขึ้นลง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลสลับตัวครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

วันนี้เราคุยกันเรื่องแรงลอยตัว เพราะเป็นหลักการที่เกี่ยวข้องกับการประดิษฐ์ของเล่นสัปดาห์ที่แล้ว

เด็กๆก็ผลัดกันกดขวดพลาสติกขนาดใหญ่ปิดฝา เปรียบเทียบกับขวดขนาดเล็กปิดฝา ว่าแบบไหนกดให้จมน้ำยากกว่ากัน ให้เด็กๆรู้สึกกับตัวเองว่าขวดใหญ่กดให้จมยากกว่า

เมื่อเราจุ่มหรือกดวัตถุต่างๆลงไปในน้ำ น้ำจะออกแรงยกของเหล่านั้น เราเรียกแรงยกนี้ว่าแรงลอยตัวจากน้ำ กฏเกณฑ์ธรรมชาติเกี่ยวกับการลอย/จมในของเหลวนี้ถูกค้นพบโดยอาคิมีดีสเมื่อ สองพันกว่าปีมาแล้ว เขาเขียนไว้ว่าของที่จุ่มไปในของเหลว (ไม่ว่าจะจุ่มลงไปนิดเดียวหรือจุ่มลงไป มิดเลย) จะมีแรงลอยตัวที่ของเหลวออกแรงดันขึ้น โดยแรงนี้จะมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ครับ

เมื่อเปรียบเทียบการกดขวดใหญ่และขวดเล็กลงไปในน้ำ เมื่อเรากดขวดลงไปในน้ำ ปริมาณน้ำที่ถูกแทนที่จะเท่ากับขนาดของขวดที่จมลงในน้ำ ขวดใหญ่แทนที่น้ำมากกว่า แรงลอยตัวซึ่งเท่ากับน้ำหนักน้ำที่ถูกแทนที่จึงมากกว่าเมื่อเรากดขวดใหญ่ลงไปในน้ำเมื่อเทียบกับขวดเล็ก

หลักการเดียวกันนี้พบได้ในสิ่งต่างๆที่ต้องปรับการจมการลอยน้ำครับ เช่นเรือดำน้ำจะมีบริเวณภายในที่สามารถปล่อยให้น้ำเข้ามาหรือผลักดันน้ำออกไปทำให้สามารถจมและลอยได้ ปลาหลายๆชนิดก็มีอวัยวะที่เรียกว่ากระเพาะปลา ซึ่งเป็นถุงลม (ไม่ได้ใช้ย่อยอาหาร) ที่ปลาจะปล่อยแก๊สเข้าไปเพื่อปรับระดับการลอยตัวครับ

ภาพที่แสดงว่าแรงลอยตัวในน้ำเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่อาจแสดงได้แบบประมาณนี้ครับ:

พยายามหาแก้วพลาสติกที่บางและเบามากๆมาใส่น้ำเต็มให้ลอยปริ่มๆผิวน้ำ ในสถานการณ์ที่น้ำนิ่ง น้ำที่อยู่ในแก้วมันต้องถูกน้ำนอกแก้วดันไว้ทำให้น้ำทุกส่วนไม่ขยับเลย

แปลว่าแรงที่น้ำนอกแก้วดันน้ำในแก้วต้องเท่ากับน้ำหนักน้ำในแก้วพอดี จะได้พยุงน้ำหนักพอดี จากนั้นก็จินตนาการให้แก้วมันเปลี่ยนรูปร่างเป็นรูปอะไรก็ได้และบางขึ้นบางขึ้นจนหายไป น้ำก็ยังอยู่นิ่งๆ แสดงว่าไม่ว่าหั่นน้ำเป็นช้ินยังไงก็ตาม แรงลอยตัวที่น้ำส่วนอื่นๆดันน้ำชิ้นนั้นๆต้องเท่ากับน้ำหนักของน้ำชิ้นนั้นๆครับ ต่อไปถ้าเราจินตนาการว่าเราดูดน้ำในแก้วออกให้หมดแต่ให้แก้วอยู่ที่เดิม น้ำนอกแก้วก็ไม่รู้ว่าน้ำในแก้วหายไป มันก็ยังผลักด้วยแรงลอยตัวเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่เคยอยู่ในแก้วนั่นแหละ หลักการนี้จึงอธิบายว่าถ้าเอาของอะไรไปจุ่มในน้ำ แทนที่น้ำไปส่วนหนึ่ง แรงลอยตัวของน้ำที่ดันของนั้นๆขึ้นก็เท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ไปด้วยปริมาตรของของที่จุ่มนั่นเอง

สำหรับเวลาที่เหลือ เด็กๆดัดแปลงของเล่นนักดำน้ำจากสัปดาห์ที่แล้วให้มันหมุนได้ขณะเคลื่อนที่ขึ้นลงครับ ทำโดยบีบดินน้ำมันให้มีหน้าตาเป็นใบพัด หรือตัดหลอดพลาสติกมาติดเป็นใบพัดกันครับ

บรรยากาศกิจกรรมเป็นดังนี้:

วิธีทำของเล่นนักดำน้ำครับ:

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล และเนื่องจากสัปดาห์นี้เด็ก 1/3 ของศูนย์การเรียนไปเรียนเรือใบ สำหรับเด็กๆที่เหลือเราจึงเอาของเล่นมาเล่นกัน คราวนี้เอาจรวดโฟมที่พุ่งไปด้วยแรงดันอากาศ ให้เด็กๆเล่นและสังเกตว่าจะเล็งอย่างไร

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลหายตัวครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

วันนี้เด็กๆจำนวนมากของศูนย์การเรียนไปค่ายเรือใบ เราจึงไม่ได้เรียนอะไรมาก แต่เอาของเล่นมาเล่นกัน พยายามเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไร วันนี้เราเล่นจรวดโฟม:

ผมเล่นให้เด็กๆดูแล้วให้เด็กพยายามอธิบายว่าอะไรเกิดขึ้นบ้าง ให้สังเกตมุมยิงของจรวด ความแรงของการกดถุงลม และระยะที่จรวดวิ่งไป แต่จุดประสงค์ใหญ่คือให้เขาเล่นสนุกกันครับ คลิปกิจกรรมเป็นดังนี้:

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆได้หัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล เราได้คุยกันเรื่องจรวด จรวดเชื้อเพลิงเหลว จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ได้ดูคลิปการลงจอดของจรวดจากสเปซเอ็กซ์ แล้วเราก็เล่นจรวดไม้ขีดไฟกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลไพ่ครับ:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมให้เด็กๆดูคลิปการเคลื่อนที่ของจรวดต่างๆ:

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าจรวดทำงานอย่างไรโดยถามว่าเด็กๆเคยส่งลูกบาสเก็ตบอลเร็วๆไหม จะรู้สึกว่าตัวเราขยับไปทิศทางตรงข้ามกับลูกบาส จรวดก็ทำงานคล้ายๆกัน เชื้อเพลิงจรวดเป็นเชื้อเพลิงแข็งหรือเชื้อเพลิงเหลว เมื่อเผาไหม้ที่ท้ายจรวดกลายเป็นก๊าซที่มีปริมาตรและความเร็วมหาศาล วิ่งออกจากท้ายจรวดไปเหมือนเราผลักลูกบาส ตัวจรวดที่เหลือจึงขยับไปทิศทางตรงข้ามกับก๊าซร้อนจากเชื้อเพลิง

จรวดเชื้อเพลิงเหลวสามารถเปิดปิดการเผาไหม้ได้ แต่ต้องมีระบบควบคุม ระบบปั๊ม จรวดเชื้อเพลิงแข็งจุดเผาไหม้ได้ครั้งเดียวแล้วเชื้อเพลิงจะเผาไหม้จนหมด

ในคลิปข้างบนจะเห็นทั้งจรวดเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง จรวดเชื้อเพลิงเหลวจะมีถังออกซิเจน (สีฟ้า) และถังเชื้อเพลิง (สีเหลืองหรือสีแดง) จรวดเชื้อเพลิงแข็งจะเป็นท่อตรงๆที่มีรูปไฟเผาไหม้ตลอดลำจรวด

ผมให้ดูคลิปการทำงานของจรวดเชื้อเพลิงแข็ง:

จากนั้นผมก็ให้เด็กดูคลิปการปล่อยจรวดและเอาชิ้นส่วนถังเชื้อเพลิงกลับมาใช้ไหม่:

แล้วเราก็ทำของเล่นจรวดไม้ขีดไฟกัน วิธีทำดังในคลิปนี้ครับ:

เด็กๆแยกย้ายกันประดิษฐ์มาให้ผมจุดให้ครับ