วิทย์ม.ต้น: Dare Mighty Things, ทำไมภูเขาดาวอังคารสูงกว่าบนโลก, ฟ้าผ่าจำลองในห้อง

วันนี้ในกิจกรรมวิทย์ม.ต้นเราคุยกันเรื่องเหล่านี้ครับ:

1. ก่อนเวลาเรียนเราดูคลิปของเล่นแปลกๆ:

2. เราดูวิดีโอที่ถ่ายจากดาวอังคารที่ใช้เวลาส่งข้อมูลจำนวนมากหลายวัน เปรียบเทียบกับคลิปที่ศิลปินวาดว่ายาน Perseverance จะลงจอดอย่างไร กับวิดีโอที่ถ่ายมาจริงๆ:

คลิปที่ศิลปินวาด:

วิดีโอที่ถ่ายมาจริงๆจากดาวอังคาร:

แนะนำคลิปเพิ่มเติมสำหรับเด็กที่สนใจ:

3. ร่มชูชีพที่ใช้ลดความเร็วยานที่ไปดาวอังคารมีรหัสลับด้วยครับ ลายแดงขาวเข้ารหัสเป็นประโยคว่า Dare Mighty Things หรือกล้าทำสิ่งอันยิ่งใหญ่:

ดูข้อมูลเพิ่มเติมภาษาไทยได้ที่นี่:

DARE MIGHTY THINGS ถ้าใครได้ดูวีดีโอการลงจอดของยาน Perseverance อาจจะได้เห็นร่มชูชีพความเร็วเหนือเสียงของ JPL…

Posted by มติพล ตั้งมติธรรม on Tuesday, February 23, 2021

4. เราคุยกันว่าทำไมภูเขาบนดาวอังคารจึงสูงกว่าโลกได้  มีคนสังเกตว่าวัสดุต่างๆล้วนแต่มีข้อจำกัดในการรับน้ำหนักหรือแรง(ต่อขนาดพื้นที่)ทั้งสิ้น ถ้าเป็นดินน้ำมันก็รับน้ำหนักได้น้อยหน่อย ถ้าเป็นปูนเป็นเหล็กก็รับน้ำหนักได้มากกว่า แต่แม้แต่ของแข็งๆเช่นหินก็รับน้ำหนักได้จำกัด ถ้าน้ำหนักที่กดทับมากไปก็จะแตกถล่มลง ภูเขาสูงๆบนโลกจึงสูงแค่ประมาณไม่เกิน 10 กิโลเมตรเท่านั้น ต้นไม้ก็สูงอย่างมากประมาณร้อยเมตรเท่านั้น แต่บนดาวอังคารที่แรงโน้มถ่วงอ่อนกว่าบนโลก 2.6 เท่าน้ำหนักของหินจะน้อยกว่ามันจึงซ้อนกันได้สูงจนเป็นภูเขาที่สูงกว่า 20 กิโลเมตรโดยไม่ถล่มลงมา

ความสามารถในการรับแรงที่จำกัดของวัตถุต่างๆยังอธิบายว่าทำไมดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์จึงกลมๆ แต่ของที่เล็กกว่าเช่นดาวหาง ดาวเคราะห์น้อยจึงรูปร่างไม่กลม คำอธิบายก็คือดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่ มีมวลมาก จึงมีแรงโน้มถ่วงมาก วัตถุต่างๆที่ผิวของดาวเหล่านั้นจึงซ้อนกันได้ไม่สูงนักก่อนที่จะพังทลายเนื่องจากน้ำหนักของตัวมันเอง ส่วนดาวหางดาวเคราะห์น้อยมีมวลน้อย แรงโน้มถ่วงน้อย ไม่พอที่จะเกิดน้ำหนักกดทับให้วัตถุที่ผิวพังราบลงมา หน้าตามันจึงไม่กลม

5. เราคุยกันเรื่องการบ้านที่ให้ไปดูคลิป Basic Electricity และให้เขียนสรุปเอง ตัวอย่างการเขียนสรุปเป็นเช่นนี้ครับ:

การบ้านเจ้าหมวย ให้เขาไปดูคลิป YouTube เรื่องไฟฟ้าเบื้องต้นแล้วเขียนสรุปเอง ใช้ได้ ?

Posted by Pongskorn Saipetch on Tuesday, February 23, 2021

6. เราเอาไม้ช็อตยุงมาศึกษาว่าทำงานอย่างไร เกี่ยวอะไรกับฟ้าผ่า เนื้อหาเหมือนในโพสต์นี้ครับ

7. เราเอาวงจรสร้างฟ้าผ่าเล็กๆมาป้อนด้วยแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงที่สามารถวัดกำลังวัตต์ที่ป้อนเข้าไปได้จากแรงดันเป็นโวลท์และกระแสไฟฟ้าเป็นแอมป์ พบว่าใช้แรงดันประมาณ 3 โวลท์กว่าๆ กระแสประมาณ 2 แอมป์กว่าๆ จึงส่งกำลังเข้าไปในวงจรประมาณ 8 วัตต์ หรือ 8 จูลต่อวินาที

8. เมื่อต่อวงจรฟ้าผ่ากับเข็มหมุด สามารถแยกให้เข็มหมุดอยู่ห่างกันประมาณ 1.5 เซ็นติเมตร แต่ก็ยังมีสายฟ้าวิ่งระหว่างปลายเข็มหมุด สามารถประมาณได้ว่าความต่างศักย์ที่ปลายเข็มหมุดจะประมาณ (1.5 cm)/(3,000 V/mm) = 45,000 โวลท์ เนื่องจากอากาศจะเริ่มนำไฟฟ้าเมื่อมีความต่างศักย์ 3,000 โวลท์ต่อมิลลิเมตร

กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศระหว่างปลายเข็มที่ห่างกัน 1.5 cm ได้ แสดงว่าความต่างศักย์อาจจะประมาณ 45,000 โวลท์

9. คุยกันเรื่องพลังงานในอาหาร ในข้าวหนึ่งจานพลังงาน 500 กิโลแคลอรี่จะเท่ากับประมาณ 2 ล้านจูล สาเหตุที่พลังงานมากๆอย่างนี้ไม่ทำให้เราระเบิดก็เพราะว่าพลังงานในอาหารจะถูกปลดปล่อยมาช้าๆด้วยการย่อย คิดเป็นกำลังหลักสิบหลักร้อยวัตต์ ระเบิดเช่น C-4 มีพลังงานต่อน้ำหนักน้อยกว่าอาหารของเราแต่โมเลกุลของมันสามารถปลอดปล่อยพลังงานทั้งหมดออกมาได้ในเวลาอันสั้นทำให้เกิดการระเบิดเสียหายได้มาก เราดูตัวอย่างพลังงานที่อยู่ในขนมกัมมีแบร์ที่เมื่อมีออกซิเจนใน potassium chlorate มารวมจะปล่อยพลังงานออกมาอย่างรวดเร็ว ใช้เป็นเชื้อเพลิงได้:

วิทย์ประถม: ฟ้าผ่าจิ๋วจากไม้ช็อตยุง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ดูวิดีโอจากยาน Perseverance ที่ไปลงที่ดาวอังคาร รู้จักว่าฟ้าแลบฟ้าร้องฟ้าผ่าเกิดอย่างไร และเราทำในห้องเรียนด้วยไม้ช็อตยุงได้อย่างไร และทำไมยุงถึงตายด้วยไม้ช็อตยุง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือกลโต๊ะลอยครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ผมเล่าเรี่องน่าตื่นเต้นของมนุษยชาติเรื่องยาน Perseverance ไปลงดาวอังคารสัปดาห์ที่แล้วและสัปดาห์นี้พึ่งได้รับวิดีโอที่ถ่ายขณะลงจอดครับ

เด็กๆได้ดูคลิปขั้นตอนที่ศิลปินวาดว่าขบวนการจอดเป็นอย่างไร:

และดูวิดีโอที่ยานถ่ายจริงๆ แต่พึ่งส่งข้อมูลกลับมาถึงโลกครับ:

ต่อจากนั้นผมก็เอาไม้ช็อตยุงมาให้เด็กๆดูและเล่นกันครับ เด็กๆต่างก็คุ้นเคยเพราะมีที่บ้านไว้ใช้กำจัดยุงกัน แต่วันนี้เรามาคุยกันว่ามันทำงานอย่างไรและเกี่ยวอะไรกับฟ้าแลบฟ้าร้องฟ้าผ่า

หลักการทำงานของมันก็คือมันจะใช้แบตเตอรี่ภายในของมันส่งประจุไฟฟ้าไปที่ตะแกรงลวดด้านนอกและด้านในโดยให้มีประจุตรงกันข้ามระหว่างตะแกรงลวดด้านนอกและด้านใน ทำให้มีความต่างศักย์กันหลายพันโวลท์ ถ้ายุงไปพาดตะแกรงไฟฟ้าก็จะไหลผ่านตัวยุงทำให้มันสลบหรือตาย นอกจากนั้นถ้ายุงโดนตะแกรงแค่ด้านเดียว (แต่ถ้าเข้าไปอยู่ระหว่างตะแกรงนอกกับใน) ระยะห่างของตัวยุงกับตะแกรงจะน้อยพอที่จะทำให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านตัวยุง และผ่านอากาศเข้าไปในตะแกรงอีกด้านได้ เพราะเมื่อยุงไปพาดตะแกรงอันหนึ่งจะทำให้ระยะห่างระหว่างยุงกับตะแกรงอีกอันน้อยลง ทำให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศได้ (ปกติถ้าความต่างศักย์ประมาณ 3,000 โวลท์จะทำให้กระแสไฟข้ามอากาศได้ประมาณ 1 มิลลิเมตร)

ภาพวาดดูทางขอบของไม้ช็อตยุง แสดงว่ายุงเข้าไปอยู่ระหว่างตะแกรงด้านใน (ใส่เครืองหมาย – เอาไว้) และตะแกรงด้านนอก (ใส่เครื่องหมาย +เอาไว้) ปกติระยะห่างระหว่างตะแกรงมากเกินกว่าที่กระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านอากาศระหว่างตะแกรงในและนอกได้ แต่ถ้ายุงไปพาดตะแกรง หรือไปสัมผัสตะแกรงในหรือนอก จะทำให้ระยะที่กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศน้อยลง ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ วิ่งผ่านยุงทำให้มันตาย

การที่สิ่งมีชีวิตอย่างเราโดนไฟฟ้าแล้วตายเกิดจากสองสาเหตุหลักคือ ถ้ากระแสไฟฟ้ามีปริมาณมากๆไหลผ่านเรา จะเกิดความร้อนสูงและเราก็ไหม้ตาย อีกสาเหตุก็คือกระแสไฟฟ้าไม่มากจนร้อนไหม้ แต่มากพอที่ไปรบกวนการเต้นของหัวใจทำให้หัวใจหยุดเต้นครับ ปกติยุงที่โดนไฟฟ้าจากไม้ช็อตยุงแล้วตายจะมีกลิ่นไหม้ๆด้วยแสดงว่ากระแสไฟฟ้าผ่านมากพอให้เกิดความร้อนสูง นอกจากบางตัวโชคดีแค่สลบเพราะกำลังแบตเตอรี่อ่อนแล้ว

หลักการการทำงานของไม้ช็อตยุงนี้เป็นหลักการเดียวกับปรากฎการณ์ฟ้าแลบ/ฟ้าร้อง/ฟ้าผ่า คือเมฆที่ก่อตัวจากการเคลื่อนไหวของอากาศเยอะๆทำให้เหมือนมีการขัดถูกันระหว่างน้ำและเกล็ดน้ำแข็ง ทำให้เมฆแต่ละส่วนหรือพื้นดินมีประจุเครื่องหมายต่างกันคล้ายๆตะแกรงด้านนอกกับด้านในของไม้ช็อตยุง เมื่อประจุต่างกันมากพอ กระแสไฟฟ้าก็จะสามารถไหลผ่านอากาศได้ ทำให้อากาศร้อนขยายตัวอย่างรวดเร็วทำให้มีแสงสว่าง (จากความร้อน) และเสียงดัง (จากการขยายตัวอย่างรวดเร็ว) ทำให้เราเห็นฟ้าแลบ และได้ยินฟ้าร้อง นอกจากบางทีที่เราอยู่ไกลเกินไปเลยไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องครับ

ต่อจากนั้นผมเอาสายไฟสองเส้นไปต่อกับตะแกรงด้านนอกและตะแกรงด้านในของไม้ช็อตยุง เอาปลายที่เหลือไปหนีบเข็มหมุดสองเล่มที่เอาปลายแหลมไว้ใกล้ๆกัน ที่ระยะประมาณหนึ่งถึงสองมิลลิเมตรจะมีแสงไฟคล้ายๆฟ้าแลบเล็กๆระหว่างปลายเข็มและมีเสียงดังเกิดขึ้น เป็นฟ้าแลบและฟ้าร้องขนาดจิ๋วครับ

เด็กๆได้ทดลองเอาปลายดินสอหรือไส้ดินสอที่ทำด้วยกราไฟต์ไปสมมุติเป็นยุง โดยให้แตะๆตะแกรงด้านหนึ่งหรือเข็มด้านหนึ่ง แล้วให้ระยะถึงตะแกรงหรือเข็มอีกด้านเหลือน้อยๆ ให้กระแสไฟฟ้าวิ่งข้ามอากาศได้ครับ

ผมเคยบันทึกคลิปอธิบายเรื่องพวกนี้ไว้ในอดีตและทดลองวัดระยะห่างระหว่างปลายเข็มไว้ด้วยครับ:

วิทย์ม.ต้น: Perseverance Rover จอดที่ดาวอังคาร, หัดไพธอนต่อ

วันนี้เราคุยกันเรื่องเหล่านี้ครับ:

1. ข่าวการลงจอดที่ดาวอังคารโดยยานเพอร์เซเวอแรนซ์ (Perseverance Rover) หรือเพอร์ซี่ ข้อมูลประมาณดังในลิงก์และคลิปเหล่านี้ครับ:

ภาพแรกสุดจากยานสำรวจ Perseverance หลังจากที่ได้ลงจอดบนพื้นผิวของดาวอังคาร เวลาประมาณตีสี่ของเช้าวันที่ 19 กุมภาพันธ์…

Posted by มติพล ตั้งมติธรรม on Thursday, February 18, 2021

2. เด็กรุ่นพี่หัดเขียนโปรแกรมไพธอนต่อ วันนี้เรียนรู้เรื่องการสุ่ม เรื่องพวกนี้: import random, random.randint(), random.choice(), random.random(), random.randrange()

การบ้านให้ไปศึกษา Turtle Graphics แล้วทำแบบฝึกหัด

3. เด็กรุ่นน้องเริ่มหัดเขียนโปรแกรมภาษาไพธอน โหลด Thonny มาใช้เขียนโปรแกรม วันนี้หัดเซฟไฟล์งาน โหลดไฟล์งาน หัดใช้ print(), input(), x = int(input(…)), เอาข้อความ (สตริง) ต่อกัน, หัดใช้ f-string, รู้จัก new line character (\n)

การบ้านให้ไปเขียนโปรแกรมให้ใส่เลขสองตัวแล้วคำนวณผลบวก/ลบ/คูณ/หาร/ยกกำลัง

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)