Interesting Things

อุณหภูมิและอะตอม (+คอปเตอร์กระดาษสำหรับเด็กอนุบาล)

2012-01-31T23:17:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องจับเวลาและนาฬิกาควอทซ์อยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องอุณหภูมิและอะตอมสำหรับเด็กประถม และสอนเด็กๆอนุบาลสามทำของเล่นเฮลิคอปเตอร์กระดาษครับ

ผมเริ่มถามเด็กๆว่ารู้จักอุณหภูมิไหม เด็กๆบอกว่ารู้จัก ผมถามว่าคืออะไร เด็กๆก็ตอบต่างๆกันไปว่าคือความร้อน คือร้อนเย็น คืออุณหภูมิสูงคือร้อนอุณหภูมิต่ำคือเย็น ผมเลยบอกเด็กๆว่าใช่แล้ว อุณหภูมิเป็นตัวบอกว่าอะไรร้อนอะไรเย็น แล้วผมก็ถามต่อว่าเราใช้อะไรวัดอุณหภูมิ เด็กๆก็บอกว่าปรอท ผมบอกว่าปรอทเป็นแบบหนึ่ง โดยทั่วไปเราจะเรียกอุปกรณ์ที่ใช้วัดอุณหภูมิว่าเทอร์โมมิเตอร์ แล้วผมก็สะกดคำภาษาอังกฤษให้เด็กดูด้วย อุณหภูมิคือ Temperature และเทอร์โมมิเตอร์คือ Thermometer หน่วยของอุณหภูมิมีหลายหน่วย ที่เราใช้กันในประเทศไทยคือหน่วยเซลเซียส (Celsius) ในบางประเทศจะใช้หน่วยฟาห์เรนไฮท์ (Fahrenheit) ในการคำนวณทางวิทยาศาสตร์เราจะใช้หน่วยที่เรียกว่าเคลวิน (kelvin) ด้วย

จากนั้นผมก็เอาตัวอย่างเทอร์โมมิเตอร์มาให้เด็กๆดู ที่เอามามีสี่แบบคือแบบใช้ของเหลวขยายตัว (ในที่นี้คือแอลกอฮอล์ใส่สีแดง) แบบวัดความต้านทานไฟฟ้า แบบผลึกเหลวเปลี่ยนสี และแบบกล้องจับแสงอินฟราเรด

แบบใช้ของเหลวขยายตัว (ในที่นี้คือแอลกอฮอล์ใส่สีแดง) แบบวัดความต้านทานไฟฟ้า แบบผลึกเหลวเปลี่ยนสี และแบบกล้องจับแสงอินฟราเรด

สำหรับเทอร์โมมิเตอร์แบบแรกที่ใช้ของเหลวขยายตัว ก็อาศัยหลักการที่ว่าของเหลวจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อร้อนขึ้นและมีขนาดเล็กลงเมื่อเย็นลง ถ้าเอาของเหลวไปใส่ไว้ในหลอดแคบๆพอของเหลวขยายตัวหรือหดตัวนิดหน่อยขนาดของของเหลงที่เปลี่ยนก็จะวิ่งไปตามหลอดให้เห็นได้ชัด ปกติที่เราเห็นๆกันของเหลวที่ใช้จะเป็นแอลกอฮอล์ใส่สีแดง หรือไม่ก็เป็นปรอท (Mercury) ซึ่งเป็นโลหะที่เป็นของเหลวในอุณหภูมิปกติทั่วๆไป

เทอร์โมมิเตอร์แบบที่สองที่ใช้การวัดความต้านทานไฟฟ้า อาศัยหลักการที่ว่าของหลายๆอย่างเช่นโลหะ เมื่อร้อนขึ้นกระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านยากขึ้น เมื่อเย็นลงกระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านได้ง่ายขึ้น ความยากง่ายที่ไฟฟ้าจะวิ่งผ่านเรียกว่าความต้านทานไฟฟ้า และเรามีวิธีวัดความต้านทานไฟฟ้าได้แม่นยำ เราจึงสามารถวัดความต้านทานไฟฟ้าของโลหะแล้วคำนวณได้ว่ามันมีอุณหภูมิเท่าไร วันนี้ผมเอาเทอร์โมมิเตอร์ที่ออกแบบไว้สำหรับเสียบเข้าไปในก้อนเนื้อหรือเค้กเพื่อวัดอุณหภูมิอาหารมาให้เด็กๆดูและลองใช้

ตัวนี้วัดความต้านทานไฟฟ้าแล้วคำนวณอุณหภูมิให้เราครับ

แบบที่สามอาศัยหลักการที่ว่าผลึกเหลวบางชนิดจะเปลี่ยนสีเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน ที่เราเห็นบ่อยๆก็คือแถบพลาสติกที่ใช้แปะบนหน้าผากแล้วตัวเลขที่บอกอุณหภูมิจะเปลี่ยนสีให้เราเห็น

แบบผลึกเหลวเปลี่ยนสีครับ เวลาอยู่เฉยๆดูดำๆหมด


พอไปแปะกับหน้าผาก ผลึกร้อนเข้าก็เปลี่ยนสีให้ดูว่าหน้าผากร้อนเท่าไร

แบบสุดท้ายคือแบบวัดแสงอินฟราเรด อันนี้อาศัยหลักการที่ว่าของต่างๆจะปล่อยแสงอินฟราเรดออกมาแบบต่างๆกันขึ้นอยู่กับว่าของนั้นร้อนหรือเย็นเท่าไร แสงอินฟราเรดเป็น"สี"ของแสงแบบหนึ่งแต่เรามองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่เราใช้อุปกรณ์เช่นกล้องดิจิตอลดูได้ (ลองเอากล้องดิจิตอลส่องรีโมทของทีวีแล้วกดปุ่มเปลี่ยนช่องดูสิครับ) แบบที่เอามาวันนี้เป็นแบบส่องเข้าไปในหู

เทอร์โมมิเตอแบบส่องหู ทำงานโดยวัดรูปแบบและปริมาณแสงอินฟราเรดที่ร่างกายปล่อยออกมาแล้วคำนวณว่าอุณหภูมิเท่าไร

จากนั้นผมก็ถามเด็กๆว่าแล้วเด็กๆรู้ไหมว่าจริงๆแล้วเวลาเราบอกว่าอะไรร้อนอะไรเย็นเนี่ยแปลว่าอะไร ผมกล่าวเท้าความว่าสิ่งต่างๆประกอบไปด้วยส่วนประกอบเล็กๆที่เรียกว่าอะตอม (หรือกลุ่มของอะตอมที่มารวมกันด้วยอัตราส่วนแน่นอนเรียกว่าโมเลกุล) เจ้าส่วนประกอบเหล่านี้ไม่เคยอยู่เฉย จะสั่นเต้นไปเต้นมาถ้ามันอยู่ในของแข็ง หรือวิ่งไปวิ่งมาถ้าอยู่ในของเหลวหรือก๊าซ ถ้าส่วนประกอบเหล่านี้เคลื่อนที่เร็วเวลาเราวัดอุณหภูมิเราก็จะเรียกว่าร้อน ถ้าส่วนประกอบเหล่านี้เคลื่อนที่ช้าเวลาเราวัดอุณหภูมิเราก็จะเรียกว่าเย็น ยกตัวอย่างเช่นถ้าเราเอาน้ำมาต้ม เราใส่พลังงานเข้าไปเรื่อยๆ โมเลกุลน้ำก็จะวิ่งเร็วขึ้นๆ จนหลุดกระเด็นออกมากลายเป็นก๊าซที่เราเรียกว่าไอน้ำ ถ้าเราเอาความร้อนออกเช่นเอาน้ำไปใส่ตู้แช่แข็ง โมเลกุลน้ำก็จะวิ่งช้าลงๆ จนจับมือเกี่ยวกันเป็นน้ำแข็ง หรือถ้าเราเอาไอน้ำร้อนๆมาพ่นใส่ช้อนเย็นๆ โมเลกุลของไอน้ำก็จะวิ่งช้าลงจนจับกันเป็นของเหลวที่เราเรียกว่าไอน้ำควบแน่นเป็นหยดน้ำนั่นเอง ผมเอา iPad App ที่เรียกว่า The Magic of Reality มาเล่นให้เด็กๆดูเพื่อเพิ่มความเข้าใจครับ เช่นถ้าเราใส่ความร้อนเข้าไป โมเลกุลของไอน้ำก็จะวิ่งเร็วขึ้นและอุณหภูมิก็จะสูงขึ้น ถ้าเราเอาความร้อนออก โมเลกุลก็วิ่งช้าลงและอุณหภูมิก็จะลดลง ถ้าเราออกแรงกดก๊าซ เราจะเห็นว่าโมเลกุลวิ่งเร็วขึ้นและเด็กๆก็ตอบได้ว่าก๊าซจะร้อนขึ้น (ทดลองจับกระบอกสูบลมยางจักรยานเวลาเราปั๊มลมดูก็ได้ครับ มันจะร้อนขึ้น):

ผมเคยแนะนำ The Magic of Reality ไปครั้งหนึ่งแล้วที่นี่นะครับ แนะนำมากๆเลยครับ ของเขาดีจริง

หลังจากแนะนำทฤษฎีไปแล้วเราก็ทดลองเอาเทอร์โมมิเตอร์มาวัดอุณหภูมิเล่นกันครับ

น้ำเปล่า 26.8 องศาเซลเซียส น้ำใส่น้ำแข็ง 3.0 องศาเซลเซียส

เอาเกลือโรยน้ำแข็ง เทอร์โมมิเตอร์แช่ในน้ำบางส่วน ได้อุณหภูมิ -5.1 องศาเซลเซียส


เอาเกลือโรยน้ำแข็ง เอาเทอร์โมมิเตอร์กดกับน้ำแข็ง (ไม่ให้แช่น้ำ) ได้อุณหภูมิ -14.4 องศาเซลเซียส

เทน้ำร้อนจากระติกใส่แก้ว ได้อุณหภูมิ 69.6 องศาเซลเซียส

น้ำในกระติกอุณหภูมิ 87.5 องศาเซลเซียส

จากนั้นเด็กๆก็ลองวัดอุณหภูมิที่มือกันดูว่าใครมือเย็นมือร้อนกว่ากันครับ

ตัวอย่างสมุดที่เด็กๆจดกันครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่ครับ

สำหรับเด็กๆอนุบาลสามโรงเรียนบ้านพลอยภูมิผมสอนทำของเล่นจากกระดาษคือทำเฮลิคอปเตอร์ครับ เอากระดาษขนาดสัก 2 x 5 เซ็นติเมตรมาตัดตามรูปข้างล่างแล้วพับแล้วปล่อยจากที่สูงให้มันหมุนๆครับ

เด็กๆเล่นกันใหญ่

จับเวลาและนาฬิกาควอทซ์

2012-01-24T22:39:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องวัดความยาวและปืนใหญ่ลม (Vortex Cannon)อยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องการจับเวลาและนาฬิกาควอทซ์

สำหรับเด็กประถมกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและภูมิธรรม ผมเริ่มโดยถามเด็กๆว่าเวลาคืออะไร เด็กๆก็ตอบว่าเวลาคือนาฬิกา ผมก็แย้งว่าเราใช้นาฬิกาวัดเวลาไม่ใช่หรือ แต่นาฬิกาไม่ใช่เวลา เด็กๆเสนออีกว่าเวลาไหลไปเรื่อยๆ เราวัดเวลาด้วยนาฬิกา เวลาเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เวลาไม่รอใคร ฯลฯ ผมเสริมว่าจริงๆแล้วเราก็ไม่แน่ใจว่าเวลาคืออะไรแน่ แต่เราวัดเวลาต่างๆด้วยนาฬิกา มีใครบางคนบอกว่า"เวลาเป็นสิ่งที่กันไม่ให้ทุกสิ่งทุกอย่างเกิดขึ้นพร้อมๆกัน" ("Time... is what keeps everything from happening at once") ซึ่งผมก็ชอบคำจำกัดความนี้มากทีเดียว

ความจริงในธรรมชาติที่เราพบว่าเป็นจริงทั้งๆที่มันฟังดูไม่น่าเป็นไปได้ก็คือ เวลาของแต่ละคนอาจจะวิ่งเร็วช้าต่างกัน ขึ้นกับว่าแต่ละคนเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน หรืออยู่ใกล้แรงโน้มถ่วงแรงแค่ไหน เวลาเราเคลื่อนที่เร็วๆเวลาของเราจะวิ่งช้ากว่าเวลาของคนที่เคลื่อนที่ช้ากว่า หรือถ้าเราไปอยู่ใกล้แรงโน้มถ่วงเวลาของเราก็จะวิ่งช้ากว่าเหมือนกัน โดยปกติเราไม่ได้เคลื่อนที่เร็วมากๆหรืออยู่ใกล้แรงโน้มถ่วงที่เข้มข้นจนเห็นได้ชัดว่าเวลาของเราวิ่งช้าได้อย่างชัดเจน แต่ถ้าเราตั้งใจวัดเวลาให้ละเอียดแล้ว เราจะพบว่าเวลาวิ่งช้าลงจริงๆเมื่อเคลื่อนที่หรืออยู่ใกล้แรงโน้มถ่วง สิ่งประดิษฐ์ในชีวิตประจำวันที่ต้องอาศัยความจริงข้อนี้ก็คือเครื่องรับสัญญาณ GPS ที่สามารถบ่งบอกพิกัดว่าเราอยู่ที่ไหนบนโลก ตัวเครื่องรับสัญญาณ GPS ต้องติดต่อกับดาวเทียมอย่างน้อยสามดวง(ปกติติดต่อกับหกดวงขึ้นไป)ที่โคจรรอบโลก การติดต่อระหว่างเครื่องรับสัญญาณและดาวเทียมต้องมีนาฬิกาที่เดินตรงกันจึงจะคุยกันได้ถูกต้อง แต่ดาวเทียมนั้นโคจรรอบโลกด้วยความเร็วสูง (ประมาณ 14,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ดังนั้นเวลาของดาวเทียมจะวิ่งช้ากว่าบนโลกไปประมาณ 7 ส่วนล้านวินาทีในแต่ละวัน นอกจากนี้ดาวเทียมอยู่ห่างจากโลกไปสองหมื่นกว่ากิโลเมตร แรงโน้มถ่วงจึงน้อยกว่าบนพื้นโลก ทำให้นาฬิกาของดาวเทียมวิ่งเร็วกว่าบนโลกไปประมาณ 45 ส่วนล้านวินาทีในแต่ละวัน ผลรวมนี้ทำให้นาฬิกาของดาวเทียมวิ่งเร็วกว่าบนโลกไปประมาณ 45-7 = 38 ส่วนล้านวินาทีในแต่ละวัน ตอนที่เครื่องรับสัญญาณติดต่อกับดาวเทียมต้องคำนวณเผื่อส่วนต่างของเวลาที่วิ่งเร็วต่างกันนี้ด้วย ไม่งั้นจะไม่สามารถทำงานได้ ความจริงเรื่องเวลาวิ่งเร็วช้าต่างกันนี้ถูกค้นพบโดยไอนสไตน์เมื่อประมาณ 100 ปีมาแล้ว (ถ้าท่านสนใจเรื่อง GPS และเวลา ลองอ่านเพิ่มเติ่มที่ลิงค์เหล่านี้นะครับ: 1, 2 มีคุณพ่อคนหนึ่งพาลูกๆขึ้นไปภูเขาโดยเอานาฬิกาที่เที่ยงตรงมากๆไปด้วยแล้วดูว่านาฬิกาเดินเร็วขึ้นเท่าไรด้วยครับ)

ผมให้เด็กๆดูรูปนาฬิกาประเภทต่างๆที่เคยคุยกันเมื่อเราทำลูกตุ้มนาฬิกาเพื่อทบทวน แล้วผมก็เอานาฬิกาจับเวลามาให้เด็กๆดู (ซื้อมา 5 อันให้เด็กๆแบ่งกันเล่น ราคาอันละ 60 บาทที่ร้านไดโซะ) แล้วผมก็อธิบายว่านาฬิกาแบบนี้ใช้วัดเวลาได้อย่างไร

อันละ 60 บาท

ผมถามเด็กๆว่าจำได้ไหมว่าเวลาเราแกว่งลูกตุ้มนาฬิกา มันจะแกว่งด้วยเวลาเท่าๆกันในแต่ละรอบ ถ้าลูกตุ้มมีเชือกยาว เวลาในการแกว่งแต่ละครั้งก็จะมาก ถ้าลูกตุ้มมีเชือกสั้น เวลาในการแกว่งแต่ละครั้งก็จะน้อย ในนาฬิกาจับเวลาก็มีอะไรบางอย่างแกว่งหรือสั่นอยู่ข้างในเหมือนกัน สิ่งนั้นเรียกว่าผลึกควอทซ์ (quartz crystal)

ผลึกควอทซ์แบบยังไม่ได้ตัดเป็นชิ้นๆ

ผลึกควอทซ์เป็นผลึกชนิดหนึ่งในหลายๆชนิดที่เมื่อเอาสนามไฟฟ้าไปจึ้จะเปลี่ยนรูปทรง และในทางกลับกันเมื่อตัวผลึกมีการเปลี่ยนรูปทรงมันก็จะสร้างสนามไฟฟ้าให้เราวัดได้ คุณสมบัตินี้เรียกว่าคุณสมบัติเพียโซอิเลคทริค (piezoelectric effect)

เวลาเราจะใช้ผลึกควอทซ์นับเวลาให้เรา เราก็ตัดมันเป็นชิ้นเล็กๆ แล้วเอาไฟฟ้าใส่มัน ตัวมันก็จะบิด พอเอาไฟฟ้าออกตัวมันก็จะสั่นด้วยความถี่ที่ขึ้นกับขนาดและรูปร่างของมัน ตอนมันสั่นก็จะสร้างสนามไฟฟ้าให้เราสามารถวัดได้ พอมันสั่นได้สักพักมันก็จะสั่นแรงน้อยลงจากแรงเสียดทาน เราก็ป้อนไฟฟ้าไปบิดมันอีก ไปเรื่อยๆอย่างนี้ การสั่นของผลึกนี้มีความเที่ยงตรงและละเอียดดีมาก สามารถสั่นได้หลายพันถึงหลายล้านครั้งต่อวินาที ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปทรงของผลึก ปกติในนาฬิกาที่ใช้ผลึกควอทซ์ ผลึกจะถูกตัดให้มีขนาดเหมาะสมให้สั่น 32,768 ครั้งต่อวินาที นาฬิกาเหล่านี้เที่ยงตรงและราคาไม่แพงเท่านาฬิกาที่ใช้ลานและสปริงเช่น Rolex

ตัวอย่างหน้าตาผลึกควอทซ์ที่ตัดเป็นรูปส้อม และมีสายไฟแปะเอาไว้เพื่อบิดตัวผลึกและวัดความถึ่การสั่น

หลังจากพูดคุยถึงเรื่องทฤษฎีเหล่านี้แล้ว เด็กๆก็จับกลุ่มกันหัดใช้นาฬิกาจับเวลากันครับ เริ่มด้วยจับเวลาว่าหายใจสิบครั้งใช้เวลาเท่าไร จากนั้นก็กระโดดตบหรือออกำลังให้เหนื่อยแล้วจับเวลาใหม่ ดูว่าหายใจเร็วขึ้นบ้างไหม

จากนั้นก็ลองให้เด็กๆกดปุ่มเริ่มและหยุดให้เร็วที่สุดว่านิ้วขยับได้เร็วแค่ไหน เด็กๆหลายๆคนทำได้ประมาณ 0.10 - 0.15 วินาที

จากนั้นผมก็เอาโต๊ะมาตั้งเอียงๆ แล้วเอาขวดพลาสติกมากลิ้งจับเวลากัน โดยเราเริ่มด้วยขวดเปล่า ขวดใส่น้ำประมาณ 1/4 ของขวด ขวดใส่น้ำเต็ม ขวดใหญ่ ขวดเล็ก แล้วให้เด็กๆจับเวลาว่าขวดกลิ้งใช้เวลาเป็นอย่างไรบ้าง

หลังจากนั้นเราก็มานั่งรวมกลุ่มกันแล้วให้เด็กๆสรุปว่ารู้เรื่องอะไรบ้าง จดบันทึกอะไรไปบ้าง

สำหรับเด็กๆอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิ ผมให้เด็กๆทดลองใช้นาฬิกาจับเวลาการหายใจสิบครั้งก่อนและหลังกระโดดตบ 20 ทีนะครับ เด็กๆก็พอทำได้ มีแย่งนาฬิกากันบ้างแต่ก็ได้ทำทุกคน

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่นะครับ

วัดความยาวและปืนใหญ่ลม (Vortex Cannon)

2012-01-17T22:07:00.001+07:00

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

อัลบั้มภาพทั้งหมดอยู่ที่นี่ครับ

(คราวที่แล้วเรื่องวัดขนาดกำปั้นเด็กและสอนเรื่องมวล อยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้ไม่ได้สอนที่กลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมเพราะเด็กๆไปทัศนศึกษาที่ป่าชายเลนจังหวัดสมุทรสาคร วันนี้ผมจึงได้ไปสอนกลุ่มเด็กบ้านเรียนภูมิธรรมเรื่องวัดความยาวที่เคยสอนปฐมธรรมเมื่อสองสัปดาห์ที่แล้ว และไปทำการทดลองเรื่องปืนใหญ่ลมกับเด็กอนุบาลหนึ่งและสามโรงเรียนอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ

สำหรับเด็กๆอนุบาลผมเอาของเล่นที่เรียกว่าปืนใหญ่ลม (Vortex Cannon) ซึ่งเป็นของเล่นที่สามารถยิงอากาศออกมาได้ไกลมาก อากาศที่ออกมาจะเป็นรูปวงแหวนหมุนๆ ถ้าใส่ควันเข้าไปจะเห็นวงแหวนอย่างชัดเจน แต่วันนี้ผมไม่มีเครื่องสร้างควัน และผมก็แพ้กลิ่นธูปด้วย เลยไม่ได้ใส่ควันเข้าไปในปืนใหญ่ลม รายละเอียดเกี่ยวกับของเล่นชนิดนี้มีมากมายครับ ถ้าสนใจให้ดูที่นี่เป็นภาษาไทย และที่นี่เป็นภาษาอังกฤษนะครับ เมื่อเกือบสองปีมาแล้วผมเคยเอาเจ้าของเล่นนี่มาเล่นกับเด็กๆสมัยนู้นแล้วครับ มีบันทึกไว้ที่นี่ครับ

ผมเอาถังขยะพลาสติก(ใหม่ๆยังไม่ได้ใช้)มาเจาะก้นถังให้เป็นรูวงกลม แล้วเอาถุงพลาสติกปิดปากถัง รัดถุงพลาสติกด้วยหนังยาง ทุกครั้งที่ตบถุงพลาสติกก็จะมีลมวิ่งออกมาจากรูที่ก้นถัง ลมนี้วิ่งออกไปได้ไกลหลายเมตร สามารถใช้เล็งเป้าต่างๆได้ สำหรับเด็กอนุบาลสามผมให้แต่ละคนใช้ปืนใหญ่ลมดับเทียนดังในรูปครับ:

เมื่อเทียนดับ เราได้สังเกตเห็นว่าถ้าเอาไฟไปรอๆตามควันที่ลอยขึ้นไป บางครั้งควันจะติดไฟแล้ววิ่งลงมาทำให้เทียนติดไฟใหม่ได้ครับ ควันที่ลอยนั้นคือไอขี้ผึ้งซึ่งถ้าโดนเปลวไฟก็สามารถติดไฟได้อีก เราจึงเห็นไฟวิ่งลงมาตามควันได้

สำหรับเด็กอนุบาลหนึ่ง ผมให้นั่งล้อมวงกันแล้วผมก็เคาะให้ลมวิ่งไปโดนผมโดนหน้าของเด็กๆครับ เด็กๆก็สนุกสนานดี ผมจึงฝากเจ้าของเล่นไว้กับคุณครูเผื่อเด็กๆอยากเคาะเองบ้าง

ใน YouTube มีคนอธิบายว่ากลุ่มควันรูปดอกเห็ดจากระเบิดนิวเคลียร์ก็เป็นวงแหวนอากาศเหมือนกันครับ:

ที่อังกฤษมีคนทำปืนใหญ่ลมที่ใช้การจุดระเบิดของเชื้อเพลิงเพื่อผลักดันอากาศด้วยครับ แรงมาก:

สำหรับเด็กประถมกลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม ผมเข้าไปสอนเรื่องการวัดความยาวคล้ายๆกับที่บันทึกไว้เมื่อสองสัปดาห์ก่อนนะครับ แต่มีแตกต่างกันบ้างดังนี้:

1. ผมบอกเด็กๆว่าถ้าเราเหยียดแขนออกเต็มที่ ความยาวจากปลายนิ้วมือซ้ายถึงปลายนิ้วมือขวาจะยาวเท่าๆกับประมาณความสูงของเราครับ เราทดลองวัดดูได้โดยนอนลงกับพื้น กางแขนออกแล้วทำเครื่องหมายไว้ว่าสุดแขนทั้งสองข้างเราอยู่ตรงไหน จากนั้นเราก็หมุนตัวแล้วนอนทาบลงไป จะพบว่าส่วนหัวและส่วนส้นเท้าของเราจะอยู่ตรงแถวๆเครื่องหมายที่เราทำเอาไว้:

2. เมื่อผมถามเด็กๆว่าเรารู้ระยะห่างของดวงจันทร์ได้อย่างไร แสงจ้าบอกว่าเอากระจกไปวางแล้วยิงแสงให้ไปสะท้อนกับกระจกแล้วจับเวลา ผมจึงขยายความว่าแสงเดินทางเร็วแค่ไหน (ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที) และดวงจันทร์ห่างออกไปประมาณ 400,000 กิโลเมตร (หรือเท่ากับประมาณเท่ากับระยะทางรอบโลกสิบรอบ) ดังนั้นแสงจะใช้เวลาวินาทีกว่าๆที่จะวิ่งจากโลกไปถึงดวงจันทร์ รายละเอียดการยิงแสงไปสะท้อนที่ดวงจันทร์อยู่ที่นี่นะครับ

3. แม้ว่าแสงจะวิ่งเร็วมาก (เร็วที่สุดที่เรารู้จัก) แต่ขนาดของจักรวาลใหญ่มาก ระยะห่างระหว่างดาวต่างๆห่างไกลจนแสงต้องเดินทางเป็นปีๆ เช่นดาวฤกษ์ที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดห่างออกไปจนแสงต้องใช้เวลาสี่ปีวกว่าๆที่จะเดินทางไปถึง ระยะทางที่แสงเดินทางได้ในเวลาหนึ่งปีเรียกว่า "หนึ่งปีแสง" หรือเท่ากับประมาณสิบล้านล้านกิโลเมตร (ถ้าต้องการละเอียดก็คือ 9.46 ล้านล้านกิโลเมตร)

4. ผมให้เด็กๆไปหาข้อมูลว่าดวงอาทิตย์ห่างจากโลกเท่าไร และแสงใช้เวลานานแค่ไหนที่จะวิ่งจากดวงอาทิตย์มายังโลก

5. เราใช้คาลิเปอร์วัดขนาดเส้นผมกัน ปรากฏว่าเส้นผมหนาประมาณ 0.03 ถึง 0.05 มิลลิเมตร หรือถ้าเอามาเรียงกัน 20-30 เส้นก็จะได้เท่ากับหนึ่งมิลลิเมตร ผมกลางหัวล้านของผมบางกว่าผมปกติ มีความหนาประมาณ 0.02 มิลลิเมตรเท่านั้น

เด็กๆและคุณครูให้ของขวัญปีใหม่ผมเป็นไอศครีมสองกระป๋องด้วยครับ :-)

วัดขนาดกำปั้นเด็กและสอนเรื่องมวล

2012-01-10T22:06:00.002+07:00

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องวัดความยาว ดูตารางธาตุ และความเฉื่อย อยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้ไม่ได้สอนที่กลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมเพราะมีรายการ World Why วิทย์ มาถ่ายรายการกับเด็กๆ วันนี้ผมจึงได้ไปสอนกลุ่มเด็กบ้านเรียนภูมิธรรมเรื่องมวลที่เคยสอนปฐมธรรมเมื่อสองสัปดาห์ที่แล้ว และไปทำการทดลองเกี่ยวกับน้ำ(ต่อ)กับเด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิครับ

สำหรับเด็กอนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมไปทำการทดลองเกี่ยวกับน้ำต่อครับ วันนี้ผมเอาดินน้ำมันไปใส่ในน้ำให้จม แล้วถามเด็กๆว่ารู้วิธีทำให้ลอยได้ไหม เด็กๆหลายคนก็รู้แล้วครับเนื่องจากเคยเห็นตามงานวิทยาศาสตร์และบางคนได้เคยทดลองกับฟอยล์อลูมินัมในอดีต วิธีก็คือเราค่อยๆปั้นก้อนดินน้ำมันให้เป็นรูปชาม ยิ่งบางยิ่งดี แล้วลอยในน้ำเหมือนกระทง ดินน้ำมันก็ลอยน้ำได้ เมื่อเราเอาของอะไรไปจุ่มน้ำ น้ำจะออกแรงยกของที่จุ่มอยู่ในน้ำ แรงนี้เรียกว่าแรงลอยตัว และแรงมีค่าเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยของที่ลงไปในน้ำ กฏธรรมชาตินี้ถูกค้นพบโดยอาร์คิมีดีสเมื่อสองพันกว่าปีมาแล้ว

จากนั้นผมก็ค่อยๆหยดน้ำเข้าไปในชามดินน้ำมันที่ลอยน้ำอยู่จนปริ่มน้ำ ให้เด็กๆสังเกตผิวของน้ำที่โค้งนูนรอบๆของชามเนื่องจากแรงตึงผิวของน้ำดึงผิวไว้ไม่ให้แยกออกจากกันง่ายๆ ถ้าเราค่อยๆหยดน้ำอย่างระมัดระวัง เราจะสามารถมองข้างๆแล้วเห็นชามดินน้ำมันดูเหมือนอยู่ใต้ระดับผิวน้ำนิดนึง

ขอบน้ำโค้งๆรอบๆชามดินน้ำมันสะท้อนแสงเป็นวง

ปริ่มน้ำ

จากนั้นผมก็เอากระป๋องน้ำวางบนตาชั่ง แล้วให้เด็กๆทายว่าถ้าเราจุ่มของลงไปในน้ำ ตาชั่งจะบอกว่าน้ำหนักเพิ่มขึ้นหรือลดลง ปรากฏว่าถ้าจุ่มของลงไปในน้ำแต่ไม่ให้แตะก้นกระป๋อง ตาชั่งจะบอกว่าน้ำหนักเพิ่มขึ้นครับ เพิ่มขึ้นเท่ากับแรงลอยตัวที่น้ำดันของขึ้นนั่นเอง

เราอาศัยหลักการนี้มาวัดขนาดกำปั้นเด็กกันครับ ถ้ากำปั้นไปแทนที่น้ำ 1 ซีซี แรงลอยตัวจะเท่ากับประมาณ 1 กรัม และตาชั่งก็จะอ่านน้ำหนักเพิ่มเท่ากับ 1 กรัม เราอ่านตาชั่งเพื่อวัดขนาดกำปั้นที่จุ่มลงไปในน้ำได้ดังโดยการจุ่มลงไปถึงข้อมือ แล้วดูว่าน้ำหนักที่ตาชั่งเพิ่มขึ้นเท่าไร

จุ่มลงไปอย่างนี้ครับ

ขนาดกำปั้นเด็ก คุณครู และผม

จากนั้นผมก็ไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรมเรื่องการวัดมวลด้วยการชั่งน้ำหนัก รายละเอียดการสอนจะคล้ายๆกับที่สอนปฐมธรรมไปเมื่อสองสัปดาห์ที่แล้วนะครับ

เอาของต่างๆมาชั่ง

สอนเด็กๆเรื่องวัดความยาว ดูตารางธาตุ และความเฉื่อยสำหรับเด็กอนุบาล

2012-01-03T23:13:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องชั่งน้ำหนักวัดมวลและการทดลองเกี่ยวกับน้ำอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องการวัดความยาวและ ตารางธาตุสำหรับเด็กประถม กับการเล่นเกมที่ใช้ความเฉื่อยสำหรับเด็กอนุบาลครับ

ผมเริ่มโดยถามว่าเด็กๆจำเรื่องมวลได้ไหมจากสัปดาห์ที่แล้ว เด็กๆก็พอจำได้ว่ามวลกับน้ำหนักไม่ใช่สิ่งเดียวกัน แต่ของที่มีมวลมากเมื่ออยู่บนพื้นโลกก็จะมีน้ำหนักมาก (โดยที่น้ำหนักก็คือแรงที่โลกดูดมวลนั้นๆ) และของที่มีมวลจะดึงดูดกันด้วยแรงโน้มถ่วง และถ้าไม่มีแรงโน้มถ่วงเราก็จะไม่มีดวงดาวทั้งหลาย และชีวิตแบบที่เราคุ้นเคยก็เกิดขึ้นไม่ได้

วันนี้เรามาหัดให้เด็กๆทำการวัดความยาวด้วยวิธีง่ายๆสามอย่าง คือวัดด้วยไม้บรรทัด วัดด้วยคาลิเปอร์ดิจิตอล และวัดด้วยการเล็งเป็นรูปสามเหลี่ยม (Triangulation, Parallax)

สำหรับการวัดด้วยไม้บรรทัด เราก็เอาหัดอ่านตัวเลขและหน่วยบนไม้บรรทัด สำหรับเด็กเล็กๆที่ยังไม่รู้จักทศนิยม เราก็แค่บอกว่าความยาวอยู่ระหว่างช่วงไหนที่เป็นเลขจำนวนเต็ม เด็กโตคนไหนเข้าใจทศนิยมแล้วก็อ่านเป็นเลขทศนิยมได้เลย สิ่งที่ผมแทรกไว้ให้เด็กฟังก็คือเวลาเราวัดความยาวของอะไรที่เคลื่อนผ่านไม้บรรทัด เราต้องอ่านค่าที่ปลายทั้งสองที่เวลาเดียวกัน ไม่งั้นเราก็ไม่ได้วัดความยาวของวัตถุนั้นๆ หวังว่าในอนาคตเมื่อเด็กรู้เรื่องทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ เขาจะได้ไม่งงและวัดความยาวได้ถูกต้อง

สำหรับของเล็กๆที่ต้องการความละเอียด เราสามารถใช้คาลิเปอร์วัด ความละเอียดสามารถละเอียดระดับ 1/100 ของมิลลิเมตรเลยสำหรับคาลิเปอร์ดีๆ ถ้าตัวถูกๆอย่างที่ผมใช้ ก็คงเชื่อได้ถึงสัก 2/100 มิลลิเมตร ตัวคาลิเปอร์มีสามส่วนที่สามารถวัดขนาดด้านนอก ขนาดด้านใน และความลึก ผมทดลองวัดความหนาของกระดาษสมุดได้ 0.12 มิลลิเมตรแล้วก็เด็กๆดูแสงไฟที่ลอดผ่านฟันของคาลิเปอร์ให้เห็นว่าขนาด 0.12 มิลลิเมตรหรือประมาณ 1/8 มิลลิเมตรหน้าตาเป็นอย่างไร

ผมบอกเด็กๆว่าคาลิเปอร์เดิจิตอลป็นเหมือนของวิเศษสำหรับผม เพราะตอนผมเป็นเด็กของแบบนี้ไม่มี ถ้ามีก็ราคาแพงมากจนหามาเล่นไม่ได้ แต่ของที่วิเศษกว่านี้ยังรอเด็กๆในอนาคตสร้างขึ้น การคิดว่าน่าจะมีสิ่งประดิษฐ์ที่ดีกว่าที่มีอยู่เป็นก้าวแรกของการสร้างของที่ดีๆขึ้นไปอีก หวังว่าเด็กๆจะทำอะไรที่ดีๆขึ้นๆไปในอนาคต

จากนั้นผมก็บอกเด็กว่าถ้าระยะทางที่เราต้องการวัดมันยาวเกินไม้บรรทัดหรือคาลิเปอร์ไปมากๆ จะทำอย่างไร วิธีที่มนุษย์รู้จักมาหลายพันปีแล้วก็คือการวาดรูปสามเหลี่ยม หรือวิธีพาราลแล็กซ์ จากนั้นก็คำนวณระยะทางอัตราส่วนต่างๆของสามเหลี่ยมคล้าย หลักการก็คือเรามองวัตถุที่เราต้องการหาระยะห่างด้วยการมองจากสองจุด แล้วดูว่าการมองจากสองจุดจะต้องหันแนวสายตาเท่าไร อุปกรณ์แบบนี้มีอยู่แล้วในหัวของเรา นั่นก็คือตาสองข้างนั่นเอง ถ้าให้เอานิ้วมาไว้ข้างหน้าแล้วหลับตาซ้ายทีขวาทีจะเห็นว่าเราเห็นนิ้วเราเปลี่ยนไป สมองมีส่วนคำนวณประมาณระยะทางสำหรับภาพที่ได้จากตาทั้งสองโดยอัตโนมัติ

ถ้าวัตถุอยู่ไกลมากๆ ระยะห่างระหว่างตาของเราจะห่างไม่พอในการประมาณระยะห่าง เราจึงต้องอาศัยเครื่องมือช่วย คือทำท่อหรือกล้องส่องทางไกลสองอัน วางให้ห่างกันในระยะหนึ่งที่เรารู้แน่นอน แล้วเราก็มองวัตถุผ่านท่อหรือกล้อง แล้วดูว่าแนวของท่อหรือกล้องทำมุมอะไรกัน แล้วเราก็สามารถคำนวณระยะห่างได้เพราะมุมจะบอกเราได้ว่าระยะห่างไปถึงวัตถุเป็นกี่เท่าของระยะห่างระหว่างท่อหรือกล้อง สูตรคำนวณนี้เด็กๆยังไม่ต้องรู้แต่สามารถหาได้ในอนาคตจากลิงค์ข้างบน หรือเมื่อเรียนตรีโกณมิติก็จะรู้ได้เองถ้าเข้าใจ

เราสามารถทำแบบจำลองง่ายๆเพื่อดูหลักการนี้ได้โดยเอาหลอดกาแฟสองอันมาติดกับเก้าอี้ อันหนึ่งติดให้แน่นไม่ขยับที่ด้านหนึ่งของเก้าอี้ อีกหลอดติดไว้หลวมๆด้วยเทปกาว วิธีใช้ก็คือมองผ่านหลอดแรกให้เห็นวัตถุก่อนด้วยการขยับเก้าอี้ไปมา จากนั้นก็บิดหลอดอีกอันจนเราเห็นวัตถุ เราจะเห็นได้ว่าถ้าวัตถุอยู่ไกลเราก็บิดหลอดน้อย ถ้าอยู่ใกล้เราก็บิดหลอดมาก

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆหัดวัดนู่นวัดนี่ไปตามใจชอบ เราพบว่ากระดาษ A4 80 กรัมหนา 0.11 มิลลิเมตร ดังนั้นความหนาแน่นของมันก็จะประมาณ 80 กรัม/(1 ตารางเมตร x 0.11 มิลลิเมตร) หรือประมาณ 730 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร หรือหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ

หลังจากเด็กๆทดลองวัดกันเสร็จแล้ว ผมก็เปิด iPad Apps เรื่อง The Elements โดย Theodore Gray ให้ดู ต้องขอบคุณน้องๆที่ทำงานบริษัทเอเทรียมที่ซื้อสายต่อ HDMI สำหรับ iPad ให้เป็นของขวัญปีใหม่ ทำให้เด็กๆได้ดูของดีๆบนจอใหญ่ๆ

ผมบอกเด็กๆว่าวัตถุทั้งหลายที่เรารู้จักมีส่วนประกอบเป็นธาตุต่างๆ เรารู้จักธาตุต่างๆร้อยกว่าธาตุแล้ว ส่วนประกอบของร่างกายของเราก็มาจากธาตุต่างๆเหล่านี้ มากบ้างน้อยบ้าง วันนี้เราได้ดูธาตุสองตัวแรกคือ ไฮโดรเจน กับฮีเลียม ซึ่งแม้จะเบา แต่ก็มีปริมาณมากจนรวมกันเป็น 98% (ไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม 23%) ของมวลธาตุทั้งหมดในจักรวาล โดยที่ส่วนใหญ่จะอยู่ในดาวฤกษ์ทั้งหลาย

ดวงอาทิตย์ของเราเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมด้วยปฏิกริยาปรมาณูแบบฟิวชั่น ในทุกๆวินาทีไฮโดรเจน 600 ล้านตันจะเปลี่ยนเป็นฮีเลียม 594 ล้านตัน มวลที่หายไป 4 ล้านตันเปลี่ยนร่างเป็นพลังงานตามสมการ E = mc² (E คือพลังงาน m คือมวล c คือความเร็วแสงในสูญญากาศ) ทำให้ดวงอาทิตย์มีความร้อนและเปล่งแสงสว่างอยู่ได้ต่อเนื่องเป็นเวลากว่าห้าพันล้านปีแล้ว

ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ ถ้าเราใส่ลูกโป่งลูกโป่งก็จะลอย แต่ถ้าถูกประกายไฟก็จะติดไฟ ในสมัยก่อนเรือเหาะเคยใช้ไฮโดรเจนแต่หลังจากเกิดอุบัติเหตุติดไฟแล้วเรือเหาะตก เราก็ใช้ฮีเลียมแทนเพราะมันไม่ติดไฟ

สำหรับฮีเลียมผมให้เด็กๆดูว่าเวลาคนหายใจเอาฮีเลียมเข้าไปแล้วพูดเสียงจะตลก เพราะฮีเลียมเบากว่าอากาศทำให้เสียงเดินทางผ่านได้เร็วกว่าผ่านอากาศ การสั่นของกล่องเสียงที่ทำให้เกิดเสียงที่สูงๆจะได้รับการขยายและส่งผ่านได้มากกว่าเสียงต่ำๆ ที่เด็กๆควรจำไว้ก็คือถ้าเราหายใจเอาแต่ฮีเลียมเข้าไปมากๆเราอาจจะตายได้เพราะขาดอากาศ เนื่องจากเราต้องการออกซิเจนในการหายใจ ไม่ใช่ฮีเลียม

ในทางกลับกัน ถ้าหายใจเอาก๊าซที่หนักกว่าอากาศเข้าไปเสียงจะต่ำลง ก๊าซที่มีคนทดลองแบบนี้ก็คือซีนอน กับ ซัลเฟอร์เฮ็กซะฟลูออไรด์

อันนี้เป็นคลิปเสียงฮีเลียมและซัลเฟอร์เฮ็กซะฟลูออไรด์ครับ:

ดูภาพสมุดจดของเด็กๆที่อัลบัมเต็มนะครับ

สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมให้เด็กๆเล่นเกมที่อาศัยความเฉื่อย โดยเอาเหรียญมาวางบนแผ่นกระดาษแข็งที่พาดไว้บนแก้ว แล้วให้เด็กดีดหรือดึงกระดาษออกเร็วๆในแนวราบ เหรียญมีความเฉื่อยไม่อยากเคลื่อนที่ไปไหนเลยไม่กระเด็นไปตามกระดาษ แต่ลอยอยู่เหนือแก้วน้ำแล้วก็ตกลงไปในแก้ว เด็กๆดีดกันไม่ค่อยได้ยกเว้นบางคน แต่ส่วนใหญ่ดึงได้ครับ

ชั่งน้ำหนักวัดมวลและการทดลองเกี่ยวกับน้ำ

2011-12-27T21:16:00.001+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง "ปืนของคุณเก๊าส์! (Gaussian Gun)" อยู่ที่นี่ครับ)

หายไปร่วมสามเดือนเพราะปิดภาคเรียนและน้ำท่วมนะครับ แต่ในที่สุดวันนี้ผมก็ได้ไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิอีกครับ (กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรมยังไม่เปิดเรียนเพราะน้ำท่วม) วันนี้เรื่องชั่งน้ำหนักวัดมวลสำหรับเด็กประถมและการทดลองเกี่ยวกับน้ำสำหรับเด็กอนุบาลครับ

ผมเริ่มด้วยการถามว่ามีใครจำได้ว่าความเฉื่อยคืออะไรได้บ้าง เมื่อปีที่แล้วเด็กโตได้ทำการทดลองเกี่ยวกับความเฉื่อยไปแล้วครั้งหนึ่ง เด็กๆส่วนใหญ่จำได้ว่าเคยทดลองดีดกระดาษรองเหรียญเพื่อดูความเฉื่อยไม่อยากเคลื่อนที่ของเหรียญ เมื่อตอนนั้นผมเคยบันทึกถึงความเฉื่อยไว้ว่า:

"ความเฉื่อย" หรือ Inertia (อ่านว่า อิ-เนอร์-เชียะ) เป็นคุณสมบัติของวัตถุทุกๆอย่างครับ เป็นคุณสมบัติของวัตถุต่างๆที่ไม่อยากเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของมัน ถ้าอยู่เฉยๆก็จะอยู่เฉยๆไปเรื่อยๆจนมีอะไรมาทำอะไรกับมัน ถ้าเคลื่อนที่อยู่แล้วก็ไม่อยากหยุด ไม่อยากวิ่งเร็วขึ้น ไม่อยากเลี้ยว ถ้าจะทำให้หยุด หรือเร็วขึ้น หรือเลี้ยว ต้องใช้แรงมากระทำกับมัน

เราเรียกปริมาณความเฉื่อยของวัตถุแต่ละชิ้นว่า "มวล" ของวัตถุ บนโลกถ้าวัตถุไหนมีมวลมาก นำ้หนักของมันก็มากตาม แต่ในอวกาศไกลๆจากโลก แม้ว่าวัตถุนั้นจะมีน้ำหนักน้อยมากๆ (เพราะน้ำหนักคือแรงดึงดูดจากโลกมีค่าน้อยลงเมื่อห่างจากโลก) มวลหรือความเฉื่อยของมันก็ยังมี และทำให้วัตถุไม่ค่อยอยากเปลี่ยนแปลงการหยุดนิ่งหรือการเคลื่อนที่ของมัน ถ้าจะเปลี่ยนแปลง ก็ต้องมีแรงอะไรไปผลักดันดูดดึงมัน

สิ่งที่น่าสนใจอีกอย่างของวัตถุที่มีความเฉื่อยก็คือปริมาณความเฉื่อยที่เราเรียกว่ามวลนั้น จะดึงดูดมวลอื่นๆทุกมวลในจักรวาลได้ เราเรียกแรงนี้ว่าแรงโน้มถ่วง บนพื้นโลกแรงที่มวลของโลกดึงดูดมวลของวัตถุต่างๆเรียกว่าน้ำหนักของวัตถุนั้นๆ โดยที่น้ำหนักของวัตถุเท่ากับมวลของวัตถุคูณกับค่าคงที่ค่าหนึ่ง (ค่า g) ดังนั้นบนพื้นโลกถ้าเราจะวัดมวลของวัตถุใดๆเราก็ชั่งน้ำหนักของมันแล้วเราก็สามารถรู้ค่ามวลของมันได้ทันที (มวล = น้ำหนัก/g) ความจริงหน่วยที่เรียกว่ากิโลกรัมนั้นเป็นหน่วยของมวล ส่วนหน่วยของน้ำหนักนั้นนับเป็นนิวตัน แต่ในชีวิตประจำวันเราเรียกน้ำหนักเป็นกิโลกรัมก็ไม่มีปัญหาเพราะทุกคนเข้าใจตรงกัน มีแต่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่ต้องระวังเรื่องหน่วยบ้าง

แรงดึงดูดระหว่างมวลหรือแรงโน้มถ่วงมีความสำคัญมาก เพราะ การที่เรามีโลก มีดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ มีดวงจันทร์ มีแกแล็คซี (กลุ่มดาวที่มีดาวเป็นแสนล้านดวง) ได้ก็เพราะมวลต่างๆรวมตัวกันจนเกิดเป็นสิ่งต่างๆเหล่านี้ นอกจากนี้ธาตุส่วนใหญ่ที่ประกอบเป็นตัวเราก็ถูกสังเคราะห์ภายในดวงดาวที่ระเบิดในอดีต ถ้าไม่มีแรงโน้มถ่วงคอยรวบรวมของต่างๆให้จับตัวเป็นกลุ่มๆก้อนๆกันสร้างดาวฤกษ์ดาวเคราะห์ต่างๆ เราก็ไม่สามารถมีตัวตนขึ้นมาได้

กลับมาที่วิธีวัดมวลบนโลกใหม่ ผมบอกเด็กๆว่าเราสามารถชั่งน้ำหนักของวัตถุได้หลายแบบ แบบที่เข้าใจง่ายๆก็คือใช้สปริง โดยดูว่าน้ำหนักของของวัตถุดึงให้สปริงยืดได้เท่าไร น้ำหนักมากก็ทำให้สปริงยืดมาก

ตาชั่งแบบสปริง

ใช้ตาชั่งสปริงชั่งเหรียญได้ประมาณ 900 กรัม

จากนั้นผมก็เอาตาชั่งสำหรับใช้ในครัวเพื่อชั่งตวงส่วนผสมอาหารมาให้เด็กๆดู ตาชั่งวัดได้ละเอียดถึง 1 กรัม โดยที่น้ำหนักที่กดลงบนตาชั่งจะไปทำให้ความต้านทานไฟฟ้าภายในเปลี่ยนไป เนื่องจากเราสามารถวัดความต้านทานไฟฟ้าได้ละเอียดมาก เราจึงสามารถวัดน้ำหนักได้ละเอียดไปด้วย

ผมเอาขวดใส่น้ำดื่มขนาด 600 มิลลิลิตร มาชั่ง แต่ให้เด็กๆเดากันว่าตาชั่งจะบอกว่าหนักเท่าไร เด็กๆก็เดากันไปต่างๆนาๆ เช่น 800 กรัม 1 กิโลกรัม 15 กิโลกรัมบ้าง แต่พอชั่งจริงๆได้ 634 กรัม และเมื่อเทน้ำออกชั่งขวดเปล่าจะได้ 21 กรัม แสดงว่ามีน้ำอยู่ 613 กรัม

จากนั้นผมก็เอาหลอดฉีดยามาใส่น้ำทีละ 10 ซีซี มาชั่ง (ตอนนี้ผมก็ได้แทรกว่า ปริมาณ 1 ซีซี นั้นเท่ากับ 1 มิลลิลิตร คำว่ามิลลิคือ 1/1,000 เมื่อผสมกับคำว่าลิตรซึ่งเท่ากับ 1,000 ซีซี จึงเท่ากับ 1/1,000 x 1,000 ซีซี เท่ากับ 1 ซีซีพอดี นอกจากนี้ ซีซี คือคำย่อของ Cubic Centimeter หรือลูกบาศก์เซ็นติเมตรนั่นเอง)

ผมให้เด็กๆเดาว่าถ้าเอากระดาษ A4 (แบบ "80 กรัม") หนึ่งแผ่นมาชั่งบนตาชั่ง เราจะได้ค่ามวลเป็นเท่าไร เด็กๆหลายๆคนก็เข้าใจว่ามันควรจะหนักน้อยกว่าขวดพลาสติกเปล่าก็เดาๆกันไปว่าน้อยกว่า 20 กรัม พอเราชั่งจริงๆก็ได้ว่ากระดาษมีมวล 5 กรัม ซึ่งก็เท่ากับที่มันควรจะเป็น เพราะว่ากระดาษถ่ายเอกสารประเภท "80 กรัม" นั้นต้องมีมวล 80 กรัมต่อหนึ่งตารางเมตร กระดาษ A4 มีขนาดกว้าง 21เซ็นติเมตร สูง 29.7 เซ็นติเมตร ดังนั้นจึงมีพื้นที่เท่ากับ 1/16 ตารางเมตร (มีเศษนิดหน่อย) ถ้าแต่ละแผ่นมีมวล 5 กรัม 16 แผ่นก็จะมีมวล 80 กรัม (คำนวณละเอียด = 80.17 กรัม ) ผมเอากระดาษ 16 แผ่นมาชั่งก็ได้น้ำหนัก 80 กรัมพอดี

จากนั้นเด็กๆก็ทดลองชั่งน้ำหนักของต่างๆที่หาได้ด้วยเครื่องชั่งทั้งสองแบบ และได้เปรียบเทียบว่าตาชั่งสปริงทำงานคลาดเคลื่อนเยอะตอนน้ำหนักน้อยๆ

หลังจากเด็กๆได้ทดลองชั่งของต่างๆสักพักแล้วผมก็ให้เด็กๆดูภาพจำลองการเคลื่อนไหวของโลก+ดวงอาทิตย์ การเคลื่อนไหวของโลก+ดวงจันทร์+ดวงอาทิตย์ การเคลื่อนไหวของดวงอาทิตย์สี่ดวง และอื่นๆโดยไปที่เว็บ My Solar System ครับ แนะนำให้เข้าไปทดลองเล่นครับ จะเข้าใจการโคจรต่างๆดีขึ้น

วงโคจรของดวงอาทิตย์+โลก+ดวงจันทร์ครับ

วงโคจรของดวงดาวเหล่านี้เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างมวลหรือที่เรียกอีกชื่อว่าแรงโน้มถ่วงครับ ถ้าไม่มีแรงโน้มถ่วง ก็ไม่มีวงโคจรแบบนี้ หรือไม่มีดาวต่างๆตั้งแต่ต้น

ผมได้บอกเด็กๆว่าส่วนประกอบในร่างกายเรานั้นประกอบด้วยแร่ธาตุต่างๆที่ถูกสังเคราะห์ด้วยปฏิกริยานิวเคลียร์ในแกนกลางของดาวฤกษ์ ในดาวฤกษ์ที่ใหญ่หน่อยสิ้นอายุขัย ดาวจะระเบิดและปลดปล่อยแร่ธาตุที่สังเคราะห์ไว้ให้กระเด็นออกมา เมื่อเวลาผ่านไปแร่ธาตุเหล่านี้ก็จะรวมตัวกันเป็นดาวฤกษ์และดาวเคราะห์รุ่นต่อไป ดวงอาทิตย์ของเราและโลกของเราก็เป็นดาวรุ่นหลังที่เกิดจากซากของดาวรุ่นก่อนๆ ร่างกายของเราก็ทำมาจากละอองดาว (หรือขยะนิวเคลียร์นั่นเอง)

อันนี้เป็นตัวอย่างขบวนการระเบิดของดาวที่นักวิทยาศาสตร์ทำการจำลองไว้ครับ:

ผมบอกเด็กๆว่าถ้าดาวไม่ใหญ่อย่างดวงอาทิตย์ของเราสิ้นอายุขัย มันจะบวมออกเป็นดาวยักษ์แดงแล้วค่อยๆมอดกลายเป็นดาวแคระขาว แต่สำหรับดาวใหญ่ๆเวลาตายมันจะกลายเป็นหลุมดำซึ่งดูดทุกสิ่งทุกอย่างเข้าไปด้วยแรงโน้มถ่วงของมัน

พอพูดถึงดวงดาวเด็กๆก็มีคำถามกันใหญ่เลย ผมก็พยายามตอบเท่าที่ตอบได้ เช่น:

ธีธัช: คนถูกหลุมดำดูดจะเป็นอย่างไร

ผม: สมมุติว่าเราตกเข้าไปในหลุมดำโดยเอาเท้าตกเข้าไปก่อน เมื่อเราเข้าใกล้ศูนย์กลางของหลุมดำมากพอ แรงดูดที่เท้าเราจะมากกว่าแรงดูดที่หัวเรามากจนตนเรายืดเป็นเส้นและขาดออกเป็นท่อนๆ แรงดูดที่แขนและไหล่ของเราจะลู่เข้าศูนย์กลางจนตัวเราถูกบีบให้แบนๆกลายเป็นเส้นๆเหมือนบีบยาสีฟัน

เม็กก้า: หลุมดำเต็มไหม

ผม: มันไม่เต็มครับ ใหญ่ขึ้นได้เรื่อยๆ

กัน: ของที่ตกเข้าไปในหลุมดำไปไหน

ผม: ความเข้าใจของผมก็คือมันอยู่ในหลุมดำ ไม่ได้ไปไหน แต่มีบางคนคิดว่ามันอาจจะเป็นจุดเริ่มต้นของจักรวาลแบบอื่นๆก็ได้ แต่ตอนนี้เรายังไม่เข้าใจลึกซึ้งและละเอียดพอ

แพม: พระอาทิตย์เป็นหลุมดำได้ไหม

ผม: พระอาทิตย์มีขนาดเล็กไปครับ เป็นไม่ได้

พล: พอดวงอาทิตย์ตาย ดาวดวงไหนมาเป็นดวงอาทิตย์แทน

ผม: ดวงอาทิตย์น่าจะไม่หายไปไหน แต่คงเย็นลงเรื่อยๆ แต่ศูนย์กลางคงอยู่ที่ที่อยู่ตอนนี้

กัน: จักรวาลมีวันแตกไหม

ผม: เท่าที่เราเข้าใจ มันคงไม่แตก แต่จะขยายตัวจนแกแลกซี่อยู่ห่างกันมากจนท้องฟ้ามืดไปหมด ไม่เห็นดาวเมื่อเวลาผ่านไปนานมากๆๆๆ

แพม: อะไรเป็นศูนย์กลางจักรวาล

ผม: เท่าที่เราเข้าใจ ไม่มีศูนย์กลางของจักรวาล แต่ละที่มีความเท่าเทียมกัน

ทอม: หลุมดำดูดหลุมดำไหม

ผม: ดูดครับ เวลาหลุมดำชนกันจะทำให้อวกาศบิดตัวเป็นคลื่นด้วย เราอาจจะตรวจจับคลื่นพวกนี้ได้ในอนาคตไม่ไกลนัก

ทอม: นักบินอวกาศอยู่บนดวงจันทร์จะเห็นโลกเป็นครึ่งเสี้ยวไหม

ผม: เห็นครับ ขึ้นกับตำแหน่งของโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ ว่าแสงจากดวงอาทิตย์จะฉายบนโลกและสะท้อนเข้าตานักบินอวกาศบนดวงจันทร์อย่างไร

กัน: แล้วถ้าอยู่บนดาวอังคารจะเห็นไหม

ผม: น่าจะเห็นเสี้ยวของดวงจันทร์ของดาวอังคาร ไม่น่าเห็นโลก เพราะไกลกันเกินไป

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูคลิปการจำลองการชนของแกแล็คซีทางช้างเผือกของเรา กับแกแล็กซีเพื่อนบ้านชื่อแอนโดรมีดาในอนาคตอันไกล(เป็นหลายๆพันล้านปี)ครับ เนื่องจากทั้งสองแกแล็คซีดึงดูดกันอยู่ และอาจจะชนกันได้:

นี่เป็นตัวอย่างบันทึกของเด็กๆครับ:

หลังจากสอนที่ปฐมธรรมเสร็จ ผมก็ไปทำการทดลองกับเด็กอนุบาลสามที่บ้านพลอยภูมิครับ วันนี้ทำการทดลองสองอย่างเกี่ยวกับน้ำ

การทดลองแรกผมเอาหลอดฉีดยามาดูดอากาศให้เต็มแล้วอุดปลายด้วยนิ้วมือ แล้วให้เด็กๆกดก้านฉีดยา เด็กๆก็กดได้

จากนั้นผมก็ใช้หลอดฉีดยาเดียวกันดูดนำ้เข้าไปให้เต็ม อุดปลายด้วยนิ้วมือ แล้วให้เด็กๆกดก้านอีก ปรากฏว่ากดไม่ได้ครับ

การทดลองนี้แสดงว่าของเหลวเช่นน้ำจะกดให้มีขนาดเล็กลงยากมาก แต่ก๊าซเช่นอากาศสามารถถูกกดให้มีขนาดเล็กลงได้ง่าย

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆรู้จัก"กาลักน้ำ" โดยเราไปที่ห้องน้ำ เอาน้ำใส่กระป๋องวางไว้ในที่สูง แล้วเอาสายยางมาใส่น้ำให้เต็มแต่เอามืออุดไว้ทั้งสองข้าง จากนั้นก็เอาปลายข้างหนึ่งจุ่มไว้ในกระป๋อง แล้วปล่อยปลายอีกข้างหนึ่งไว้ในระดับต่ำกว่ากระป๋อง เมื่อเลิกอุดสายยาง น้ำจะไหลจากกระป๋องออกไปทางปลายสายยางที่อยู่ต่ำกว่ากระป๋อง ถ้าเรายกปลายสายยางให้สูงขึ้นน้ำจะไหลช้าลง ถ้ายกให้ต่ำลงน้ำจะไหลแรงขึ้น ถ้ายกสูงกว่ากระป๋องน้ำจะหยุดไหล

การค้นพบของธัญญา

2011-12-08T19:51:00.001+07:00

วันนี้ธัญญ่าเอาเยลลี่สตรอเบอร์รี่สีแดงที่ช่วยกันทำกับพี่ๆเมื่อวันเสาร์ออกมาทาน

เธอเอาช้อนพลาสติกสีฟ้าตัก แต่เธอไม่ยอมเอาเข้าปากเสียที จับช้อนเอียงไปมาน่ากลัวหกเป็นอย่างยิ่ง ตาเธอก็จับจ้องอยู่ที่ช้อนที่มีเยลลี่นั้นตลอดเวลา

พ่อแม่และป้านิดต่างพากันตกใจ กลัวเธอทำเยลลี่ตก บอกว่าอย่าเอียงช้อน แต่เธอก็ไม่ฟัง

แล้วเธอก็บอกว่า "ดูสิคะ เยลลี่สีแดงบนช้อนสีฟ้ากลายเป็นสีม่วงค่ะ สีฟ้าผสมสีแดงกลายเป็นสีม่วงค่ะ"

ช่างสังเกตใช้ได้นะเจ้าเปี๊ยก :-)

คำถามของธัชธีญา

2011-10-12T20:22:00.000+07:00

ธัชธีญา แม่ และพ่อ

ธัชธีญา(อายุห้าขวบกว่าๆ)มีคำถามน่าสนใจมาเรื่อยๆ

เมื่อสักสัปดาห์ก่อนเธอถามแม่ว่า "มาม้าคะ เวลาคนแต่งงานกัน ร่างกายรู้ได้อย่างไรว่าต้องมีลูกออกมาคะ"

ขณะที่แม่และพ่อกำลังคิดวิธีตอบนั่นเอง พี่ธีธัช(อายุแปดขวบ)ก็เสนอความคิดเห็นว่า "พี่ว่ามันต้องเกี่ยวกับการผสมพันธุ์แน่เลย แต่พี่ไม่เข้าใจว่าสเปิร์มมันไปเจอกับไข่ได้ยังไง"

ธีธัช

วันนี้ธัชธีญามีอีกคำถาม "คนคนแรกคือใครคะ เขามีพ่อแม่หรือเปล่า"

ผมได้โอกาสเลยเล่าเรื่องเกี่ยวกับการวิวัฒนาการว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกมีความเกี่ยวพันเป็นญาติกัน บรรพบุรุษของเราเมื่อสักล้านปีที่แล้วหน้าตาคล้ายๆลิง ถ้าสักหกสิบล้านปีที่แล้วก็หน้าตาคล้ายกระรอก ถ้ากลับไปสัก 300 ล้านปีบรรพบุรุษเราจะหน้าตาคล้ายปลา ไปเรื่อยๆ ถ้ากลับไปนานเป็นสามสี่พันล้านปีบรรพบุรุษเราจะหน้าตาคล้ายๆแบคทีเรีย

ในระยะสั้นๆไม่กี่พันปีคนยังไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก แต่ถ้าให้เวลานานเป็นล้านปีการเปลี่ยนแปลงจะเห็นได้ชัด มันคล้ายๆกับเราส่องกระจกทุกวันเราจะไม่รู้สึกว่าหน้าตาเราเปลี่ยนไปอย่างเห็นได้ชัด แต่ถ้าเอารูปจากหลายๆปีมาดูจะเห็นได้ว่าหน้าตาเราเปลี่ยนไปมาก

ดังนั้นสรุปได้ว่าไม่มีคนคนแรกหรอก เพราะเราเป็นจุดๆหนึ่งในกิ่งก้านสาขาของสิ่งมีชีวิตที่เป็นญาติกันทั้งหมดบนโลก เราได้แต่บอกว่าถ้ากิ่งก้านไม่ห่างกันมาก สิ่งมีชีวิตบนกิ่งก้านนั้นก็จะมีความเกี่ยวพันกันมากหน่อย เรามีบรรพบุรุษที่คล้ายๆเราที่เราเรียกว่าเป็นคนได้สนิทปากถ้าเรามองกลับไปไม่นานนัก ถ้ามองกลับไปนานมากเกินเราก็จะเรียกว่าเป็นสัตว์ประเภทอื่น แต่ขอบเขตว่าแค่ไหนจะเรียกว่าเป็นคนนั้น เป็นเรื่องที่เราเลือกจะเรียกเอง ธรรมชาติไม่เกี่ยวและไม่แคร์เราด้วย

ท่านที่สนใจเรื่องธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ผมแนะนำหนังสือหรือ iPad App ที่ชื่อว่า The Magic of Reality: How We Know What's Really True นะครับ มีคำถามและคำตอบ และทำไมเราถึงคิดว่าคำตอบเป็นคำตอบที่ถูกต้องและเป็นจริงครับ

นี่คือวิดีโอคลิปสำหรับเวอร์ชั่น iPad ครับ ผมซื้อมาแล้ว ได้ใช้ตอบปัญหาลูกเรื่องคนคนแรกเลย :-)

ปล. เมื่อวานนี้ธัญญา(อายุเกือบสี่ขวบ)เลือกหนังสือนี้จากงานหนังสือด้วยครับ :-)

หนังสือที่ธัญญาเลือก

ธัญญาและกิจกรรมที่เธอชอบมาก

ปืนของคุณเก๊าส์! (Gaussian Gun)

2011-09-06T23:45:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องพลังงานและคลื่นอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรามาเล่นของเล่นที่ใช้แม่เหล็กเป็นส่วนประกอบสำคัญที่เรียกว่าปืนของคุณเก๊าส์ (Gaussian Gun) กันครับ

แต่ก่อนอื่นที่เราจะไปเล่นของเล่น ผมได้ให้การบ้านเด็กๆไปทำโดยให้เด็กๆสังเกตว่าเครื่องสูบน้ำที่ใช้มือบีบทำงานอย่างไร ให้เวลาสัปดาห์หนึ่งไปลองดูกัน เครื่องสูบน้ำหน้าตาแบบนี้ครับ:

การบ้านเด็กๆ ดูว่าการทำงานของเครื่องสูบน้ำแบบนี้เป็นอย่างไร

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูคลิปวิดีโอเกี่ยวกับงานศิลปะที่ใช้ลูกตุ้มทำ:

ผมถามเด็กๆว่ามันทำงานอย่างไร มีเด็กๆหลายคนเช่นธีธัช น้องกันและน้องแสงจ้าเข้าใจทันทีว่าเกิดจากความยาวของลูกตุ้มที่ต่างกัน อันสั้นจะแกว่งถี่กว่าอันยาว (ความจริงมีเด็กมากกว่านี้ที่เข้าใจแต่สามคนที่ยกตัวอย่างออกเสียงดังที่สุด) ผมดีใจมากที่เด็กๆเข้าใจและจำได้เรื่องลูกตุ้มที่เราเรียนกันไปในอดีต สำหรับสิ่งประดิษฐ์นี้คนสร้างเขาบอกว่าลูกตุ้มอันที่ยาวที่สุดจะแกว่ง 51 ครั้งต่อนาทีและอันที่สั้นแต่ละอันจะแกว่งมากขึ้นเรื่อยๆทีละหนึ่งครั้งต่อนาที(เป็น 52ครั้ง/นาที 53รั้ง/นาที 54ครั้ง/นาที ไปเรื่อยๆจนถึง 65ครั้ง/นาที) ดังนั้นลูกตุ้มแต่ละอันจะแกว่งที่ความถี่ต่างๆกันไป เมื่อเรามองทุกอันพร้อมๆกันก็จะเกิดรูปแบบสวยงามน่าสนใจ

เด็กๆถามผมว่าทำไมลูกตุ้มแต่ละอันต้องมีเชือกสองเส้นด้วย ขณะที่ผมกำลังนึกว่าทำไมนั่นเอง น้องเม็กก้าก็บอกว่าถ้าใช้เส้นเดียวมันจะพันกันง่าย ผมดีใจมากที่เขารู้สิ่งที่ผมไม่รู้แล้ว :-) หลังจากดูกันเสร็จเราคิดว่่าเราน่าจะทดลองสร้างเจ้าของสิ่งนี้กันมาดูเล่นกัน คิดว่าน่าจะมีโอกาสในเทอมหน้า

จากนั้นผมก็เริ่มเข้าสู่เนื้อหาประจำสัปดาห์โดยให้เด็กๆดูคลิปการชนกันของลูกตุ้มในอุปกรณ์ที่เรียกว่า "เปลไกวของนิวตัน" (Newton's Cradle) ที่เป็นลูกตุ้มทรงกลมแขวนกันเป็นแถวติดๆกัน เมื่อยกลูกตุ้มที่ปลายข้างหนึ่งขึ้นแล้วปล่อยให้ตกลงมาชน ลูกตุ้มอีกข้างก็จะกระเด้งขึ้นจนสูงเกือบๆเท่าความสูงของลูกตุ้มลูกแรก (แต่ที่ไม่สูงเท่าเพราะลูกตุ้มมีการเสียพลังงานจากแรงเสียดทานของอากาศและการเกิดเสียงชน)

ที่น่าสนใจก็คือ ถ้าเรายกลูกตุ้มหนึ่งลูกปล่อยให้ชนก็จะมีลูกตุ้มหนึ่งลูกกระเด้งขึ้น ถ้าปล่อยสองลูกก็จะมีสองลูกกระเด้งขึ้น เด็กๆถามว่าทำไมเป็นอย่างนั้น ผมจึงได้โอกาสบอกเด็กๆว่าธรรมชาติมีกฏเกณฑ์บางอย่างที่ทำให้ลูกบอลทำตัวอย่างนั้น กฏเกณฑ์ที่เกี่ยวข้องก็คือการอนุรักษ์พลังงาน และการอนุรักษ์ปริมาณการเคลื่อนไหวที่เรียกว่าโมเมนตัมนั่นเอง กล่าวคือก่อนชนและหลังชน ถ้าเราวัดปริมาณพลังงานและโมเมนตัม ปริมาณทั้งสองจะคงที่ไม่เพิ่มไม่ลด ความรู้เหล่านี้ผมไม่ได้ตั้งใจให้เด็กๆต้องจดจำหรือเข้าใจอย่างลึกซึ้งในตอนนี้ แต่หวังว่าเรื่องเหล่านี้จะผ่านตาผ่านหูพวกเขาไป จะได้เข้าใจลึกซึ้งขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปถ้าเขาสนใจ อีกอย่างก็คือผมหวังว่าเด็กๆจะเห็นว่าธรรมชาติมีกฏเกณฑ์การทำงานของมันซึ่งเราสามารถศึกษาเข้าใจได้ เด็กๆได้ฟังผ่านหูถึงปริมาณสำคัญที่มีการอนุรักษ์สามอย่างแล้วคือ ปริมาณการหมุน (โมเมนตัมเชิมมุม) ปริมาณการเคลื่อนที่ (โมเมนตัม) และพลังงาน

(การอนุรักษ์ของปริมาณทั้งสามนี้น่าสนใจมาก ปรากฏว่ามีนักวิทยาศาสตร์ชื่อ เอ็มมี่ โนเธ่อร์ค้นพบว่าถ้ากฏเกณฑ์ของธรรมชาติไม่ขึ้นกับตำแหน่ง เวลา หรือทิศทางเราก็จะมีการอนุรักษ์โมเมนตัม พลังงาน หรือโมเมนตัมเชิงมุม โดยตามลำดับ)

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูของเล่นที่เรียกว่าปืนของเก๊าส์ ที่ใช้แม่เหล็กและลูกเหล็กกลมๆมาเรียงกัน และเมื่อกลิ้งลูกเหล็กให้วิ่งมาชน จะมีลูกเหล็กวิ่งออกไปอีกด้านด้วยความเร็วสูง สาเหตุที่เป็นอย่างนั้นก็เพราะกฏการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมนั่นเอง ตอนเรากลิ้งลูกเหล็กให้วิ่งเข้าชนแม่เหล็กนั้น แม่เหล็กจะดูดลูกเหล็กเข้าหาจนลูกเหล็กวิ่งเร็วมาก เมื่อลูกเหล็กที่วิ่งเร็วนั้นชนแม่เหล็กที่ติดกับลูกเหล็กลูกอื่นๆ การเคลื่อนที่ก็ถูกส่งผ่านต่อๆไปด้วยการชนอย่างรวดเร็ว ลูกเหล็กลูกสุดท้ายไม่รู้จะชนและถ่ายทอดการเคลื่อนที่ให้ใครมันจึงกระเด็นไปด้วยความเร็ว ดูตัวอย่างการทดลองในคลิปครับ:

น้องพลถามว่าถ้าเรากลิ้งลูกแม่เหล็กกลมๆแทนที่จะกลิ้งลูกเหล็กจะเกิดอะไรขึ้น ผลเป็นดังคลิปนี้ครับ:

เราเปรียบเทียบการใช้และไม่ใช้แม่เหล็กในคลิปนี้ครับ ตอนจบน้องชุนฬี่ถามว่าถ้าเราเอามาเรียงกันเป็นวงกลมจะเกิดอะไรขึ้น (จะมีลูกเหล็กวิ่งไปตลอดไปหรือเปล่า คำตอบคือไม่มีครับ ถ้าลูกเหล็กวิ่งได้เรื่อยๆแสดงว่าเราสามารถสร้างพลังงานขึ้นมาใหม่เรื่อยๆ ซึ่งเป็นไปไม่ได้จากการอนุรักษ์พลังงาน):

เราลองปรับจำนวนและตำแหน่งของแม่เหล็กและลูกเหล็กกันครับ:

อันนี้เอาลูกเหล็กเรียงแถวกันแล้วกลิ้งแม่เหล็กใส่:

น้องทิมเสนอให้เอาปืนเก๊าส์มาเรียงต่อกันหลายๆตัวจะเกิดอะไรขึ้น:

น้องเม็กก้าและธีธัชทดลองปืนเก๊าส์แบบสองมิติ:

อันนี้ตั้งกล้องไว้อยู่ใกล้ๆพื้นจะเห็นการวิ่งได้ชัดขึ้น:

อันนี้ผมทำให้เด็กอนุบาลสามดูครับ ยิงใส่ดินสอ:

หลังจากเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนได้เห็นตัวอย่าง เขาก็แยกย้ายจัดเป็นกลุ่มย่อยลองทำเองครับ โดยผมแจกแม่เหล็กและลูกเหล็กให้ไปเล่น อันนี้คือตัวอย่างการทดลองและการจดบันทึกครับ ดูทั้งอัลบั้มที่นี่นะครับ

เลขท้ายสองตัวที่ผ่านมา

2011-09-04T22:51:00.002+07:00

สืบเนื่องจากโพสท์เรื่องใบ้เลขเด็ดที่ผมเขียนไปครับ ผมลองไปดูว่าเลขท้ายสองตัวที่ออกมา 158 ครั้งที่ผ่านมาออกเลขไหนมากเลขไหนน้อยครับ ผลที่ได้เป็นดังนี้สำหรับเลข 00, 01, 02, ..., 98, 99:

เลขท้ายสองตัวเป็นไปได้ทั้งหมด 100 แบบ ตั้งแต่ 00 ไปถึง 99 เมื่อดูในข้อมูล 158 งวดถ้าทุกตัวเลขออกเท่าๆกันก็ต้องออก 1.58 ครั้ง (ที่วาดเป็นเส้นประ) แต่ในความเป็นจริงเลขบางตัวออกมากกว่า 1.58 ครั้ง เลขบางตัวออกน้อยกว่า 1.58 ครั้ง แต่การกระจายรอบๆ 1.58 คล้ายๆกับเป็นเลขที่สุ่มออกมา ไม่สามารถชี้ว่าเลขท้ายสองตัวไหนออกมามากหรือน้อยอย่างผิดปกติครับ (เพราะจำนวนที่เราดูมันน้อย มีแค่ 158 ตัว จำนวนครั้งที่มากๆหรือน้อยๆมันอาจจะเกิดจากความฟลุ้คได้ง่ายๆ)

ผมดูการแจงแจงข้อมูลของตัวเลข 0-9 ในเลขท้าย 2 ตัวและเลขท้าย 3 ตัวด้วย และไม่พบว่ามีเลขไหนออกผิดปกติครับ หวยออกงวดหน้าผมคงใบ้ตัวเลขสุ่มเหมือนเดิม :-)

ปล. ตารางข้อมูลสำหรับเลขท้ายสองตัวเป็นดังนี้ครับ:

ตัวเลข	จำนวนครั้งที่ออก
00	1
01	1
02	1
03	2
04	0
05	5
06	2
07	1
08	1
09	2
10	3
11	3
12	4
13	1
14	1
15	1
16	0
17	2
18	1
19	0
20	1
21	0
22	2
23	1
24	2
25	3
26	3
27	2
28	1
29	2
30	1
31	0
32	1
33	2
34	2
35	2
36	2
37	0
38	0
39	0
40	0
41	3
42	1
43	3
44	3
45	2
46	1
47	0
48	3
49	2
50	2
51	1
52	0
53	1
54	1
55	2
56	2
57	0
58	2
59	2
60	0
61	1
62	2
63	1
64	2
65	1
66	3
67	3
68	2
69	4
70	0
71	3
72	0
73	2
74	0
75	1
76	3
77	1
78	0
79	1
80	2
81	4
82	0
83	0
84	0
85	4
86	1
87	2
88	3
89	0
90	0
91	1
92	2
93	4
94	2
95	2
96	4
97	4
98	2
99	1

ใบ้เลขเด็ด

2011-09-02T12:11:00.000+07:00

เมื่อวานเป็นวันหวยออก ผู้คนใน Facebook ต่างกล่าวกันถึงหวยตั้งแต่เช้า ผมจึงร่วมสนุกด้วยโดยการให้เลขเด็ดซะเลย โดยผมเลือกสุ่มเลขมาสี่ตัวเป็น 0 3 8 7:

พอดีมีคนถามว่ามีหลักการอะไรไหมในการให้ตัวเลข ผมก็บอกไปว่าผมเดามั่วเลย แต่ถ้าถูกคนก็จะจำได้ พอผมกลับบ้านผมเลยสงสัยว่าในตัวเลข 0-9 เนี่ย มีตัวเลขไหนออกมากกว่าชาวบ้านไหม ผมเลยไปโหลดเลขหวยที่ออกย้อนหลังไปถึง 30 ธันวา 2548 แล้วมานับดูว่า 0 ออกกี่ครั้ง 1 ออกกี่ครั้ง ไปเรื่อยๆจนถึง 9 ออกกี่ครั้ง

ผมได้ตัวเลขมาทั้งหมด 159,580 ตัว ดังนั้นถ้าไม่มีเลขไหนออกมากกว่าเลขอื่นเป็นพิเศษแล้ว เลข 0-9 ก็ควรออกมาไม่ห่างจาก 15,958 ครั้งนัก ผลจากการนับคือ

ตัวเลข	จำนวนครั้งที่ออก
0	15863
1	15929
2	16097
3	15959
4	15770
5	16009
6	15893
7	15881
8	16050
9	16129

แม้ว่าบางเลขจะออกมาก บางเลขจะออกน้อย แต่จำนวนครั้งที่ออกก็ใกล้เคียงกับ 15,958 ไม่มีเลขใดออกมากหรือออกน้อยเป็นพิเศษครับ

กราฟจำนวนครั้งดูเป็นอย่างนี้ครับ (เส้นประคือ 15,958 และโชว์ช่วงระหว่าง 15,000 ถึง 16,300 จะได้เห็นชัดๆ ถ้าโชว์ตั้งแต่ 0 ถึง 16,300 จะเห็นจุดต่างๆทาบเส้นประหมดเลย):

*** * **** * ****** *********
ปล. รายละเอียดเผื่อมีใครอยากทำคล้ายๆกันบ้าง

1. สำหรับผู้ที่สนใจเรื่องสถิติ Pearson's chi-square เป็นดังนี้ครับ (ผมป้อนเข้า R แทน Mathematica เพราะกำลังทดลองใช้ R ทำงานบริษัทอยู่ครับ):

> chisq.test(c(15863, 15929, 16097, 15959, 15770, 16009, 15893, 15881, 16050, 16129), p=c(0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1))

Chi-squared test for given probabilities

data: c(15863, 15929, 16097, 15959, 15770, 16009, 15893, 15881, 16050, 16129)
X-squared = 7.2059, df = 9, p-value = 0.6157

2. ผมไปโหลดหน้าเว็บผลล็อดเตอรี่จาก http://lotto.mthai.com/ ครับ

3. ผมใช้ BeautifulSoup มาดึงข้อมูลออกจากหน้าผลล็อตเตอรี่ครับ

4. ใช้ Mathematica วาดกราฟดังนี้ครับ:

ListPlot[data, PlotStyle -> PointSize[0.02], Filling -> Axis,

PlotRange -> {15000, 16300},

AxesLabel -> {"ตัวเลข", "จำนวนครั้งที่ออก"},

Epilog -> {Dashed, Line[{{0, 15958}, {9, 15958}}]}]

เรื่องพลังงาน(ต่อ)และการส่งพลังงานเป็นคลื่น

2011-08-31T14:42:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องการเปลี่ยนรูปของพลังงานและของเล่นไจโรสโคปอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้สอนต่อเรื่องพลังงานและการส่งผ่านพลังงานด้วยคลื่นครับ

คราวที่แล้วเด็กกลุ่มบ้านเรียนได้รู้ว่าพลังงานมีหลายรูปแบบเปลี่ยนกลับไปมาระหว่างกันได้ เด็กๆได้รู้จักพลังงานที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ (พลังงานจลน์) และพลังงานที่เกี่ยวกับความสูง (พลังงานศักย์โน้มถ่วง) วันนี้ผมเลยมาแนะนำให้เด็กๆรู้จักกับพลังงานอีกรูปแบบหนึ่งที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนรูปร่างของวัตถุ หรือพลังงานศักย์ยืดหยุ่น

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าวัสดุหลายๆอย่าง ถ้าเราไปกดหรืองอมันแล้วปล่อย มันจะกระเด้งกลับสู่รูปเดิม(ตราบใดที่เราไม่ไปกดหรืองอมันมากเกินไปจนรูปร่างมันเปลี่ยนไปถาวร) วัสดุเช่นไม้ เหล็ก พลาสติกแข็งๆ หนังยาง ต่างเป็นเช่นนี้ทั้งนั้น เราต้องออกแรงทำให้วัสดุเหล่านี้เปลี่ยนรูปร่าง แต่เมื่อเราปล่อยวัสดุก็จะขยับตัวกลับหารูปร่างเดิมของมัน ตอนเราทำให้มันเปลี่ยนรูปร่างเราใส่พลังงานเข้าไปในวัสดุ พลังงานที่ถูกเก็บไว้เป็นพลังงานที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนรูปร่างของวัตถุ เมื่อวัตถุคืนรูปร่างเดิมก็จะปล่อยพลังงานนั้นออกมา พลังงานที่วัสดุเก็บไว้เมื่อเปลี่ยนรูปร่างนี้เรียกได้ว่าเป็นพลังงานศักย์ที่เกี่ยวกับการยืดหยุ่นของวัตถุ แล้วผมก็ยกตัวอย่างเอาไม้บรรทัดมากดติดกับโต๊ะแล้วกดให้งอเล็กน้อยโดยวางยางลบไว้บนไม้บรรทัด เมื่อปล่อยไม้บรรทัดก็จะดีดยางลบให้ลอยขึ้น ตัวอย่างอื่นๆที่เด็กคิดว่าเป็นปรากฏการณ์คล้ายๆกันก็คือ กระดานกระโดดน้ำ แทรมโปลีน ไม้ง่ามยิงหนังสติ๊ก

ไม้บรรทัดดีดยางลบ

จากนั้นผมก็เอาหนังยาง(หนังสติ๊ก)ออกมาให้เด็กๆดู แล้วบอกว่าเวลาเรายืดยางให้ยาวขึ้น เราเอาพลังงานที่เราได้จากอาหารของเราไปเก็บไว้ในหนังยางที่ยืดนั้น ในกรณีหนังยางนี้เมื่อปล่อยให้หนังยางคืนสภาพ พลังงานศักย์ที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนรูปร่างจะเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานจลน์ทำให้หนังยางเคลื่อนที่เร็ว ทำให้หนังยางกระเด็นไปได้ไกล ถ้าเราติดหนังยางไว้กับง่ามไม้หนังสติ๊ก เราก็ใช้พลังงานนี้ขับเคลื่อนกระสุนให้วิ่งไปได้เร็วๆด้วย ยางเส้นหนาเส้นใหญ่ก็จะสามารถเก็บพลังงานไว้ได้มากกว่าเพราะเราต้องใช้แรงในการยืดยางเส้นใหญ่ๆมากกว่าใช้ในการยืดเส้นเล็กๆ

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอคลิปการยิงธนู ให้เด็กๆสังเกตว่าเมื่อง้างธนูส่วนไหนของธนูจะงอ และเมื่อปล่อยแล้วรูปทรงกลับมาเหมือนเดิม คลิปอันแรกเป็นการใช้คันธนูสมัยใหม่ ผมให้เด็กๆเดาว่าทำไมมันมีเชือกอะไรเต็มไปหมดเลย เด็กๆไม่แน่ใจแต่ก็มีเดามาว่าเพื่อให้ยิงธนูได้แรงขึ้น ผมจึงเฉลยว่ามันเป็นระบบรอกที่ทำให้แรงที่ใช้ดึงสายธนูมันเหมาะสม ไม่ต้องใช้แรงดึงมากตอนดึงสุดเหมือนธนูสมัยโบราณที่ไม่มีระบบรอก ตอนดึงสุดไม่ต้องใช้แรงมากทำให้เล็งได้ง่ายขึ้นมือไม่สั่นเท่าธนูโบราณ

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูธนูโบราณที่มีขนาดใหญ่กว่าและยิงให้แม่นยากกว่าธนูสมัยใหม่ จะเห็นว่าคันธนูก็งอเก็บพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเหมือนกัน

มีเด็กๆถามว่าทำไมคนยิงธนูถึงเล็งขึ้นฟ้า ผมจึงถามกลับว่าถ้าเล็งขนานกับพื้นจะเกิดอะไรขึ้น แล้วผมก็ดีดปากกาในแนวขนานกับพื้นเปรียบเทียบกับดีดให้เฉียงๆขึ้นฟ้าให้ดู เด็กๆก็ตอบได้ว่าถ้ายิงในแนวขนานกับพื้นธนูจะวิ่งไปไม่ไกลเท่ายิงเฉียงขึ้นฟ้าเพราะตกถึงพื้นก่อน

ผมเสริมเรื่องกองทัพมองโกลเมื่อหลายร้อยปีที่แล้วว่าทำไมถึงรบชนะมากมายนัก ผมถามเด็กๆว่าใครรู้จักเจงกิส ข่านบ้าง ปรากฏว่าเด็กๆไม่รู้จักกัน ผมเลยเล่าว่าเคยมีอาณาจักรมองโกลที่ยิึดดินแดนกว้างขวางขนาดประเทศจีน+ยุโรปเมื่อหลายร้อยปีก่อน อาวุธสำคัญที่มีประสิทธิภาพในการรบมากคือคันธนูที่ประกอบด้วยไม้ เขาสัตว์ และเอ็นสัตว์ คันธนูแบบนี้มีขนาดไม่ใหญ่และน้ำหนักเบา ยิงขณะขี่ม้าได้ ตัวคันธนูแข็งแต่ยืดหยุ่น เก็บพลังงานได้เยอะยิงได้ไกล เมื่อประกอบกับการที่นักรบมองโกลขี่ม้าเพิ่มความเร็วอีก ลูกธนูที่ยิงจากคันธนูแบบนี้จึงวิ่งได้ไกลกว่าอาวุธอื่นๆในสมัยนั้นมาก ข้าศีกสู้ไม่ไหว

จากนั้นผมก็เอาสปริงยาวๆที่เรียกกันว่าสลิงกี้ (Slinky) ออกมาให้เด็กๆดูกัน ผมปล่อยสปริงส่วนสั้นๆให้สั่นขึ้นลง แล้วผมก็ปล่อยให้สปริงส่วนยาวขึ้นให้สั่นขึ้นลง ให้เด็กๆสังเกตว่าความถี่ในการสั่นต่างกันไหม เด็กๆก็บอกว่าถ้าสปริงสั้นจะสั่นได้ถี่กว่าสปริงยาวดังในคลิปข้างล่างครับ:

จากนั้นผมก็บอกว่าเราสามารถส่งพลังงานจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งด้วยการส่งไปตามคลื่น ยกตัวอย่างเช่นเราได้ยินเสียงเพราะการสั่นสะเทือนทำให้อากาศหรือตัวกลางอื่นๆเปลี่ยนรูปร่างทำให้เกิดคลื่นเสียงวิ่งมาเข้าหูเราทำให้แก้วหูเราสั่น แล้วผมก็เอาสลิงกี้มาเป็นตัวกลางในการสร้างคลื่นทั้งคลื่นตามยาว(ที่ตัวสปริงเคลื่อนที่ในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของลูกคลื่น)และคลื่นตามขวาง(ที่ตัวสปริงเคลื่อนที่ตั้งฉากกับการแนวการเคลื่อนที่ของลูกคลื่น)ให้เด็กๆดูตามคลิปข้างล่าง:

ผมให้เด็กๆสังเกตดูการสะท้อนของคลื่นเมื่อปลายข้างหนึ่งของสลิงกี้อยู่กับที่ จะเห็นว่ายอดคลื่นกลับไปอีกทางหนึ่ง:

แล้วผมก็ปล่อยให้สลิงกี้เดินลงบันได:

จากนั้นเด็กๆก็ทดลองปล่อยคลื่นกัน มีการพยายามทำความถี่ให้พอเหมาะเพื่อให้คลื่นสะท้อนกลับมาบวกกับคลื่นใหม่ให้ดูเหมือนไม่มีลูกคลื่นวิ่งจากข้างหนึ่งไปยังอีกข้างหนึ่งของสลิงกี้ (หรือการทำคลื่นนิ่ง - Standing Wave นั่นเอง)

สำหรับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนบ้านภูมิธรรม ผมก็อธิบายและให้ทำการทดลองเหมือนๆกับกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม แต่สำหรับเด็กๆอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิผมให้เล่นสลิงกี้เฉยๆ ให้เล่นและสังเกตคลื่นและการสะท้อนครับ

โปรแกรมฟรีและดีสำหรับ Windows

2011-08-27T22:14:00.000+07:00

ผมหาคอมพิวเตอร์ให้ญาติผมใช้ ก็เลยลงโปรแกรมฟรีและถูกลิขสิทธิ์ให้เขาไปใช้ด้วย ผมเขียนคำอธิบายว่าเครื่องลงโปรแกรมอะไรไว้เลยเอาบางส่วนมาไว้ที่บล็อกนี้ด้วย เผื่อจะมีประโยชน์ต่อท่านอื่นและเผื่อมีใครสมัครใช้ Dropbox ตามลิงค์ผม เราจะได้มีทีเก็บของเพิ่มกันฟรีๆด้วย ผมอยากแนะนำให้ใช้ www.ninite.com เพื่อลงโปรแกรม และแนะนำ Dropbox กับ Google Docs สำหรับเก็บเอกสารครับ เพราะ Ninite ทำให้เราไม่เสียเวลานั่งรอการลงโปรแกรมและอัพเดทง่าย และถ้าเราเก็บเอกสารไว้บน Dropbox หรือ Google Docs เวลาคอมพิวเตอร์เราต้องซ่อม หรือหาย หรือเปลี่ยนเครื่องใหม่ หรือไปใช้อีกเครื่อง เราจะสามารถเข้าถึงเอกสารของเราได้ ไม่ต้องก็อปปี้ไฟล์ไปมา ข้างล่างเป็นส่วนหนึ่งที่ผมเขียนให้ญาติผมครับ โปรแกรมทั้งหมดลงได้จาก Ninite ครับ:

โปรแกรมที่ลงมาให้คือ

LibreOffice เป็นซอฟท์แวร์ฟรี ลิขสิทธิ์ถูกต้อง ใช้แทน Microsoft Office ได้ เวลาเซฟงานเราเลือกนามสกุลไฟล์เป็น .doc .xls ได้
Foxit Reader ฟรี ใช้เปิดไฟล์ PDF อ่าน (แทน Adobe Acrobat)
ImgBurn ฟรี ใช้เขียนแผ่น CD/DVD
PDFCreator ใช้สร้างไฟล์ PDF โดยเวลาเราพิมพ์เอกสารจากโปรแกรมต่างๆ เราสามารถเลือกพิมพ์แล้วเลือก PDFCreator เป็นเครื่องพิมพ์แทนเครื่องจริงๆ เราจะได้ไฟล์ PDF ออกมา ผมแนะนำให้ส่งเอกสารที่ผู้รับไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงเป็นไฟล์ PDF เสมอ (LibreOffice ไม่จำเป็นต้องใช้ PDFCreator เพราะสร้างไฟล์ PDF ได้เองอยู่แล้ว)
Picasa ใช้เก็บและดูรูปภาพ
Skype ใช้พูดคุยแชทผ่านคอมพิวเตอร์
Windows Live Messenger ใช้พูดคุยแชทผ่านคอมพิวเตอร์
Notepad++ ใช้แทน Notepad ที่มากับ Windows เผื่อต้องใช้
VLC Media Player ใช้ดูหนังฟังเพลง
KMPlayer ใช้ดูหนังฟังเพลง
Launchy ใช้เปิดโปรแกรมโดยไม่ต้องไปเลือกตามเมนู แค่กดคีย์ Alt กับ Space (แป้นเว้นวรรค) พร้อมกัน จะมีหน้าต่างขึ้นมาให้เราพิมพ์ชื่อโปรแกรม ปกติแค่พิมพ์ตัวอักษรตัวสองตัวก็เลือกได้แล้ว
Microsoft Security Essential เป็นโปรแกรม anti-virus ของไมโครซอฟท์ ใช้ได้กับ Windows ถูกลิขสิทธิ์
Paint.Net โปรแกรมวาดและแต่งภาพ ฟรี ใช้แทน Photoshop
Google Chrome เป็นโปรแกรมท่องเว็บแทน Internet Explorer มันเร็วกว่า และน่าจะปลอดภัยกว่า

ถ้าสงสัยอันไหน ไปค้นหาชื่อโปรแกรมใน Google นะครับ เวลาลงโปรแกรมผมไปที่ www.ninite.com จะมีโปรแกรมฟรีและดีหลากหลายให้เลือก เราสามารถเลือกหลายๆโปรแกรมแล้วโหลดตัวติดตั้งมาหนึ่งตัว แล้วตัวติดตั้งนั้นจะลงทุกโปรแกรมที่เราเลือกไว้โดยเราไม่ต้องนั่งรอกดปุ่มทีละโปรแกรม

ผมแนะนำว่าให้ทดลองใช้ Dropbox เพื่อเก็บเอกสารการงาน เพราะเราสามารถใช้เอกสารจากคอมพิวเตอร์เครื่องไหนก็ได้ แชร์ไฟล์ให้คนอื่นก็ได้ มีแบคอัพอัตโนมัติ มีคนอธิบายการใช้ไว้ที่ http://www.i3.in.th/content/view/1927 ลองอ่านดูนะครับ สมัครใช้แบบฟรีเราจะได้้พื้นที่ 2 GB ถ้าอยากสมัครให้กดลิงค์นี้ http://db.tt/OlZhBwX คุณจะได้พื้นที่เพิ่มขึ้นอีกฟรีๆและผมก็จะได้พื้นที่เพิ่มด้วย

อีกอย่างที่อยากให้ลองคือ Google Docs คือเราสามารถสร้างเอกสารเก็บไว้ในเว็บกับ Google เลย เวลาจะให้คนอื่นดูก็แค่ส่งลิงค์ให้เขา ไม่ต้องส่งไฟล์ใหญ่ๆ และเราไม่ต้องกลัวเอกสารหายจากฮาร์ดดิสค์พังด้วย เข้าไปสมัครและใช้ได้ที่ http://www.google.com/google-d-s/intl/th/tour1.html นะครับ

ถ้าเราเก็บเอกสารไว้บน Dropbox หรือ Google Docs เวลาคอมพิวเตอร์เราต้องซ่อม หรือหาย หรือเปลี่ยนเครื่องใหม่ หรือไปใช้อีกเครื่อง เราจะสามารถเข้าถึงเอกสารของเราได้ ไม่ต้องก็อปปี้ไฟล์ไปมา

การเปลี่ยนรูปของพลังงานและของเล่นไจโรสโคป

2011-08-24T15:27:00.003+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องนาฬิกาลูกตุ้มและเครื่องร่อนอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องการเปลี่ยนรูปของพลังงานเบื้องต้นสำหรับเด็กกลุ่มบ้านเรียน และของเล่นไจโรสโคปสำหรับเด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิครับ

ผมเริ่มจากการเอาลูกตุ้มนาฬิกาที่ด้วยดินน้ำมันอย่างที่ทำครั้งที่แล้วมาห้อยจากที่สูงๆ แล้วก็ปล่อยให้แกว่งแล้วให้เด็กๆสังเกตดู (เราปล่อยลูกตุ้มเฉยๆ ไม่ผลักให้มันวิ่งตอนปล่อย ให้มันแกว่งไปเอง) และถามเด็กๆว่าลูกตุ้มวิ่งเร็วตอนไหน วิ่งช้าตอนไหน ปรากฏว่าเด็กๆหลายคนบอกว่าเร็วที่สุดตอนปล่อย ส่วนที่เหลือบอกว่าวิ่งเร็วที่สุดตอนลูกตุ้มอยู่ต่ำที่สุด ผมจึงบอกว่าถ้าเราเอามือไปรอตามที่ต่างๆแล้วปล่อยให้ลูกตุ้มแกว่งใส่ ตรงไหนลูกตุ้มชนมือเราแรงสุด ตรงนั้นก็คือที่ที่ลูกตุ้มวิ่งเร็วที่สุด หลังจากให้ลูกตุ้มชนแล้วเด็กส่วนใหญ่ก็บอกว่าตรงจุดต่ำสุดลูกตุ้มจะวิ่งเร็วที่สุด แต่ก็ยังมีเด็กบางคนไม่เปลี่ยนความคิดที่ว่าจุดที่ปล่อยมีความเร็วสูงสุด ผมจึงให้เด็กๆสังเกตว่าตอนเราปล่อย ลูกตุ้มอยู่เฉยๆ แล้วมันก็เพิ่มความเร็วขึ้นเพราะตกสู่โลก แล้วเร็วขึ้นเร็วขึ้นจนเร็วที่สุดที่จุดต่ำสุด จากนั้นเมื่อลูกตุ้มแกว่งขึ้นสูงอีกครั้ง แรงดึงดูด(แรงโน้มถ่วง)จากโลกก็จะทำหน้าที่เป็นเบรก ทำให้ลูกตุ้มวิ่งช้าลงช้าลง จนหยุดที่ระดับความสูงหนึ่ง(ที่สูงไม่เกินระดับที่เราปล่อย) แล้วค่อยตกลงมาอีกครั้ง เป็นรอบๆอย่างนี้ไปเรื่อยๆ

เราจะสังเกตได้ว่าลูกตุ้มจะแกว่งกลับมาเกือบๆถึงระดับที่เราปล่อย แต่จะไม่ถึงทีเดียว จะต่ำลงไปเรื่อยๆ สาเหตุก็คือลูกตุ้มต้องวิ่งแหวกอากาศ ต้องผลักอากาศให้หลีกทางให้ จึงเสียความเร็วไปที่ละเล็กทีละน้อย ในที่สุดก็จะหยุดแกว่ง

การที่ลูกตุ้มไม่แกว่งกลับมาสูงกว่าเดิมนั้น เป็นผลจากกฏเกณฑ์ทางธรรมชาติอันหนึ่งที่เรียกว่ากฏการอนุรักษ์พลังงาน คือสิ่งที่เราเรียกว่าพลังงานนั้นมีหลายรูปแบบ สามารถเปลี่ยนรูปแบบไปมาระหว่างกันได้ แต่ถ้าเรานับพลังงานทุกรูปแบบแล้วเราจะพบว่าปริมาณพลังงานรวมจะคงที่เสมอ การที่เราเห็นว่าลูกตุ้มตกลงแล้ววิ่งเร็วขึ้นนั้น เป็นเพราะพลังงานที่เกี่ยวกับระดับความสูง(พลังงานศักย์โน้มถ่วง) เปลี่ยนรูปเป็นพลังงานเกี่ยวกับความเร็ว(พลังงานจลน์) ของที่อยู่บนโลกแต่อยู่สูงๆจะมีพลังงานเกี่ยวกับความสูงมาก พอตกลงมาที่ตำ่กว่าพลังงานความสูงก็เปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความเร็วทำให้ของนั้นๆวิ่งเร็วขึ้น พลังงานสองรูปแบบที่กล่าวถึงนี้เปลี่ยนรูปกลับไปกลับมาดังที่เห็นจากการแกว่งของลูกตุ้ม (น้องแพมเข้าใจเองว่าเหมือนกับรถไฟเหาะตามสวนสนุกที่วิ่งช้าเมื่ออยู่สูงและวิ่งเร็วเมื่ออยู่ตำ่ด้วยครับ ผมดีใจมากทีเธอเห็นได้เอง :-) นอกจากนี้หลักการนี้ใช้อธิบายการทำงานของเขื่อนผลิตไฟฟ้าด้วยครับ เมื่อนำ้เป็นไอกลายเป็นเมฆลอยไปตกในที่สูง ถ้าเรากั้นเขื่อนไว้ให้น้ำอยู่สูงแล้วปล่อยให้มันไหลมาตามท่อที่เราเอาใบพัดไปรอ น้ำจะไหลตกลงมาด้วยความเร็วทำให้ปั่นไฟได้)

สาเหตุที่ลูกตุ้มหยุดแกว่งนั้นเป็นเพราะว่าพลังงานของลูกตุ้มถูกส่งไปให้อากาศที่ลูกตุ้มต้องผลักให้พ้นทางตอนเคลื่อนที่ พลังงานบางส่วนถูกส่งไปให้เชือกและจุดที่แขวน และบางส่วนทำให้ดินน้ำมันร้อนขึ้นเมื่อวิ่งผ่านอากาศ ทำให้พลังงานการเคลื่อนที่ของลูกตุ้มลดลงเรื่อยๆ แต่ถ้าเรารวมพลังงานต่างๆที่ลูกตุ้มส่งไปให้สิ่งต่างๆผลรวมของพลังงานก็จะเท่าเดิม

ถ้าเราผลักลูกตุ้มตอนเราปล่อย ลูกตุ้มจะมีพลังงานเกี่ยวกับความเร็วตอนปล่อยด้วย ทำให้เมื่อลูกตุ้มแกว่งกลับมาที่เดิม มันก็ยังมีความเร็วเหลืออยู่ ถ้าเราเอาศีรษะไปขวางก็จะถูกลูกตุ้มชนดังในคลิป:

จากนั้นผมก็เอาลูกบาสและลูกบอลยาง(ที่เบากว่าลูกบาสมาก)มาปล่อยให้กระเด้งจากพื้นให้เด็กๆดู บอกเด็กๆว่าตอนแรกลูกบอลอยู่นิ่งๆแต่อยู่สูง พอปล่อยให้ตกก็ตกลงมาเร็วขึ้นเรื่อยๆจนกระทบพื้นเสียงดัง เมื่อกระเด้งก็กระเด้งไม่สูงเท่าความสูงตอนปล่อย ผมอธิบายว่าพลังงานศักย์โน้มถ่วง(พลังงานที่เกี่ยวกับความสูง)เปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์(พลังงานที่เกี่ยวกับความเร็ว) ลูกบอลเมื่อตกจึงวิ่งเร็วขึ้นเรื่อยๆ เมื่อกระทบพื้นพลังงานจลน์มีอยู่มากเนื่องจากลูกบอลวิ่งเร็ว ลูกบอลจึงวิ่งชนพื่้นให้พื้นขยับลงไปหน่อยนึง แล้วลูกบอลก็กระเด้งขึ้นแต่ความเร็วลดลงเรื่อยๆ จนมาหยุดที่จุดตำ่กว่าจุดที่ปล่อยเพราะพลังงานได้ถูกแจกจ่ายไปให้อากาศที่ต้านและพืื้นที่กระทบไปบ้างแล้ว (เสียงที่เราได้ยินก็มาจากการสั่นสะเทือนของอากาศที่ได้รับพลังงานจากลูกบอลและพื่นที่สั่นเมื่อมันชนกันอีกที)

เพื่อความตื่นเต้นผมจึงแสดงวิธีปล่อยลูกบอลซ้อนกันสองลูกลงสู่พื้น ถ้าให้ลูกบาสที่หนักกว่าอยู่ข้างล่างและให้ลูกบอลเบาอยู่ข้างบน ลูกบอลเบาจะกระเด้งได้สูงมาก ปรากฏการณ์นี้เกิดจากการอนุรักษ์พลังงานและการอนุรักษ์โมเมนตัม สำหรับท่านที่สนใจว่าเราจะคำนวณความสูงได้อย่างไรผมแนะนำให้ดูหน้านี้ครับ

ผมบอกเด็กๆว่าปรากฏการณ์แบบนี้ ที่ของหนักๆเพิ่มความเร็วให้ของเบาๆได้มากๆถูกนักวิทยาศาสตร์ใช้ในการส่งยานอวกาศไปตามที่ต่างๆ โดยเราเล็งยานอวกาศให้วิ่งเข้าหาดาวเคราะห์แบบเฉียดๆ แรงโน้มถ่วงของดาวจะทำให้ยานอวกาศได้ความเร็วเพิ่มขึ้น อีกทั้งการเคลื่อนไหวของดาวก็จะเพิ่มความเร็วให้ยานอวกาศด้วย (เปรียบเสมือนเราเอาแม่เหล็กที่เราทำให้เคลื่อนที่ดูดลูกเหล็กกลมๆให้เคลื่อนที่ตาม) วิธีการนี้เรียกว่า Gravity Assist หรือ Slingshot Effect สำหรับท่านที่สนใจเรื่องนี้ท่านสามารถเข้าไปดูข้อมูลที่ทางนาซ่าทำไว้ให้ดูได้ที่นี่นะครับ

ข้อมูลจากนาซ่าครับ

ผมได้โอกาสให้เด็กๆได้ดูการจำลองวงโคจรของดาวเคราะห์และดาวหางที่โคจรรอบดวงอาทิตย์โดยเข้าไปที่หน้านี้ เด็กๆได้เห็นว่าวงโคจรเหล่านี้โดยทั่วไปเป็นวงรี ไม่กลมเป๊ะๆ(รวมถึงวงโคจรของโลกเราด้วย) เด็กๆจะได้เห็นว่าเมื่อดาวเคราะห์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ ความเร็วในการโคจรจะน้อย เมื่อวิ่งเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์ความเร็วจะมาก เรื่องนี้เป็นเรื่องเดียวกันกับที่ลูกตุ้มวิ่งช้าเมื่ออยู่สูงและวิ่งเร็วเมื่ออยู่ตำ่ เพราะเราสามารถมองระยะทางระหว่างดวงอาทิตย์ไปถึงดาวเคราะห์ว่าเป็นความสูงแบบหนึ่งได้และแรงที่กระทำกับลูกตุ้มและดาวเคราะห์ก็เป็นแรงโน้มถ่วงเหมือนกัน (เมือน้องกันได้ดู animation ของวงโคจรนี้เขาก็บอกขึ้นมาเองว่าเหมือนกับลูกตุ้มแกว่งเลย ผมดีใจที่เขาเห็นได้โดยผมยังไม่ต้องบอก :-) )

ในเวลาเท่าๆกันเส้นตรงที่ลากจากดวงอาทิตย์ไปยังดาวเคราะห์จะกวาดพื้นที่เป็นพื้นที่เท่าๆกัน ดังนั้นเมื่อดาวเคราะห์อยู่ไกลมันจะวิ่งช้า เมื่ออยู่ใกล้ก็วิ่งเร็ว (Kepler ค้นพบความจริงอันนี้เมื่อประมาณ 400 ปีมาแล้วครับ) เชิญเล่นเองได้ที่นี่เลยครับ

จากนั้นเราก็ทำกิจกรรมกันโดยใช้ลูกบาส+บอลเบาเป็น"ปืนใหญ่"พยายามยิงใส่เป้ากันครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามอนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมเอาของเล่นที่เรียกว่าไจโรสโคปไปให้เล่นกันครับ ความจริงมันก็คือลูกข่างที่หมุนอยุ่ในกรอบที่มีขาตั้งนั่นเอง มันอาศัยหลักการที่ว่าของที่หมุนๆอยู่จะหมุนเหมือนเดิมถ้าไม่มีอะไรไปยุ่งกับมัน มันเกี่ยวกับความเฉื่อยประเภทหนึ่งที่เกี่ยวกับการหมุน ถ้าไปพยายามทำให้มันเอียงหรือเปลี่ยนทิศทางการหมุนมันจะไม่ค่อยยอมทำตาม (ผมได้ยกตัวอย่างเรื่องพวกนี้ไปในการสอนเรื่องการหมุนที่นี่ครับ) เด็กๆก็ตื่นเต้นกับของเล่นชิ้นนี้ใช้ได้เลย เชิญชมภาพและคลิปครับ:

เรียนรู้เรื่องนาฬิกาลูกตุ้มและของเล่นเครื่องร่อน

2011-08-10T00:36:00.001+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องการหมุนและแรงดันอากาศอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องนาฬิกาและลูกตุ้มสำหรับเด็กกลุ่มบ้านเรียน และทำเครื่องร่อนจากหลอดกาแฟและกระดาษสำหรับเด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิครับ

ผมเริ่มด้วยการถามเด็กๆว่าใครรู้บ้างว่าเวลาคืออะไร ทุกคนก็อึ้งกันไปหมด รวมทั้งผมด้วย คือพวกเรารู้ว่าเราใช้นาฬิกาและเครื่องมือต่างๆวัดเวลาได้ แต่ตัวเวลาจริงๆคืออะไรเราไม่รู้แน่ๆ ผมเคยอ่านตอนผมเป็นเด็กว่า "เวลาเป็นสิ่งที่กันไม่ให้ทุกสิ่งทุกอย่างเกิดขึ้นพร้อมๆกัน" ("Time... is what keeps everything from happening at once") และผมก็ไม่มีคำจำกัดความอื่นๆที่ผมชอบกว่า (แต่อีกอันที่ผมชอบเหมือนกันคือ "Time is the school in which we learn, Time is the fire in which we burn." มันทำให้เราเห็นถึงความไม่จีรังของเราดีครับ :-) )

ผมบอกเด็กๆว่าเมื่อประมาณร้อยปีที่แล้วมีนักวิทยาศาสตร์พบว่าเวลากัับระยะทางเป็นของที่เกี่ยวข้องกันสามารถผสมกันได้ สิ่งที่คนหนึ่งเรียกว่าเวลาอีกคนอาจเรียกว่าเป็นระยะทางก็ได้ ทำให้เรางงเมื่อเราพยายามตอบคำถามว่าเวลาคืออะไร ผมถามว่าเด็กๆรู้ไหมว่านักวิทยาศาสตร์คนนั้นชื่ออะไร เด็กๆก็ตอบว่า นิวตัน ผมบอกว่า นิวตันอยู่เมื่อสามร้อยกว่าปีมาแล้ว เด็กๆบอกว่า กาลิเลโอ ผมก็บอกว่ากาลิเลโออยู่เมื่อสี่ร้อยกว่าปีมาแล้ว เด็กๆเลยบอกว่าถ้างั้นเป็นไอน์สไตน์ก็แล้วกัน ผมก็บอกว่าถูกต้อง ไอน์สไตน์ค้นพบว่าธรรมชาติทำงานอย่างไรและส่วนหนึ่งที่เขาพบก็คือเวลาและระยะทางมีความเกี่ยวพันกันอย่างลึกซึ้งในทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา

เนื่องจากเราทุกๆคนไม่รู้ว่าจะบอกว่าเวลาคืออะไร เราจึงข้ามไปก่อนและคุยกันว่าเราวัดเวลาอย่างไร เด็กๆก็ตอบกันใหญ่ว่าใช้นาฬิกา ผมก็ถามเด็กๆว่าใครรู้บ้างว่านาฬิกาทำงานอย่างไร ทุกคนก็บอกว่าไม่รู้ ผมจึงบอกเด็กๆว่ามนุษย์เรามีวิธีวัดเวลาหลายอย่าง เด็กๆรู้จักวิธีไหนบ้าง เด็กๆก็ตอบได้ว่าดูว่าดวงอาทิตย์อยู่ตรงไหน ผมบอกว่าใช่แล้ว เรารู้เวลาได้จากการดูตำแหน่งของดวงอาทิตย์ แล้วผมก็ถามเด็กๆว่าทำไมเราถึงเห็นดวงอาทิตย์เปลี่ยนที่ไปเรื่อยๆล่ะ เด็กๆก็ตอบได้อีกว่าเพราะโลกหมุน ผมถามว่าโลกหมุนเร็วแค่ไหน หนึ่งรอบนานเท่าไร เด็กๆก็บอกว่าหนึ่งวัน 24 ชั่วโมง ผมเสริมว่าหนึ่งวันเคยสั้นกว่านี้เพราะเมื่อก่อนโลกหมุนเร็วกว่านี้ จากการเรียนสัปดาห์ที่แล้วเรารู้ว่าถ้าอะไรหมุนอยู่ มันจะหมุนไปเรื่อยๆเหมือนเดิมนอกจากจะมีอะไรมาบิดให้การหมุนเปลี่ยนไป ดังนั้นต้องมีอะไรมาบิดให้โลกหมุนช้าลงแน่ๆ สิ่งนั้นก็คือแรงเสียดทานจากน้ำขึ้นน้ำลงนั่นเองที่ทำให้โลกหมุนช้าลง

ย้อนกลับมาที่การวัดเวลาใหม่ ผมถามเด็กๆว่ารู้จักนาฬิกาแดดไหม เด็กๆส่วนใหญ่พยักหน้า ผมจึงแสดงภาพของนาฬิกาแดดให้เด็กๆดูและบอกว่าเราจะลองทดลองสร้างนาฬิกาแดดกันในอนาคต

นาฬิกาแดดแบบหนึ่ง

นาฬิกาแดดอีกแบบหนึ่ง

นาฬิกาแดดอันใหญ่เรียกว่า Perranzabuloe Millennium Sundial

จากนั้นผมก็แสดงภาพนาฬิกาธูปจากเมืองจีน นาฬิกาน้ำแบบต่างๆ นาฬิกาแดดยักษ์ในอียิปต์จากหน้าเว็บนี้

นาฬิกาน้ำสองแบบ ดูภาพอื่นๆที่ http://www.crystalinks.com/clocks.html นะครับ

ต่อจากนั้นผมก็เริ่มอธิบายว่านาฬิกาลูกตุ้มทำงานอย่างไร (คำอธิบายเหล่านี้ผมอ่านมาจากเว็บ HowStuffWorks ครับ ผมแนะนำให้เข้าไปดูเรื่องอื่นๆด้วย น่าสนใจดี) ผมบอกเด็กๆว่าถ้าเราเอาเชือกมาพันลูกล้อทรงกระบอก แล้วถ่วงเชือกด้วยก้อนน้ำหนัก เมื่อปล่อยให้ก้อนน้ำหนักตก ล้อก็จะหมุน ถ้าเราเอาเข็มนาฬิกาไปติด เราก็จะเห็นเข็มหมุนไปรอบๆอย่างรวดเร็ว การทำอย่างนี้ไม่ค่อยมีประโยชน์ในการวัดเวลา เพราะล้อและเข็มจะหมุนเร็วเกินไป ถ้าเรามีอุปกรณ์อะไรบางอย่างมาเบรกให้ล้อหมุนช้าๆและหมุนด้วยรอบที่คงที่ เราก็จะสามารถใช้ล้อที่หมุนช้าๆและคงที่นั้นเป็นนาฬิกาได้

เมื่อประมาณสามร้อยห้าสิบปีที่แล้วนักวิทยาศาสตร์ชาวดัทช์ที่ชื่อว่า คริสเตียน ฮอยเก้นส์ (Christian Huygens) ออกแบบอุปกรณ์สำหรับเบรกล้อหมุนนั้น ตัวเบรกเป็นเขี้ยวเฟืองที่ต่อกับลูกตุ้มที่แกว่งไปมา ตัวเขี้ยวนั้นจะบังคับให้ฟันเฟืองที่ติดกับล้อขยับไปจังหวะละหนึ่งซี่เมื่อลูกตุ้มแกว่งหนึ่งรอบ คุณฮอยเก้นส์พบว่าลูกตุ้มขนาดต่างๆจะใช้เวลาคงที่เสมอสำหรับการแกว่งหนึ่งรอบ เวลาสำหรับการแกว่งหนึ่งรอบเรียกว่าคาบหรือ period ลูกตุ้้มที่มีระยะห่างจากจุดหมุนยาวๆจะใช้เวลามากกว่าในการแกว่งหนึ่งรอบ ดังนั้นถ้าเราออกแบบให้ความยาวลูกตุ้มสัมพันธ์กับจำนวนฟันเฟือง เราก็สามารถทำให้ล้อหมุนทีละนิด ทีละนิดทุกครั้งที่ลูกตุ้มแกว่งได้ และเราก็จะได้นาฬิกาที่ใช้การได้ (ดูภาพ animation การทำงานของฟันเฟืองที่หน้านี้และหน้านี้เลยนะครับ) ข้างล่างเป็นคลิปวิดีโอที่ผมกำลังพูดเรื่องนี้:

จากนั้นผมก็ให้เด็กทดลองทำลูกตุ้มจากดินน้ำมัน ไม้จิ้มฟัน และเส้นเชือก โดยเด็กๆจะพยายามดูว่าความยาวของลูกตุ้มยาวเท่าไรที่ทำให้คาบการแกว่งใกล้เคียงกับหนึ่งวินาที ผมและคุณครูท่านอื่นๆช่วยกันจับเวลาสำหรับการแกว่งสิบรอบของลูกตุ้มแล้วเราก็หารสิบมาดูกัน

คลิปนี้คือสอนวิธีทำลูกตุ้มครับ:

คลิปสองอันต่อไปเป็นการทดลองโดยเด็กๆครับ:

เด็กพบว่าถ้าให้ระยะจากจุดหมุนที่เราแขวนลูกตุ้มไว้ถึงกลางๆก้อนดินน้ำมันยาวประมาณ 25 เซ็นติเมตร คาบการแกว่งของลูกตุ้มจะประมาณ 1 วินาทีครับ ผมได้จดข้อมูลของเด็กๆบางส่วนไว้ที่นี่ครับ.

ผลการทดลองบางส่วนครับ

เด็กๆบันทึกการเรียนและการทดลองได้น่าพอใจครับ:

อันนี้ของเด็กป.2 ครับ

ผลการทดลองของเด็กป.2 ครับ

ของเด็กป.4 ครับ

ผลการทดลองของเด็กป.4 ครับ

สำหรับเด็กๆอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิผมสอนวิธีทำเครื่องร่อนจากหลอดกาแฟ และกระดาษครับ เอากระดาษมาตัดเป็นสองชิ้นขนาดประมาณ 1"x10" และ 1"x7" แล้วเอากระดาษแต่ละชิ้นมาขดเป็นวงแหวน ติดด้วยเทปกาว แล้วเอาวงแหวนทั้งสองไปติดที่ปลายทั้งสองของหลอดกาแฟครับ แล้วก็ร่อนเล่นกันโดยให้วงแหวนเล็กเป็นส่วนหัวครับ ผมและคุณครูอีกสามคนช่วยกันสร้างเครื่องร่อนให้เด็กๆทั้งห้อง เหนื่อยเหมือนกันครับ :-)

เด็กๆกับเครื่องร่อนครับ

เรียนรู้เรื่องการหมุนจากของเล่น และการทดลองแรงดันอากาศสำหรับเด็กอนุบาล

2011-08-03T00:01:00.000+07:00

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องคุณสมบัติของการหมุนสำหรับเด็กกลุ่มบ้านเรียน และเรื่องความเร็วและความดันอากาศสำหรับเด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิ

ผมเริ่มด้วยการเอาลูกอเมริกันฟุตบอลเล็กๆมาตั้งโดยให้ปลายแหลมสัมผัสพื้น ลูกบอลก็จะล้มลง ไม่สามารถตั้งอยู่ได้ ผมถามเด็กๆว่ามันมีวิธิให้ตั้งอยู่ได้นานๆทำอย่างไรรู้ไหม เด็กๆก็ยังงงๆอยู่ ผมเลยจับลูกบอลหมุนซะเลย และมันก็ควงเป็นลูกข่างตั้งอยู่ได้ เด็กๆก็อ๋อว่าเคยเห็นแล้ว

ลูกฟุตบอลรีๆตั้งได้ถ้าหมุนเป็นลูกข่าง

จากนั้นผมก็เอาลูกข่างที่ทำจากดินน้ำมันกับไม้จิ้มฟันมาหมุนให้เด็กๆดู ถ้าไม่หมุนมันจะล้มทันที แต่พอหมุนก็จะตั้งอยู่ได้นาน

ไม้จิ้มฟัน+ดินน้ำมัน(สีเหลืองๆ) = ลูกข่าง

แล้วผมก็บอกเด็กๆถึงกฏธรรมชาติข้อหนึ่งว่า ของที่หมุนๆอยู่จะหมุนเหมือนเดิมถ้าไม่มีอะไรไปยุ่งกับมัน มันเกี่ยวกับความเฉื่อยประเภทหนึ่งที่เกี่ยวกับการหมุน (กฏเกณฑ์ข้อนี้คือการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมนั่นเอง เราเคยทำการทดลองเกี่ยวกับเรื่องนี้อีกหลายแบบเมื่อปีที่แล้วด้วยครับ) เราวัดปริมาณการหมุนว่าหมุนกี่รอบต่อวินาที และทิศทางของแกนหมุนชี้ไปทางไหน ถ้าไม่มีอะไรไปรบกวนแล้วจำนวนรอบต่อวินาทีและทิศทางแกนหมุนจะไม่เปลี่ยนแปลง ถ้ามีอะไรเปลี่ยนแปลง แสดงว่าต้องมีอะไรไปบิดมันให้เปลี่ยนแปลง

หลักการนี้อธิบายว่าทำไมโลกถึงหมุนอยู่ได้และโคจรรอบดวงอาทิตย์มาเป็นเวลา 4-5 พันล้านปีแล้ว คือถ้าไม่มีอะไรไปทำให้โลกหยุดหมุน มันก็จะหมุนไปเรื่อยๆ ถ้าไม่มีอะไรไปทำให้โลกหยุดวิ่งรอบดวงอาทิตย์ มันก็จะวิ่งรอบดวงอาทิตย์ไปเรื่อยๆ (ความจริงโลกหมุนรอบตัวช้าลงมาจากตอนเริ่มต้นเหมือนกันเนื่องจากมีแรงบิดจากแรงดึงดูดระหว่างดวงจันทร์-โลก-น้ำขึ้นนำ้ลง)

(ตอนนี้เด็กๆถามเรื่องโลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์อื่นๆ เราจึงคุยกันนอกเรื่องกันว่าพวกเราน่าจะหาทางไปอยู่ในหลายๆที่ เพราะถ้าอยู่แต่บนโลกอย่างเดียว เราคงจะสูญพันธุ์แน่ๆถ้ารอนานพอ เหตุการณ์ที่สิ่งมีิชีวิตจำนวนมากสูญพันธุ์เกิดมาหลายครั้งแล้วบนโลก อาจจะเกิดจากภูเขาไฟระเบิด บรรยากาศเปลี่ยน อุกกาบาตชน ดาวใกล้ๆตายและระเบิด พอคุยกันเรื่องอุกกาบาตชนโลกผมก็ทำมือเปรียบเทียบให้เด็กดูว่าถ้าโลกเป็นกลมๆขนาดประมาณ 1 เมตร อุกกาบาตที่ฆ่าไดโนเสาร์จะมีขนาดประมาณ 1 มิลลิเมตรเท่านั้น คือขนาดพอๆกับความหนาไม้จิ้มฟัน (เส้นผ่าศูนย์กลางโลกประมาณ 12,000-13,000 กิโลเมตร อุกกาบาตเล็กกว่าพันเท่า ประมาณ 10-15 กิโลเมตร) แต่เหตุที่มันรุนแรงก็เพราะว่ามันวิ่งเข้าหาโลกด้วยความเร็วสูงมาก เร็วกว่าลูกปืนเป็น 15-20 เท่า และเปลือกโลกมันก็ไม่ได้หนาอะไร แค่ไม่กิี่สิบกิโลเมตรถึงหลักร้อยกิโลเมตร (หรือเท่ากับนิ้วมือนิ้วสองน้ิวเองถ้าโลกใหญ่ 1 เมตร) พอถูกชนก็เลยมีผลเยอะแยะ อาจจะรวมถึงฝุ่นระเบิดลอยไปค้างในอากาศบังแสงอาทิตย์ แผ่นดินไหวตามมาจากการชน ฝนกรด ฯลฯ)

จากนั้นเราก็กลับมาเข้าเรื่องหลักของเรา ผมบอกเด็กๆว่าหลักการของหมุนๆนี้ถูกใช้มาสร้างอุปกรณ์ที่เรียกว่าไจโรสโคป (Gyroscope) ที่จะชี้ทิศทางคงที่ไว้เสมอ ไว้ให้เรือ เรือดำน้ำ เครื่องบิน ยานอวกาศ คำนวณได้ว่าตอนนี้หันหัวไปทางทิศไหนโดยเทียบกับทิศทางของไจโรสโคป ไจโรสโคปเมื่อก่อนสร้างด้วยของที่หมุนจริงๆ แต่เดี๋ยวนี้สร้างด้วยวิธีอื่นๆได้ เป็นไฟฟ้าหรือแสงก็ได้ ตอนนี้มีอยู่ในโทรศัพท์มือถือบางรุ่น เครื่องเล่น Wii และ iPad เพื่อวัดว่าเราถืออุปกรณ์เหล่านั้นแบบไหนในทิศทางอะไร แล้วผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอคลิปอันนี้เพื่อให้เด็กๆเข้าใจมากขึ้น เพราะไจโรสโคปตัวจริงที่ผมมีมันพังไปเสียแล้วเลยไม่ได้เอามาให้เด็กๆดู:

ในวิดีโอจะเห็นเวลาเอาไจโรสโคปไปวางให้แกนหมุนใกล้แนวนอน และให้ปลายข้างหนึ่งติดกับฐาน จะเห็นว่าแกนหมุนมันจะกวาดไปรอบๆ อันนี้เป็นเพราะไจโรสโคปอยากจะชี้ให้แกนหมุนชี้ไปทางเดียว แต่แรงโน้มถ่วงของโลกอยากดูดมันให้ตกลงมาจากฐาน กลายเป็นแรงบิดทำให้แกนหมุนของไจโรสโคปกวาดไปรอบๆ ถ้าไจโรสโคปไม่หมุนตั้งแต่แรก มันก็จะตกลงมาจากฐานเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกแล้ว ไม่กวาดไปรอบๆหรอก

ผมเสริมอีกว่าหลักการที่ของหมุนๆอยากจะหมุนเหมือนเดิมนี้ยังถูกใช้ในการยิงกระสุนปืนด้วย คือปืนในสมัยโบราณ ลูกกระสุนจะไม่หมุน ยิ่งได้แม่นยำในระยะจำกัด ต่อมานักประดิษฐ์ได้ใส่เกลียวเข้าไปในลำกล้องปืน เมื่อยิงด้วยกระสุนที่ทำจากโลหะที่อ่อนกว่าวัสดุของลำกล้อง กระสุนก็จะหมุนและไม่อยากเปลี่ยนทิศทาง ทำให้ยิงแม่นยำได้ไกลมากขึ้น กระสุนจะหมุนประมาณหลายร้อยรอบต่อวินาทีจนถึงพันสองพันรอบต่อวินาที รอยข้างๆกระสุนที่เกิดจากเกลียวนั้นใช้เป็นหลักฐานได้ว่ากระสุนถูกยิงออกมาจากปืนกระบอกไหน จากนั้นผมก็ไห้เด็กดูวิดีโอคลิปภาพช้าๆของกระสุนที่หมุนวิ่งออกจากลำกล้องปืนอันนี้:

และผมให้เด็กๆดูภาพช้าของกระสุนที่วิ่งกลางอากาศ และกระสุนที่กระทบเป้าในคลิปนี้ จะสังเกตได้ว่ากระสุนจะหมุนขณะเดินทาง และเมื่อกระทบเป้าที่แข็งกว่า (กระสุนมักจะเป็นตะกั่วซึ่งเป็นโลหะอ่อน อ่อนกว่าเป้าเหล็กกล้า) จะกระจายเหมือนน้ำเลย คาดว่าอุกกาบาตที่ตกลงมาชนโลกก็คงกระจายเหมือนน้ำกระจายเหมือนกัน

จากนั้นเราก็ได้เริ่มทำของเล่น/เล่นของเล่นกันสักที

เริ่มด้วยการทำลูกข่างจากไม้จิ้มฟันและดินน้ำมันครับ เราเอาไม้จิ้มฟันแบบมีปลายแหลมสองข้างมาตัดตรงกลาง เอาดินน้ำมันมาปั้นเป็นก้อนกลมๆ แล้วบี้ให้มันแบนเล็กน้อย เอาไม้จิ้มฟันจิ้มให้ทะลุตรงกลาง แล้วก็ทดลองหมุน ถ้าแกว่งก็ปรับแต่งดินน้ำมันแล้วลองใหม่ นี่เป็นคลิปที่ผมบอกเด็กๆครับ:

แล้วเด็กๆก็ทำกันเองครับ:

หลังจากทุกคนได้เล่นกันพอสมควรแล้ว เราก็มาเล่นของเล่นอีกชิ้นครับ ของเล่นนี้เรียกว่า Air-Rider เป็นวงแหวนพลาสติกที่มีหลอดผ้าร่มติดเป็นหาง ถ้าขว้างให้วงแหวนหมุนเร็วๆจะวิ่งไปได้ไกลมากครับ อันนี้เป็นคลิปโฆษณาของเขา พวกเรายังขว้างกันไม่แรงมาก:

เด็กๆเราขว้างในร่มกันครับ

พอเราเล่นกันจนเวลาเหลือสิบนาที เราก็มานั่งสรุปกันว่าเรารู้อะไรเพิ่มขึ้นบ้างครับ แล้วเราก็ช่วยกันเก็บของทำความสะอาด

สำหรับเด็กๆอนุบาลสามอนุบาลบ้านพลอยภูมิวันนี้ผมเอาเครื่องเป่าใบไม้มายกให้ลูกบอลลอยไปมาตามสายลมครับ อันนี้เป็นการทดลองสเกลใหญ่ของการทดลองหลอดเลี้ยงลูกบอลนั่นเอง ถ้าสนใจว่ามันทำงานอย่างไรเข้าไปอ่านที่ลิงค์หลอดเลี้ยงลูกบอลนะครับ หลักการเหมือนกัน เพียงแต่แทนหลอดกาแฟด้วยเครื่องเป่าใบไม้ และแทนลูกบอลเล็กด้วยลูกบอลใหญ่นั่นเอง สำหรับความสนุกของเด็กๆดูจากคลิปนี้เอาครับ:

Things to Teach My Children (Version 1.1) บันทึกสิ่งที่ต้องบอกลูก เวอร์ชั่น 1.1

2011-08-01T15:28:00.001+07:00

Things to Teach My Children (version 1.1: August 1, 2011)
(Version 1.0 is here. Differences from version 1.0 are shown in red.
เวอร์ชั่น 1.0 อยู่ที่นี่ครับ ข้างล่างผมใช้สีแดงแสดงว่าอะไรต่างไปจากเวอร์ชั่น 1.0 บ้าง)

Foundations:

Don’t believe anything easily. Use evidences & reasoning. อย่าเชื่ออะไรง่ายๆ
Empathize with other people. Be kind to others. เอาใจเขา มาใส่ใจเรา
Don’t take advantage of people. อย่าเอาเปรียบผู้อื่น
Remember that life is short. Try to make it a good one. ดำรงชีวิตให้มีประโยชน์ต่อเพื่อนร่วมโลก ชีวิตมีชีวิตเดียว ใช้ชีวิตแบบที่เราสามารถภูมิใจได้เมื่อเราตาย
Learn about mathematics & sciences. เรียนรู้หลักการทางคณิตศาสตร์ มันเป็นภาษาของจักรวาลที่เราอยู่ เรียนรู้วิทยาศาสตร์ เพื่อรู้ว่ากฎเกณฑ์ธรรมชาติเป็นอย่างไร
Learn about history. เรียนรู้ประวัติศาสตร์ ให้ทราบถึงธรรมชาติของมนุษย์
Learn English. รู้จักใช้ภาษาอังกฤษ และภาษาอื่นๆที่จำเป็นในอนาคต
Pick at least one sport to enjoy. Pick at least one musical instrument to enjoy. หัดเล่นกีฬาและดนตรีที่เราชอบ แม้ว่าเราจะไม่เก่งจนไปแข่งกับใครได้ แต่เราจะมีความสุข และสุขภาพดีพอควร
Be brave when you have to. จงกล้าหาญที่จะทำในสิ่งที่ถูกต้อง แม้ว่าเราจะกลัวก็ตาม ความกล้าหาญไม่ใช่การไม่กลัวอะไร แต่คือการที่เลือกจะทำสิ่งที่ถูกแม้ว่าจะมีผลกระทบที่ไม่ดีต่อตัวเรา
~~Practice~~ Learn from Buddhism, not necessarily as a religion, but ~~at least~~ as the human mind’s user manual. ศึกษาคำสอนของพระพุทธเจ้า แม้ไม่ยึดเป็นศาสนา ก็เพื่อให้เราใช้สมองและจิตอย่างมีสติ
Don't take yourself too seriously. We are all fools in the grand scheme of things. อย่าทะนงตัว เรายังเขลานักและเราเป็นเพียงสิ่งมีชีวิตเล็กๆที่เกิดขึ้นมาและจะหายไปในเวลาสั้นๆเท่านั้น

Good books for them to read:

The Feynman’s Lecture on Physics Vol. 1, 2, and 3 by Richard P. Feynman
The Blind Watchmaker by Richard Dawkins
The Evolution of Cooperation by Robert Axelrod
The Red Queen by Matt Ridley
Buddhadasa’s Books หนังสือของท่านพุทธทาส (และ http://www.buddhadasa.org/)
A Short History of Nearly Everything by Bill Bryson (แปลเป็นไทยขื่อ ประวัติย่อของเกือบทุกสิ่ง แปลโดย โตมร ศุขปรีชา/วิลาวัลย์ ฤดีศานต์)
The Demon-Haunted World: Science as a Candle in the Dark by Carl Sagan

Skills to have:

Know how to learn. Be a self-learner. จงเรียนรู้ด้วยตนเองได้
Know how to tell computers to do your tasks. จงสามารถบอกให้คอมพิวเตอร์ทำงานต่างๆให้เราได้
Know when to discount expert opinions. จงกล้าที่จะไม่เชื่อผู้เชี่ยวชาญเมื่อเรามีข้อมูลและเหตุผลที่บอกว่าเขาผิด
Know how to gauge people. Respect people, not because of their ranks or wealth, but because of their honorable lives. นับถือคนดี เกียรติของคนไม่ได้อยู่ที่ยศตำแหน่งหรือทรัพย์สิน เกียรติอยู่ที่จิตใจที่งดงาม และสิ่งดีๆที่เขาทำให้สังคมและโลก
Know how to avoid harm and to defend yourself. รู้จักเทคนิคการป้องกันตนเอง จากภัยต่างๆ

แคลคูลัสของบาปบุญ???

2011-07-27T10:43:00.000+07:00

ผมไปเจอเข้าครับ ทั้งเล่มมีบทสวดต่างๆที่บอกว่าถ้าสวดตามแล้วจะแก้ปัญหาแต่ละชนิดได้ ถ้าการสวดมนต์ แก้กรรม สะเดาะเคราะห์มันได้ผลจริง คนไม่น่าจะมีความทุกข์มากอย่างที่เห็นนะครับ ผมว่าการที่ของอย่างนี้แพร่หลายในสังคมบ้านเรามันคงชี้ให้เห็นถึงความสิ้นหวังและความไม่ใส่ใจแก้ไขปัญหาตามสาเหตุของแต่ละปัญหา หวังพึ่งสิ่งศักดิ์สิทธิ์และปาฏิหาริย์นะครับ ปัญหาก็เลยอยู่เหมือนเดิมหรือสะสมแย่ขึ้นไปอีก

ที่ติดตาผมจนต้องเอามาเล่าก็คือเจ้าตารางจำนวนบุญบาปนี่แหละครับ ผมว่ามันตลกดีที่เขากล้าเขียนแบบมั่นใจมาก

สำหรับความเชื่อเรื่องสิ่งศักดิ์สิทธิ์ทั้งหลาย ผมเคยเขียนไว้ที่ หวยกับสิ่งศักดิ์สิทธิ์ (หรือทำไมผมควรจะหยุดรับรู้ข่าวสารบ้านเมืองไทย) และที่ เชื่อผิดๆ ซวยเพิ่มขึ้น ครับ

อย่าลืมว่าความเชื่องมงายไม่ฟรีเพราะ มีต้นทุนทางโอกาส เวลา เงิน และชีวิตครับ

วิทยาศาสตร์ประยุกต์: เด็กๆทำไอศครีมกันครับ

2011-07-26T22:55:00.001+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องการทดลองออสโมซิสตอน 2 และเรื่องเซลล์อยู่ที่นี่ครับ)

ขอขอบคุณเพื่อนผม คุณเก๊า ที่เสนอกิจกรรมทำไอศครีมเมื่อผมปรึกษาว่าจะหากิจกรรมอะไรสนุกๆให้เด็กๆทำดี

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องคุณสมบัติที่น่าสนใจของเกลือ และการทดลองเรื่องความเร็วลม/ความดันอากาศสำหรับเด็กอนุบาลสามครับ

เกลือเป็นของที่มีอยู่ในบ้านทั่วๆไปและวันนี้เด็กๆมาเรียนรู้คุณสมบัติที่น่าสนใจสองอย่างของเกลือครับ

ก่อนอื่นผมให้เด็กๆดูวิดีโอสองคลิปนี้ก่อน อันแรกคือปลาหมึกที่พึ่งตายราดซอสโชยุ (เพิ่มเติม 3 สิงหาคม 2554: วิดีโอคลิปดันถูก YouTube เอาลงซะแล้วครับ ผมเลยเอาอีกอันมาใส่ให้ข้างล่าง ก่อนขากบนะครับ)

อันที่สองก็คือขากบลอกหนังราดเกลือ:

สาเหตุที่หนวดปลาหมึกและขากบกระดุกกระดิกได้ทั้งๆที่ปลาหมึกและกบตายไปแล้วก็เพราะว่า เซลล์กล้ามเนื้อในหนวดและในขายังสามารถทำงานได้ มีแหล่งพลังเหลืออยู่ เซลล์ยังไม่เปื่อยสลาย เมื่อโซเดียม (Na ซึ่งอยู่ในเกลือ (NaCl) ที่ละลายอยู่ในโชยุหรือที่เป็นเกล็ดเกลือละลายน้ำ) ไปโดนเซลล์กล้ามเนื้อเหล่านี้ เซลล์กล้ามเนื้อจะทำงานเหมือนกับว่ามีสัญญาณไฟฟ้าจากสมองมาสั่งงานให้ขยับไปมา พอขยับไปได้สักพัก แหล่งพลังงานที่ตกค้างในเซลล์จะหมดไป กล้ามเนื้อก็จะหยุดขยับ ไม่ว่าเราจะราดเกลือหรือโชยุลงไปอีกเท่าไรก็ตาม รายละเอียดเพิ่มเติมสำหรับผู้ที่สนใจมีอยู่ที่ How twitching frog legs and salt work (ภาษาอังกฤษ) และการทำงานของกล้ามเนื้อ (ภาษาไทย) นะครับ

เด็กๆและคุณครูถามกันว่าถ้าไม่ใช้เกลือ แต่ใช้อย่างอื่นราด จะขยับไหม ผมคิดว่าถ้าของที่ราดสามารถแตกตัวเป็นโซเดียมหรือโปแตสเซียมได้ กล้ามเนื้อก็น่าจะขยับ แต่ผมไม่รู้จริงๆหรอก ต้องทำการทดลองดูให้แน่ๆ

เด็กๆถามว่าทำไมเอาเกลือโรยแขนแล้วแขนไม่ขยับ ผมก็อธิบายว่าผิวหนังเราป้องกันไม่ให้น้ำเกลือละลายผ่านเข้าไปโดนกล้ามเนื้อที่อยู่ใต้ผิวหนังได้ กล้ามเนื้อจึงไม่ขยับ ผมบอกเด็กๆว่าถ้าเราลอกผิวหนังออกเหมือนขากบ กล้ามเนื้อเราก็น่าจะเต้นเหมือนกบเหมือนกัน จากนั้นผมก็ถามว่ามีใครอาสาสมัครที่จะลอกหนังออกเพื่อโรยเกลือไหม ปรากฏว่ามีเด็กกล้าหาญจะลองทำจริงๆ แต่ผมห้ามไว้ก่อนว่าถ้าลอกหนังจริงๆ เราจะเจ็บและอาจติดเชื้อโรคตายได้ เราจึงพักการทดลองในคนไว้ก่อน :-D

จากนั้นเราก็มาดูคุณสมบัติอีกอย่างของเกลือที่เกี่ยวกับความเย็น ผมเอาเทอร์โมมิเตอร์ออกมาถามเด็กๆว่ารู้ไหมว่าคืออะไร เด็กๆหลายๆคนรู้จักว่าคือเครื่องมือวัดความเย็นความร้อนหรืออุณหภูมิ ผมจึงเสริมว่าเวลาของร้อนตัวเลขจะเยอะ เวลาของเย็นตัวเลขจะน้อย ผมให้เด็กๆดูว่าตอนนี้ตัวเลขอยู่ที่ 28 หมายถึงตอนนี้ 28 องศาเซลเซียส อากาศก็ไม่เย็นไม่ร้อนเท่าไร เด็กๆที่โตหน่อยจะรู้จักคำว่าเซลเซียสและฟาห์เรนไฮท์แล้วว่าเป็นหน่วยวัดอุณหภูมิ แต่สำหรับเด็กๆเล็กๆยังไม่รู้ก็ไม่เป็นไร ให้คำพูดเหล่านี้ผ่านหูสักครั้งก่อนไว้เข้าใจต่อไปในภายหน้า

แล้วผมก็เอาน้ำแข็งโรยทับเทอร์โมมิเตอร์ในชามไว้ ทิ้งไว้ประมาณ 1-2 นาที แล้วมาดูตัวเลขใหม่ เมื่อเขี่ยน้ำแข็งออกจะเห็นตัวเลขที่ 0 เซลเซียส ถ้ายกเทอร์โมมิเตอร์ขึ้นมาจากน้ำ ตัวเลขจะสูงขึ้นมาจาก 0 เพราะเทอร์โมมิเตอร์เริ่มอุ่นขึ้น

เทอร์โมมิเตอร์รูปผีเสื้อฝังน้ำแข็ง

อุณหภูมิลดลงไปจากอุณหภูมิห้องที่ 28 องศาเหลือ 0 องศา
(ในภาพอุณหภูมิขยับขึ้นมาเป็น 2 องศาแล้วเพราะยกขึ้นมาจากน้ำเพื่อถ่ายรูป)

จากนั้นผมก็เอาน้ำแข็งกลบเทอร์โมมิเตอร์ใหม่ แล้วโรยเกลือบนน้ำแข็งให้ทั่วๆ ทิ้งไว้อีก 1-2 นาทีแล้วมาดูอุณหภูมิใหม่ ปรากฏว่าคราวนี้อุณหภูมิตำ่กว่า 0 องศา กลายเป็นใกล้ๆ -10 องศา (แต่ไม่ควรเชื่อมากเพราะเทอร์โมมิเตอร์ไม่ละเอียดนัก เอาเป็นว่ามันเย็นกว่า 0 องศาก็แล้วกัน)

น้ำส่วนที่อยู่ระหว่างน้ำแข็งและปีกผีเสื้อไม่โดนเกลือเลยกลายเป็นน้ำแข็งติดกับปีกไปเลย
เมื่ออุณหภูมิลดลงตำ่กว่า 0 องศา

อุณหภูมิใกล้ๆ -10 องศา แต่ไม่ควรเชื่อมากเพราะเทอร์โมมิเตอร์ไม่ละเอียดถึงระดับ
เอาเป็นว่ามันเย็นกว่า 0 องศาก็แล้วกัน

เด็กๆส่องเลขเทอร์โมมิเตอร์กัน

เวลานำ้แข็งที่ไม่มีเกลือใส่ละลายเป็นน้ำนั้น อุณหภูมิรอบๆในน้ำจะอยู่ที่ 0 องศา เพราะทั้งน้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งและน้ำแข็งจะกลายเป็นน้ำที่อุณหภูมิ 0 องศา กล่าวคือที่อุณหภูมิ 0 องศา น้ำแข็งจะละลายเป็นน้ำและน้ำจะจับตัวเป็นน้ำแข็งด้วยอัตราเท่าๆกัน เมื่อเราใส่เกลือลงไป อัตราที่น้ำผสมเกลือจะสลัดเกลือแล้วจับตัวเป็นน้ำแข็งจะลดลงเมื่อเทียบกับอัตราเมื่อไม่มีเกลือ ดังนั้นน้ำผสมเกลือจะไม่ยอมกลายเป็นนำ้แข็งที่ 0 องศา และอุณหภูมิโดยรวมจะลดตำ่ลง แต่สำหรับเด็กๆประถมเราก็แค่บอกว่าน้ำแข็งใส่เกลือจะเย็นลงไปอีก รายละเอียดเพิ่มเติมไปรู้ในภายหน้าเมื่อสนใจก็แล้วกัน (สำหรับคุณพ่อคุณแม่คุณครูที่สนใจรายละเอียดเพิ่มเติมที่นี่และที่นี่นะครับ ความจริงเราเอาอะไรละลายน้ำก็จะเกิดปรากฏการทำนองนี้อยู่แล้วครับ ไม่จำเป็นต้องเป็นเกลือเท่านั้น)

จากนั้นเราก็ประยุกต์ใช้ความรู้นี้มาทำไอศครีมทานกัน เราเอานมสี่ส่วน น้ำตาลทรายหนึ่งส่วน และกลิ่นวานิลลานิดหน่อยผสมกันใส่ในถุงพลาสติก รีดอากาศออกให้เหลือน้อยๆ ปิดให้แน่น แล้วใส่ถุงพลาสติกอีกชั้นหนึ่ง (รีดอากาศและปิดให้แน่นเหมือนกัน) แล้วเราก็เอาถุงนี้ไปใส่ในถุงพลาสติกใหญ่ที่ใส่น้ำแข็งและเกลือ (น้ำแข็ง 4-5 ส่วน เกลือหนึ่งส่วน โดยประมาณ) ปิดถุงใหญ่อย่าให้นำ้แข็งรั่วออกมา แล้วเราก็แบ่งกลุ่มกันผลัดกันนวดๆๆกลิ้งๆๆไปสัก 10-20 นาที เราก็จะได้ไอศครีมในถุงเล็กมาแบ่งกันทาน :-)

ส่วนผสม นม น้ำตาล กลิ่นวานิลลา

นมสิี่ส่วน น้ำตาลหนึ่งส่วน กลิ่นวานิลลานิดหน่อยตามใจชอบ

หลังจากใส่ส่วนผสมครบ ก็ปิดถุงเล็กให้แน่น

ดมวานิลลากัน

เอาถุงเล็กใส่ถุงใหญ่ที่มีน้ำแข็งและเกลือ
แล้วผลัดกันนวดๆกลิ้งๆ

ไอศครีม!

กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรมก็ทำไอศครีม

เด็กๆผลัดกันนวดและกลิ้ง:

น้องกันและผลงาน:

สำหรับเด็กๆอนุบาลสามที่อนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมให้เด็กๆดูวิดีโอคลิปปลาหมีกและขากบ แล้วเราก็แจกหลอดทำการทดลองที่ว่าแถวไหนมีอากาศที่มีความเร็วสูง ความดันอากาศแถวนั้นจะต่ำ คล้ายๆกับที่บันทึกไว้ที่นี่ครับ

เป่าลมเร็วๆข้างใต้จะทำให้ความดันใต้สะพานน้อยกว่าข้างบน
ทำให้สะพานยุบ

คลิปวิดีโอสองอันข้างล่างถ่ายไว้เมื่อปีที่แล้วครับ:

การทดลองออสโมซิสตอน 2 และเรื่องเซลล์ (+การเล่นสนุกเรื่องความดันกับเด็กๆอนุบาล)

2011-07-06T14:50:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องฉนวนความร้อนและเรื่องขบวนการออสโมซิสอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องการทดลองออสโมซิสตอนที่สอง เรื่องเซลล์ และเล่นสนุกเรื่องความดันสำหรับเด็กอนุบาลสามครับ

เราเริ่มกันด้วยการทบทวนถึงการทดลองสัปดาห์ที่แล้วที่เราทำถ้วยมันฝรั่งใส่เกลือและถุงน้ำแป้งแช่ในน้ำทิงเจอร์ไอโอดีนกัน ทบทวนว่าเราทำอะไรไปบ้างแล้วผลที่เราเห็นคืออะไร จากนั้นผมและเด็กๆก็จะเริ่มทำการทดลองเพิ่มอีกสองอัน โดยที่ผมอธิบายและทำตัวอย่างว่าทำอย่างไรแล้วให้เด็กๆเขียนความคิดของเด็กๆว่าอะไรจะเกิดขึ้นลงไปในสมุดของเขาก่อน แล้วเราจะตรวจสอบความคิดกับผลของการทดลองกัน

ผมทำการทดลองที่หนึ่งให้เด็กๆดู เริ่มโดยเอามันฝรั่งดิบมาตัดให้เป็นรูปทรงกระบอก(โดยประมาณ) และปอกเปลือกที่รอบๆฐานเพื่อจะได้แช่น้ำตื้นๆ จากนั้นผมก็ปักหลอดกาแฟพลาสติกไปบนมันฝรั่ง แล้วผมก็กรอกเกลือป่นลงไปในหลอดสูงประมาณ 1 เซนติเมตร แล้วเอามันฝรั่งไปแช่ในน้ำที่ใส่ไว้ในจานรองแก้ว ผมบอกเด็กๆว่าเราจะแช่น้ำไว้นานๆหน่อย เด็กๆคิดว่าจะเกิดอะไรขึ้น ให้เขียนลงไปในสมุดตามความคิดของตนเอง

เอาหลอดปักมันฝรั่ง เอากระดาษมาม้วนเป็นกรวย

ใส่เกลือเข้าไปในหลอด

เอาไปแช่น้ำในจานรองแก้ว จะเกิดอะไรขึ้นเอ่ย

หลังจากเด็กๆเขียนความคิดของตนแล้ว ผมก็เริ่มแสดงการทดลองที่สองโดยเอาพลาสติกหุ้มอาหาร (wrap) มาปิดหลอดกาแฟหนึ่งด้าน ติดเทปกาวให้อยู่ตัว แล้วใส่น้ำหวานสีแดงเข้าไปให้สูงประมาณ 1/2 - 1 เซนติเมตร เอาปากกาเมจิกทำเครีื่องหมายว่าระดับน้ำหวานสูงแค่ไหน นอกจากนี้ผมยังทำหลอดอีกแบบที่หลังจากใส่น้ำหวานเข้าไปแล้วก็ใช้พลาสติกมาปิดหลอดอีกด้านด้วย จากนั้นก็เอาหลอดทั้งสองแบบไปจุ่มในน้ำ แล้วถามเด็กๆว่าคิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราทิ้งไว้หลายๆชั่วโมง ให้เด็กๆเขียนบันทึกไว้ในสมุดของเขา

หลังจากใส่น้ำหวานเข้าไปหน้าตาแบบนี้

บันทึกระดับน้ำหวาน

เอาทั้งสองแบบ(ปิดปลายหนึ่งข้างและสองข้าง)ไปแช่น้ำ

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆทำหลอดของเขาเอง เขียนชื่อแล้วเอาไปแช่น้ำเพื่อสังเกตของตนเอง เลือกได้ว่าจะทำหลอดแบบไหน ใครทำเสร็จเร็วก็ทำทั้งสองแบบ

หลังจากเด็กๆทำหลอดเสร็จเอาไปแช่น้ำแล้ว ผมก็บอกว่าอีกสักชั่วโมงไปดูหลอดว่าเห็นอะไร เหมือนหรือต่างจากความคิดที่เขียนไว้ในสมุดไหม ถ้ายังเห็นไม่ชัด ให้รอดูอีกทีตอนบ่ายๆก่อนกลับบ้าน แล้วผมก็เริ่มเอารูปและวิดีโอเกี่ยวกับเซลล์ให้เด็กๆดู

ผมบอกเด็กๆว่าร่างกายของเราและสิ่งมีชีิวิตอื่นๆมีส่วนประกอบย่อยๆที่เรียกว่าเซลล์ สิ่งมีชีวิตที่เล็กมากๆเป็นเซลล์เดียวก็มีมากมาย เช่นแบคทีเรีย อมีบา สาหร่ายบางชนิด แต่สัตว์ตัวใหญ่ๆอย่างเรามีเซลล์ในร่างกายประมาณ 1 ถึง 10 ล้านล้านเซลล์ (1,000,000,000,000 ถึง 10,000,000,000,000 เซลล์) เพื่อยำ้ให้เด็กๆรู้สึกถึงความมหาศาลของ 1 ล้านล้าน ผมเปรียบเทียบให้ฟังว่าถ้าเรานับ 1, 2, 3,... ไปเรื่อยๆวินาทีละตัวเลข กว่าจะนับได้ถึง 1 ล้านล้านต้องใช้เวลากว่า 30,000 ปี ซึ่งเป็นเวลายาวนานกว่าตอนมนุษย์เริ่มอยู่กันเป็นเมืองเสียอีก เมกก้าได้ถามคำถามที่ดีมากว่าจริงๆแล้วเราไม่ได้นับอย่างนั้นใช่ไหม คงนับแค่บางส่วนแล้วบวกลบเอา ผมจึงเสริมว่าใช่แล้ว เราประมาณจำนวนเซลล์จากการวัดน้ำหนักและขนาดของเซลล์ต่างๆในร่างกายแล้วเราก็มาคำนวณว่าต้องมีเซลล์ประมาณเท่าไรตัวเราถึงใหญ่แค่นี้ได้ คลิปนี้มีเมกก้าถามครับ:

แต่ละเซลล์ก็มีส่วนประกอบภายในมากมาย ทำหน้าที่สร้างสารเคมีต่างๆ ดูดเข้า ซึมซับ หรือปล่อยสารเคมีต่างๆผ่านทางผิวเซลล์ เซลล์แต่ละเซลล์ต้องการอาหารเพื่อไปเปลี่ยนเป็นพลังงาน และเซลล์หลายๆชนิดสามารถสร้างเซลล์ตัวใหม่ๆออกมาเพิ่มจำนวนได้ มันจึงดูเหมือนมันมีชีวิตเป็นตัวเป็นตน ส่วนเรื่องรายละเอียดว่าในเซลล์มีอะไรบ้าง วันนี้ผมแค่พูดถึงสองส่วนคือนิวเคลียสและไมโตคอนเดรีย

ผมบอกเด็กๆว่าในเซลล์มีส่วนที่เก็บข้อมูลว่าจะสร้างเซลล์ใหม่ๆอย่างไร ส่วนนี้เรียกว่าสารพันธุกรรมหรือ DNA สารพันธุกรรมจะอยู่ในนิวเคลียส (แต่ในเซลล์หลายๆชนิดเช่นแบคทีเรีย จะไม่มีนิวเคลียส สารพันธุกรรมจะไม่ได้ถูกเก็บไว้ในถุงนิวเคลียสแต่จะลอยเป็นกลุ่มๆอยู่ในเซลล์นั่นแหละ เซลล์เม็ดเลือดแดงของเราและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆก็ไม่มีนิวเคลียสเก็บสารพันธุกรรม ทำให้มีพื้นที่ขนออกซิเจนมากขึ้น)

อีกส่วนหนึ่งของเซลล์ที่คุยกันวันนี้ก็คือไมโตคอนเดรีย ซึ่งเป็นส่วนที่เปลี่ยนอาหารเป็นพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากเนื่องจากรู้จักใช้ออกซิเจนเป็นส่วนผสม เซลล์พวกเราจะได้ไมโตคอนเดรียมาจากแม่ ไม่ได้มาจากพ่อ แม้ว่าในอสุจิจะมีไมโตคอนเดรียอยู่บ้างก็ตาม แต่หลังจากไข่จากแม่ผสมกับอสุจิจากพ่อแล้ว ไมโตคอนเดรียจากพ่อจะถูกสลายไป

ไมโตคอนเดรียมีสารพันธุกรรมของตนเองและหน้าตาคล้ายๆสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว สารพันธุกรรมของมันมีลักษณะคล้ายกับในแบคทีเรียบางชนิดที่เราพบ และสามารถเพิ่มจำนวนด้วยการแบ่งตัวเองได้ เราจึงคาดว่าในอดีตกาลนานเป็นพันล้านปีมาแล้ว เซลล์ที่เป็นบรรพบุรุษของพวกเราไปพยายามกินบรรพบุรุษของไมโตคอนเดรีย แต่ย่อยเป็นอาหารไม่สำเร็จ แต่กลับได้พลังงานจากการช่วยย่อยอาหารอื่นๆโดยบรรพบุรุษของไมโตคอนเดรียแทน ขบวนการผลิตพลังงานจากอาหารนี้ดีกว่าวิธีเดิมๆแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นสิบเท่า บรรพบุรุษของเราจึงเรียนรู้ที่จะอยู่ร่วมกับบรรพบุรุษของไมโตคอนเดรียจนปัจจุบันเซลล์ส่วนใหญ่ของเรามีไมโตคอนเดรียอยู่ข้างใน อยู่ร่วมกันอย่างมีความสุข

ภาพวาดแบบง่ายๆแสดงหน้าตาของเซลล์สัตว์

เซลล์ทุกอันในร่างกายเรามีจุดกำเนิดมาจากการผสมของเซลล์ไข่ของแม่ และอสุจิของพ่อทั้งสิ้น เซลล์ไข่ของแม่มีขนาดประมาณปลายเข็ม (ประมาณ 1/8 มิลลิเมตร) แต่เซลล์อสุจิจากพ่อมีขนาดเล็กกว่ามาก หน้าตาคล้ายๆลูกอ๊อดผสมแส้ หลังจากเซลล์ไข่ผสมกับเซลล์อสุจิ เซลล์ก็จะแบ่งตัวเพิ่มจำนวนจาก 1 เป็น 2 เป็น 4 เป็น 8 ไปเรื่อยๆ บางเซลล์ก็จะแบ่งตัวแล้วตาย แต่ในที่สุดเซลล์ที่เหลืออยู่ก็กลายเป็นทารกในท้องแม่ที่คลอดออกมาใน 8-9 เดือน ผมให้เด็กๆดูสไลด์อันนี้ขณะที่บรรยายขบวนการคร่าวๆไปด้วย

หลังจากพูดเรื่องทฤษฎีไปแล้วผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอคลิปเพื่อความสนุกและความเข้าใจเพิ่มเติม อันนี้คือเซลล์เม็ดเลือดขาววิ่งไล่กินแบคทีเรีย:

อันนี้หน้าตาของเซลล์เม็ดเลือดแดง:

อันนี้อมีบาไล่กินสาหร่าย:

อมีบาอีกแล้ว:

สอนจบแล้วการทดลองที่ใช้มันฝรั่ง หลอด และน้ำหวานที่ทำเสร็จไปเมื่อหนึ่งชั่วโมงที่แล้วยังเห็นผลไม่ค่อยชัด จึงขอให้เด็กๆสังเกตอีกทีตอนบ่ายๆก่อนกลับบ้าน และเปรียบเทียบผลกับความคิดที่จดไว้ในสมุดก่อนทำการทดลอง แล้วเราจะมาสรุปกันในโอกาสหน้า

สำหรับเด็กๆอนุบาลสามโรงเรียนอนุบาลบ้านพลอยภูมิ เนื่องจากเวลาจำกัดและการทดลองอาจทำยากไปสำหรับเด็กๆ ผมจึงไปทำการทดลองเกี่ยวกับความดันอากาศ โดยใช้ที่ปั๊มท่อน้ำมาดูดติดและยกโต๊ะ เอาถุงพลาสติกเป่าลมยกโต๊ะ และถุงพลาสติกเป่าลมยกศีรษะเด็กให้ดูกันครับ:

ยกโต๊ะด้วยสูญญากาศ

เป่าลมใส่ถุงยกโต๊ะ

ยกศีรษะด้วยหมอนอากาศ

ฉนวนความร้อนและเรื่องขบวนการออสโมซิส

2011-06-28T23:16:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องเรียนรู้เรื่องผิวหนังและความรู้สึกร้อนเย็นอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องฉนวนความร้อนและเรื่องขบวนการออสโมซิส

เนื่องจากช่วงนี้เด็กๆกำลังเรียนรู้เรื่องเกี่ยวกับร่างกาย ผมจึงพยายามอธิบายว่าสิ่งของต่างๆวิ่งเข้าวิ่งออกเซลล์ได้อย่างไร ผมจึงวางแผนที่จะสอนเด็กๆเรื่องขบวนการออสโมซิส ซึ่งการทดลองที่เกี่ยวข้องกับขบวนการนี้จะใช้เวลานานหลักครึ่งชั่วโมงถึงหลายๆชั่วโมง ผมจึงทำการทดลองบางเรื่องให้เด็กๆได้สังเกตในสัปดาห์นี้ก่อนที่จะเรียนรู้เนื้อหาในสัปดาห์หน้า ขณะที่รอผลการทดลอง เราก็เรียนรู้เรื่องฉนวนความร้อนและทำการทดลองกันเอง

การทดลองแรกคือการทำให้มันฝรั่งดูดน้ำจากจาน เริ่มโดยเราเอามันฝรั่งดิบมาตัดให้เป็นรูปถ้วยเล็กๆ และปอกเปลือกส่วนฐานที่จะไปแช่น้ำ แล้วเราก็ใส่เกลือเข้าไปในถ้วยมันฝรั่ง แล้ววางถ้วยมันฝรั่งไว้ในจานรองแก้วที่ใส่น้ำไว้ตื้นๆ ทิ้งไว้สักครึ่งชั่วโมง เราก็จะเห็นน้ำในถ้วยมันฝรั่งสูงขึ้น น้ำเหล่านี้มาจากน้ำในจานรองแก้ว เพราะในถ้วยมันฝรั่งมีสารละลายเกลืออยู่เข้มข้น น้ำจึงถูกดูดเข้าไปหาเกลือเหล่านั้นผ่านเซลล์ของมันฝรั่ง เป็นตัวอย่างของการออสโมซิสอันหนึ่ง

แกะมันฝรั่งให้เป็นรูปถ้วยเล็กๆ ปอกเปลือกรอบๆฐาน

ใส่เกลือในถ้วยมันฝรั่ง

เอาไปวางในน้ำตื้นๆในจานรองแก้ว

ทึ้งไว้สักพักจะเห็นในถ้วยมันฝรั่งมีน้ำขึ้นมา ถ้าทิ้งไว้นานน้ำจะสูงขึ้นเรื่อยๆ
น้ำมาจากน้ำในจานรองแก้ว ไหลผ่านมันฝรั่งเข้าไป

การทดลองที่สองที่เกี่ยวกับการออสโมซิสคือการเอาถุงพลาสติกใส่น้ำแป้งมันสำปะหลังแช่ไว้ในน้ำผสมทิงเจอร์ไอโอดีน แต่ก่อนอื่นเราต้องแสดงให้เด็กๆดูก่อนว่าเวลาน้ำแป้งมันสำปะหลังพบกับทิงเจอร์ไอโอดีนจะเป็นอย่างไร

เราเริ่มด้วยการทำน้ำแป้งมันสำปะหลัง (ความจริงใช้แป้งที่กินได้อันไหนก็ได้) โดยผสมแป้งมันกับน้ำแล้วคนให้เป็นสีขาวขุ่น จากนั้นก็หยดทิงเจอร์ไอโอดีนใส่น้ำแป้ง ทิงเจอร์ไอโอดีนจะมีสีน้ำตาลแดง แต่เมื่อผสมกับแป้งจะกลายเป็นสีม่วงเข้มเกือบๆดำ อาหารต่างๆที่มีแป้งเช่นมันฝรั่งหรือข้าวเมื่อเจอกับทิงเจอร์ไอโอดีนก็จะเปลี่ยนสีเป็นสีดำๆอย่างเห็นได้ชัด แป้งทาตัวจะไม่เปลี่ยนสีเพราะจริงๆแล้วทำมาจากหินบดไม่ใช่แป้งในอาหาร

มันฝรั่งฝานและข้าวเปลี่ยนสีเป็นสีดำเมื่อพบทิงเจอร์ไอโอดีน

เมื่อเด็กๆเข้าใจแล้วว่าเมื่อแป้งพบกับทิงเจอร์ไอโอดีนจะเปลี่ยนสีเป็นสีม่วงๆดำๆ เราก็ทำการทดลองขบวนการออสโมซิสอันที่สอง เราใส่น้ำแป้งในถุงพลาสติก มัดให้แน่น แล้วเอาไปแช่ในชามที่ใส่น้ำผสมทิงเจอร์ไอโอดีนไว้ ทิ้งไว้สองชั่วโมงสองชั่วโมง ทิงเจอร์ไอโอดีนก็จะซึมผ่านพลาสติกเข้าไปเจอกับน้ำแป้งทำให้เกิดสีดำๆขึ้น (เพราะถุงพลาสติกมีรูเล็กๆที่ตามองไม่เห็นเต็มไปหมด โมเลกุลแป้งจะใหญ่เกินไปที่จะลอดออกมา แต่ไอโอดีนขนาดเล็กพอที่จะลอดเข้าไปในถุงแป้งได้)

ถุงน้ำแป้งมันแช่ในน้ำผสมทิงเจอร์ไอโอดีน

ทิ้งไว้ประมาณหนึ่งชั่วโมง จะเห็นสีม่วงๆดำๆ

สีแบบนี้ครับ

พอทำการทดลองเกี่ยวกับขบวนการออสโมซิสเสร็จ ระหว่างรอผลเราก็มาเรียนรู้กันเรื่องฉนวนความร้อน เริ่มด้วยการโชว์ภาพเหล่านี้ให้เด็กๆดู:

สังเกตขนหมีขั้วโลกกันหนาว

ขนเป็ดกันหนาว

เสื้อกันหนาว

ผ้าห่มนวมกันหนาว

กระติกใส้โฟมเก็บของร้อนเย็น

ผมบอกเด็กๆว่าของเหล่านี้มีอะไรที่เหมือนกันอย่างหนึ่ง คือของเหล่านี้มีการเก็บกักอากาศไว้เป็นชั้นกั้นรอบๆตัวมัน อากาศจะไม่ค่อยยอมให้ความร้อนไหลผ่าน ขนหมีและขนเป็ดจะฟูๆเก็บกักอากาศไว้ภายใน เสื้อกันหนาวแล้วผ้านวมก็ฟูๆเก็บกักอากาศไว้ข้างใน โฟมในกระติกก็เป็นพลาสติกฟูๆที่เก็บกักอากาศไว้ข้างในเนื้อโฟม เมื่อมีอากาศอยู่รอบๆ ความร้อนก็ไหลจากด้านหนึ่งผ่านอากาศไปอีกด้านหนึ่งยาก ด้านไหนร้อนก็ร้อนอยู่นาน (เช่นร่างกายหมีและเป็ดเพราะการรักษาร่างกายให้อบอุ่นเป็นเรื่องสำคัญสำหรับสัตว์เลือดอุ่นอย่างสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนก) ด้านไหนเย็นก็เย็นอยู่นาน (เช่นกระติกใส่น้ำแข็ง)

วัสดุใดยอมให้ความร้อนผ่านได้ยากๆ เราเรียกวัสดุนั้นว่าฉนวนความร้อน เช่น อากาศ(ไม่มีลม) ไม้ โฟม พลาสติก แอโรเจล

วัสดุใดยอมให้ความร้อนผ่านได้ง่ายๆ เราเรียกวัสดุนั้นว่าตัวนำความร้อน เช่น เพชร โลหะเงิน ทองแดง ทอง อลูมิเนียม เหล็ก

จากนั้นพวกเราก็ทำการทดลองกักเก็บอากาศไว้รอบๆนิ้วของเราแล้วจุ่มไปในน้ำเย็น และเปรียบเทียบกับนิ้วเปล่าๆที่จุ่มในน้ำเย็น วิธีทำก็คือเอาสำลีมาหุ้มนิ้วไว้ แล้วเอาฟิล์มพลาสติกห่ออาหาร (wrap) มาหุ้มกันน้ำไว้ สำลีจะพองๆเก็บกักอากาศไว้ แล้วเราก็เอานิ้วไปจุ่มในน้ำเย็นใส่น้ำแข็ง จะรู้สึกได้ว่านิ้วรู้สึกเย็นน้อยมาก แม้ว่าจะจุ่มไว้นานๆ ถ้าเอานิ้วเปล่าจุ่ม จะรู้สึกเย็นมากอย่างรวดเร็ว

หลังจากเด็กๆได้ทำการทดลองเองกันทุกคนแล้ว ผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอคลิปของฉนวนกันความร้อนที่เรียกว่าแอโรเจล (aerogel) ซึ่งก็คือโฟมที่ทำด้วยทรายแทนที่จะเป็นพลาสติก (โฟมปกติจะทำด้วยพลาสติก) ในวิดีโอคลิป แอโรเจลใช้กันไฟจากท่อพ่นไฟโดยที่อีกข้างหนึ่งยังเย็นพอที่คนจะถือได้ครับ

แอโรเจลเป็นวัสดุที่มหัศจรรย์มาก มีน้ำหนักเบา กันความร้อนได้ดีมาก รับแรงกดได้มาก (แต่เปราะเมื่อถูกหัก) ที่เว็บนี้มีวิธีทำเองด้วยครับ

เรียนรู้เรื่องผิวหนังและความรู้สึกร้อนเย็น

2011-06-22T19:47:00.001+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องเสียงและการสั่นสะเทือนอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องผิวหนังและความรู้สึกร้อนเย็นครับ

ผมเริ่มถามเด็กๆว่าผิวหนังมีไว้ทำไม เด็กๆก็ตอบกันว่ามีไว้ห่อหุ้มตัว มีไว้รับแสง(เพราะเราจะสังเคราะห์วิตามิน D เมื่อแสงแดดโดนผิว) มีไว้กันเชื้อโรค มีไว้กันน้ำเข้าตัว ผมจึงเสริมอีกว่าผิวหนังใช้ควบคุมอุณหภูมิร่างกายเราด้วย เพราะเราเป็นสัตว์เลือดอุ่น ถ้าร้อนไปหรือหนาวไปเราจะตาย เราจึงใช้เหงื่อทำให้ตัวเราเย็นเวลาร่างกายเราร้อน นอกจากนี้เรายังมีเส้นประสาทที่ผิวหนังเพื่อส่งสัญญาณต่างๆไปยังสมองว่าเราจับอะไรหรือตัวเราไปโดนอะไร

ผมบอกเด็กๆว่าบนผิวหนังเรามีสิ่งมีชีวิตเล็กๆที่ตามองไม่เห็น คือแบคทีเรีย รา และยีสต์ประเภทต่างๆ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ร่วมกับเรามาตลอดชีวิต ปกติจะไม่เป็นโทษกับเรา และจะช่วยป้องกันไม่ให้สิ่งมีชีวิตเล็กๆอื่นๆที่อาจจะมีโทษเข้ามาแพร่พันธุ์บนร่างกายเรา นอกจากนี้ถ้าดูร่างกายเราทั้งหมด จำนวนเซลล์แบคทีเรียจะมีมากกว่าจำนวนเซลล์มนุษย์ถึงประมาณ 10 เท่าเลยทีเดียว (แบคทีเรียขนาดเล็กกว่าเซลล์มนุษย์มาก และปกติส่วนใหญ่จะไม่เป็นอันตรายกับเรา ส่วนน้อยเป็นอันตรายและเราเรียกพวกนั้นว่าเชื้อโรค)

จากนั้นผมก็เอารูปภาพภาคตัดของผิวหนังให้เด็กๆดู อธิบายว่าผิวหนังจะหนาประมาณ 2-3 มิลลิเมตร (เอาไม้บรรทัดให้เด็กๆดูว่า 2-3 มิลลิเมตรมันใหญ่แค่ไหน) ผิวส่วนนอกสุดเรียกว่า epidermis (อิปิ๊ เดอร์มิส, epi = บน, dermis = ผิวหนัง) จะมีเซลล์ที่ผลัดเปลี่ยนกันขึ้นมาตายที่ข้างบนสุดเรื่อยๆ เป็นด่านสำคัญในการป้องกันไม่ให้สิ่งแปลกปลอมจากภายนอกเข้ามาในร่างกายเราได้ ใต้ชั้น epidermis จะเป็นชั้น dermis ซึ่งจะมีเนื้อเยื่อยืดหยุ่นต่อกันทำให้ผิวหนังเป็นชิ้นเดียวกัน ใต้ลงไปอีกก็จะเป็นชั้นไขมันและกล้ามเนื้อ ถ้าผิวหนังเสียหายเช่นมีดบาด มีแผล หรือโดนไฟลวก เชื่อโรคและสิ่งแปลกปลอมอื่นๆจากภายนอกก็จะสามารถเข้าไปในร่างกาย ทำให้เราป่วยหรือตายได้

ผมชี้ส่วนประกอบของผิวหนังให้เด็กๆดู เริ่มจากรากขนที่เป็นกลุ่มเซล์มีชีวิตที่สร้างขน(หรือผม ถ้าเป็นขนบนศีรษะ)ให้งอกยาวออกไปเรื่อยๆ โดยส่วนประกอบของขนจะเป็นโปรตีนพวกคล้ายๆเปลือกกุ้ง เล็บ และนอแรด ขณะที่สร้างถ้ามีเม็ดสีใส่เข้าไปในเส้นผม ผมก็จะมีสีต่างๆกัน ถ้าไม่มีเม็ดสี ผมก็จะเป็นสีขาวๆเรียกว่าผมหงอกนั่นเอง เด็กๆถามว่าทำไมผู้ชายผมสั้นกว่าผู้หญิง ผมก็บอกว่าจริงๆแล้วถ้าปล่อยให้ผมยาวไปเรื่อยๆ ผมผู้ชายก็ยาวได้เหมือนกัน แม้ว่าอาจจะช้ากว่าผู้หญิงบ้าง มีเด็กถามว่าหัวล้านเกิดจากอะไร ผมก็บอกว่าถ้าเซลล์ที่รากผมตาย เส้นผมก็จะไม่มี หรือถ้าเซลล์ผลิตผมเส้นเล็กๆ เส้นผมก็จะบางๆ เป็นอาการเริ่มของหัวล้าน

ส่วนประกอบของผิวหนัง

ใกล้ๆรากขนจะมีกล้ามเนื้อเล็กๆติดอยู่ เวลาเราหนาว กล้ามเนื้อจะหดตัว ทำให้ขนลุก คาดว่าเป็นขบวนการรักษาความอบอุ่นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งจะเห็นผลมากในสัตว์ที่มีขนมากๆ เพราะขนลุกแล้วขนจะพองเป็นเสื้อหนาวฟูๆกักอากาศไว้กันความร้อนรั่วไหล แต่คนเราขนน้อยเลยไม่รู้สึกอบอุ่นขึ้น

ในผิวหนังจะมีเส้นเลือดเยอะแยะ เพื่อส่งอาหาร อากาศและสิ่งจำเป็นอื่นๆให้เซลล์ผิวหนัง และนำของเสียจากเซลล์ผิวหนังไปทิ้ง เลือดที่วิ่งอยู่ในเส้นเลือดจะมีสีแดงสดถ้ามีออกซิเจนอยู่มาก เราเรียกว่าเลือดแดง ถ้าออกซิเจนถูกใช้ไป เลือดก็จะมีออกซิเจนน้อยและมีสีม่วงๆคล้ำๆ เราเรียกว่าเลือดดำ เวลามีดบาดแล้วเลือดไหลก็เป็นเพราะว่าผิวหนังมีเส้นเลือดเยอะแยะเต็มไปหมด พอมีดเข้าไปในผิวหนังจึงตัดโดนเส้นเลือดด้วย ทำให้เลือดไหล เวลากระทบกระแทกแรงๆแต่ผิวหนังไม่ขาดเราก็อาจมีรอยช้ำได้ รอยช้ำเกิดจากเส้นเลือดใต้ผิวหนังแตก เลือดไหลออกมานองใต้ผิดหนัง ถ้ารอนานพอ เลือดเหล่านี้ก็จะถูกย่อยสลายด้วยเซลล์เลือดขาวและรอยช้ำก็จะหายไป

ในผิวหนังมีต่อมเหงื่อที่จะสร้างเหงื่อออกมาเพื่อให้ระเหยเป็นไอ พาความร้อนของร่างกายออกไปทิ้ง นอกจากนี้ยังมีเส้นประสาทหลายชนิดคอยส่งสัญญาณความรู้สึกต่างๆไปให้สมองแปลผล

จากนั้นผมก็เอากล้องจุลทรรศน์มือถือขยาย 200 เท่ามาส่องผิวหนัง ขน ผม รูจมูก รูหูให้เด็กๆดูบนจอทีวีใหญ่ๆ เป็นที่สนุกสนานของเด็กๆเป็นอย่างยิ่ง

หนวดหลังจากโกนหนึ่งวัน

เส้นผมปกติ

เส้นผมบนหัวล้าน

จากนั้นผมก็อธิบายเรื่องการรักษาอุณหภูมิของร่างกายด้วยผิวหนัง โดยผมบอกว่าเราเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ถ้าตัวเราร้อนเกินไปหรือเย็นเกินไปเราจะตาย ดังนั้นร่างกายต้องมีขบวนการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้พอเหมาะ ถ้าร่างกายเราร้อนเกินไป เส้นเลือดบริเวณผิวหนังจะขยายตัว ให้เลือดไหลผ่านได้จำนวนมาก เลือดจะพาความร้อนจากส่วนลึกๆของร่างกายมายังผิว และทิ้งความร้อนออกไปนอกร่างกาย โดยอาจไปที่อากาศหรือน้ำรอบๆตัวโดยตรง หรือเกิดจากการที่เหงื่อระเหยเป็นไอ (ซึ่งเป็นขบวนการที่ต้องการความร้อน คือเหงื่อจะดูดความร้อนจากร่างกายออกไปทำเหงื่อให้เป็นไอ) เวลาเส้นเลือดขยายตัวเราจะเห็นผิวหนังมีสีแดงเข้มขึ้น นั่นทำให้เวลาเราร้อน หน้าเราจะแดง (หลักการที่ของกลายเป็นไอจะดูดความร้อนนี้เป็นหลักการเดียวกับเครื่องปรับอากาศนั่นเอง โดยในเครื่องปรับอากาศ น้ำยาแอร์จะกลายเป็นไอแล้วดูดความร้อนจากอากาศรอบๆไปใช้ ทำให้อากาศรอบๆเย็น ผมเคยพูดเรื่องแอร์ไปเมื่อผมพูดถึงผิวหนังปีที่แล้วที่นี่ครับ)

เวลาร่างกายเราหนาว เส้นเลือดบริเวณผิวหนังจะหดตัวเพื่อจำกัดให้เลือดไหลผ่านให้น้อยๆ จะได้ไม่เสียความร้อนทางผิวหนัง เวลาเส้นเลือดหดตัว เลือดแถวผิวหนังมีน้อย ผิวจึงมีสีซีด หน้าก็ซีด นอกจากนี้ถ้าพื้นที่ผิวมากๆ ร่างกายก็สามารถถ่ายเทความร้อนเข้าออกได้เร็ว ดังนั้นเวลาอากาศหนาว เราจึงมักจะขดตัวให้พื้นที่ผิวที่ถูกอากาศน้อยลง หรือไม่ก็กอดกันให้กลมๆเพื่อลดพื้นที่ผิวที่ถูกอากาศ

เวลากอดกันพื้นที่ผิวจะลดลง เหมาะกับอากาศหนาวๆ
(ส่วนพุงที่ติดกันจะไม่โดนอากาศ)

หลักการกอดกันเพื่อลดพื้นที่ผิวนี้เป็นหลักการที่นกเพนกวินใช้ในการอยู่รอดในความหนาวครับ นกเพนกวินจะเข้ามาอยู่ใกล้ชิดกันเป็นก้อน ดังนั้นตัวที่อยู่ในๆก็จะอุ่น นกเพนกวินจะสลับที่กันให้ตัวอยู่ด้านนอก (ซึ่งหนาวสุด) ได้เข้ามาอยู่ด้านในด้วย

ต่อไปเด็กๆก็ทำการทดลองเรื่องการระเหยที่ดูดความร้อนออกไปจากผิวหนังของเรา ทำให้รู้สึกเย็น โดยผมให้เด็กๆเอาแอลกอฮอล์ล้างแผลทาแขน แล้วเป่าให้ระเหยเร็วๆ จะทำให้รู้สึกเย็นมาก (ย้ำกับเด็กๆว่าอย่าทาที่แผล เดี๋ยวจะแสบ อย่าใส่ตา อย่าทาที่หน้าเพราะจะระเหยเข้าตาแล้วแสบ และอย่ากิน) เด็กๆก็ทาและเป่าและกรี๊ดกร๊าดกับความเย็นกันใหญ่

แจกสำลีชุบแอลกอฮอล์

ทาแอลกอฮอล์แล้วเป่าให้ระเหย จะได้เย็นๆ

ต่อไปเราก็ทำการทดลองให้รู้ว่าสมองเราตัดสินว่าอะไรร้อนอะไรเย็นอย่างไร อุปกรณ์ก็มีอ่างใส่น้ำสามใบ ใบที่หนึ่งใส่น้ำอุ่นค่อนข้างร้อน ใบที่สองใส่น้ำอุณหภูมิปกติไม่ร้อนไม่เย็น ใบที่สามใส่น้ำเย็นมีน้ำแข็งลอย จากนั้นเราก็เอามือของเราข้างหนึ่งจุ่มในใบที่หนึ่ง (น้ำอุ่น) และจุ่มมืออีกข้างหนึ่งในใบที่สาม (น้ำเย็น) รอสัก 15 วินาที แล้วเอามือทั้งสองไปจุ่มในใบที่สอง (น้ำปกติ) ทิ้งไว้สักพักเราจะรู้สึกว่ามือสองข้างรู้สึกไม่เหมือนกัน โดยที่มือที่จุ่มน้ำเย็นมาก่อนแล้วมาจุ่มน้ำปกติ จะรู้สึกว่ากำลังจุ่มมือไปในน้ำร้อน ขณะที่มือที่จุ่มน้ำอุ่นมาก่อนแล้วมาจุ่มน้ำปกติ จะรู้สึกว่ากำลังจุ่มมือไปในน้ำเย็น ถ้าร่างกายเราสามารถวัดอุณหภูมิได้แม่นยำ ทั้งสองมือควรจะรู้สึกเหมือนกัน เพราะจุ่มไปในน้ำปกติพร้อมๆกัน

การทดลองนี้แสดงว่าร่างกายเราตัดสินว่าอะไรร้อนเย็นจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ มือที่เคยเย็นมาก่อนแล้วไปอยู่ในที่ที่อุ่นกว่าจะรู้สึกว่าอยู่ในที่ร้อน มือที่เคยร้อนมาก่อนแล้วไปอยู่ที่ที่เย็นกว่าจะรู้สึกว่าอยู่ในที่เย็น ทั้งๆที่ทั้งสองมืออยู่ในที่เดียวกันก็ตาม

ผมมีคลิปที่เด็กๆทำการทดลองเรื่องนี้ให้ดูนิดหน่อยด้วยครับ:

ภาพเด็กๆทำการทดลองครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

เสียงและการสั่นสะเทือน

2011-06-15T00:20:00.000+07:00

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่องแบบจำลองตาหอยงวงช้างและตาคนอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องเสียงและการสั่นสะเทือนครับ

เมื่อสองสัปดาห์ที่แล้วผมได้สอนเด็กๆเรื่องหูและเสียงไป วันนี้จึงต่อด้วยการกำเนิดเสียงว่าเป็นอย่างไร เริ่มโดยถามเด็กๆว่าคนเราสร้างเสียงได้อย่างไรบ้าง เด็กๆก็ตอบกันว่าพูด ตบมือ เคาะ ดีดนิ้ว ผมเสริมต่อว่าเวลาเราจะทำให้เกิดเสียง เราต้องทำให้อะไรสั่น แล้วการสั่นจะสั่นผ่านอะไรบางอย่างเช่นอากาศ พื้น หรือน้ำ ให้การสั่นเหล่านั้นวิ่งเข้าไปในหูของคนที่ฟัง ปกติบนโลกเราจะได้ยินเสียงที่วิ่งมาตามอากาศ หรือถ้าเอาหูแนบพื้นเราก็จะได้ยินเสียงที่พื้นสั่น ถ้าเราอยู่ในน้ำเราก็จะได้ยินเสียงที่ผ่านน้ำมา แต่ในอวกาศที่ไม่มีอากาศ เสียงจะไม่สามารถวิ่งมาเข้าหูเราได้เพราะไม่รู้จะวิ่งผ่านอะไร (ดังนั้นในหนังที่มียานอวกาศสู้กันในอวกาศ เราไม่ควรจะได้ยินเสียงระเบิดตูมตาม นอกจากเราอยู่ในยานที่ระเบิด)

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆเอามือไปกุมคอตัวเองไว้ แล้วพูดอะไรไปเรื่อยๆ ให้สังเกตุการสั่นสะเทือนของลำคอเวลาพูด ผมบอกว่าส่วนที่สั่นในคอนั้นคือกล่องเสียง เป็นกลุ่มกล้ามเนื้อและเยื่อบางๆที่ขยับไปมาบังคับให้ลมที่ออกมาจากปอดสั่นสะเทือนเป็นคลื่นเวลาเราพูดหรือออกเสียงต่างๆ ส่วนที่สั่นมากๆคือเส้นเสียง (Vocal cords) ซึ่งเป็นแผ่นเยื่อบางๆที่สั่นเป็นร้อยๆครั้งต่อวินาที อากาศที่ผ่านกล่องเสียงจะออกมาจะเป็นคลื่นลอยไปตามอากาศตามปากและจมูก ออกไปสู่ภายนอก เป็นเสียงให้คนอื่นได้ยิน ถ้าเราปิดปาก มือที่ปิดปากจะรู้สึกถึงการสั่นสะเทือนได้ชัดเจนแต่การสั่นสะเทือนก็ออกมาได้น้อย ทำให้เสียงเบา

เวลาส่งเสียง คอจะสั่น เนื่องจากกล่องเสียงในคอสั่น

ปิดปากกันไม่ให้การสั่นสะเทือนออกมาจากปาก เสียงจึงเบา จะรู้สึกว่ามือที่ปิดปากสั่น

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูรูปว่ากล่องเสียงอยู่ตรงไหนในลำคอ จะเห็นได้ว่ากล่องเสียงอยู่ในหลอดลม ตรงใกล้ๆกับทางแยกที่เชื่อมปากกับหลอดอาหาร(ไปกระเพาะ)และหลอดลม(ไปปอด)

กล่องเสียงอยู่ตรงลูกศรที่เขียนว่า Vocal cords

ต่อจากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูคลิปวิดีโอการสั่นของเส้นเสียง ที่ถ่ายด้วยกล้องที่อยู่ในท่อยาวๆสอดเข้าไปทางจมูก น้องกันน์และน้องแพมถามว่าทำไมไม่สอดเข้าไปทางปาก ผมจึงถามกลับว่าเวลาเราทานอาหาร ตอนกลืนทำไมอาหารไม่ตกลงไปในปอด เพราะในรูปเราจะเห็นปากต่ออยู่กับหลอดอาหารและหลอดลม เด็กๆยังงงๆอยู่ไม่ตอบ ผมเลยบอกต่อว่าเวลาเรากลืนอะไรเข้าปาก ร่างกายจะป้องกันอาหารไม่ให้ตกลงไปในปอดด้วยแผ่นเนื้อที่มาปิดหลอดลมไว้ บังคับให้อาหารตกลงไปตามหลอดอาหารลงสู่กระเพาะ บางครั้งร่างกายทำงานผิดพลาด อาหารหรือน้ำตกลงไปในหลอดลม เราก็จะสำลักและไอเอาของเหล่านั้นออกมา เด็กๆถามต่อว่าถ้าอาหารเข้าไปในปอดทำให้ตายอย่างไร ผมจึงบอกว่าในอาหารอาจมีสิ่งมีชีวิตเล็กๆที่บางตัวเป็นโทษกับร่างกายเรา เวลาตกลงไปในปอดก็ไปเติบโตทำให้ปอดอักเสบ ทำให้เราป่วยตายได้ อีกทางหนึ่งก็คือถ้าน้ำเข้าไปในปอดเยอะๆ มันก็จะไล่อากาศให้ลอยออกมาจากปอด ทำให้เราไม่มีอ็อกซิเจนจากอากาศหายใจ ทำให้ตาย

เด็กๆตื่นเต้นกับคลิปวิดีโอการสั่นของเส้นเสียงข้างล่างนี้มากครับ ผมบอกเด็กๆว่าจริงๆแล้วเส้นเสียงสั่นเป็นร้อยๆครั้งต่อวินาที ทำให้ตาเรามองไม่ทัน ถ้าจะทำให้ตาเราเห็นการขยับไปมาได้ วิธีหนึ่งก็คือใช้เทคนิคส่องไฟเป็นจังหวะๆ (Stroboscope) เราก็จะเห็นภาพตามจังหวะที่ไฟส่อง ทำให้พอเห็นการเปลี่ยนแปลงขยับไปมาได้บ้าง

เวลาเราเปล่งเสียงตำ่เส้นเสียงจะหย่อนกว่าเวลาเราเปล่งเสียงสูง นอกจากนี้เส้นเสียงของผู้ชายมักจะใหญ่กว่าผู้หญิง จึงสั่นที่ความถี่ (ครั้งต่อวินาที) ต่ำกว่าของผู้หญิง เสียงผู้ชายจึงมักจะต่ำกว่าเสียงของผู้หญิง

จากนั้นผมก็บอกเด็กๆว่าโดยทั่วไป ของใหญ่ๆถ้าไปทำให้มันสั่น(เช่นทำด้วยการตีหรือดีด) จะสั่นที่ความถี่ตำ่กว่าของเล็กๆ ทำให้ของชิ้นใหญ่ส่งเสียงต่ำกว่าของชิ้นเล็ก แล้วผมก็เอาไม้บรรทัดเหล็กขึ้นมากดให้แน่นกับโต๊ะ แล้วดีดให้มันสั่นให้เด็กๆฟังเสียง พอผมขยับให้ส่วนที่สั่นยาวขึ้น เสียงก็จะต่ำลง ถ้าขยับให้ส่วนที่สั่นสั้นลง เสียงก็จะสูงขึ้น

ดีดไม้บรรทัดให้สั่น ถ้าไม้บรรทัดยาวเสียงจะต่ำ ถ้าสั้นเสียงจะสูง

พอยาวขนาดนี้ เสียงต่ำจนไม่ค่อยได้ยินแล้ว

หลักการนี้ใช้กับกีต้าร์ก็ได้ โดยผมชี้สายกีต้าร์ให้เด็กๆดู และให้เด็กๆทายว่าสายไหนเสียงต่ำ เด็กๆก็ทายถูกว่าสายอ้วนๆจะเสียงต่ำ สายผอมๆจะเสียงสูง หรือเวลาเรากดสายให้ส่วนที่สั่นสั้นลงเสียงก็จะสูงขึ้น ผมถามเด็กๆต่อให้สังเกตุฆ้องวงและระนาดว่าตัวที่เสียงสูงเสียงตำ่มีขนาดอย่างไร เด็กๆก็เห็นว่าตัวเสียงสูงจะมีขนาดเล็กกว่า ตัวเสียงต่ำจะมีขนาดใหญ่กว่า

เด็กๆสังเกตุกันใหญ่

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอคลิปเครื่องดนตรีที่เอาท่อพลาสติก (ท่อ PVC) ขนาดยาวต่างๆกันมาสร้าง แต่ละตัวจะส่งเสียงเป็นโน๊ตต่างๆกันเมื่อถูกตีตามหลักการที่ว่าของชิ้นใหญ่สั่นที่ความถึ่ตำ่กว่าของชิ้นเล็ก(เสียงต่ำกว่าของชิ้นเล็ก) โดยที่ของที่สั่นในที่นี้คืออากาศในท่อแต่ละท่อ

จากนั้นผมก็ให้เด็กประดิษฐ์ของเล่นจากหลอดกาแฟ โดยเอาหลอดกาแฟมากดๆให้ปลายข้างหนึ่งแบนๆ แล้วตัดปลายข้างนั้นเป็นรูปสามเหลี่ยม แล้วเอาปากเม้มปลายนั้นเข้าปาก แล้วเป่าเป็นเสียงแตร ถ้าหลอดอ่อนๆหน่อย (เช่นพวกหลอดตรง ราคาถูกๆ) ก็จะเป่าให้ดังได้ง่าย ถ้าหลอดแข็ง (เช่นพวกหลอดงอได้ ราคาแพงกว่า) ก็จะเป่าให้ดังยากกว่า เวลาที่เราเป่าส่วนที่เป็นสามเหลี่ยมที่อยู่ในปากเราจะสั่นไปมาทำให้เกิดเสียง ถ้าเราตัดหลอดให้มีความยาวต่างๆกัน เสียงที่ได้ก็จะสูงต่ำต่างกันด้วย

ตัดปลายหลอดให้เป็นแบบนี้

จากนั้นเราก็เป่าหลอดเล่นกันใหญ่ คลิปนี้ผมตัดหลอดให้เสียงเปลี่ยน:

คลิปนี้ธีธัช น้องแพมและครูกิมมานั่งเป่ากันเป็นวง (conduct โดยแม่อ้อ ภรรยาผม)

นอกจากนี้น้องแพมยังได้ไอเดียว่าไม่จำเป็นต้องตัดหลอด แต่เอาหลอดมาสวมกันแล้วขยับไปมาให้ความยาวเปลี่ยน ก็จะได้เสียงสูงต่ำเปลี่ยนไปได้ (ผมและภรรยาตื่นเต้นมากที่น้องแพมริเริ่มประดิษฐ์ทรอมโบนหลอดกาแฟนี้ขึ้นมา):

ตัวเลข	จำนวนครั้งที่ออก
00	1
01	1
02	1
03	2
04	0
05	5
06	2
07	1
08	1
09	2
10	3
11	3
12	4
13	1
14	1
15	1
16	0
17	2
18	1
19	0
20	1
21	0
22	2
23	1
24	2
25	3
26	3
27	2
28	1
29	2
30	1
31	0
32	1
33	2
34	2
35	2
36	2
37	0
38	0
39	0
40	0
41	3
42	1
43	3
44	3
45	2
46	1
47	0
48	3
49	2
50	2
51	1
52	0
53	1
54	1
55	2
56	2
57	0
58	2
59	2
60	0
61	1
62	2
63	1
64	2
65	1
66	3
67	3
68	2
69	4
70	0
71	3
72	0
73	2
74	0
75	1
76	3
77	1
78	0
79	1
80	2
81	4
82	0
83	0
84	0
85	4
86	1
87	2
88	3
89	0
90	0
91	1
92	2
93	4
94	2
95	2
96	4
97	4
98	2
99	1

ตัวเลข	จำนวนครั้งที่ออก
00	1
01	1
02	1
03	2
04	0
05	5
06	2
07	1
08	1
09	2
10	3
11	3
12	4
13	1
14	1
15	1
16	0
17	2
18	1
19	0
20	1
21	0
22	2
23	1
24	2
25	3
26	3
27	2
28	1
29	2
30	1
31	0
32	1
33	2
34	2
35	2
36	2
37	0
38	0
39	0
40	0
41	3
42	1
43	3
44	3
45	2
46	1
47	0
48	3
49	2
50	2
51	1
52	0
53	1
54	1
55	2
56	2
57	0
58	2
59	2
60	0
61	1
62	2
63	1
64	2
65	1
66	3
67	3
68	2
69	4
70	0
71	3
72	0
73	2
74	0
75	1
76	3
77	1
78	0
79	1
80	2
81	4
82	0
83	0
84	0
85	4
86	1
87	2
88	3
89	0
90	0
91	1
92	2
93	4
94	2
95	2
96	4
97	4
98	2
99	1

ตัวเลข	จำนวนครั้งที่ออก
00	1
01	1
02	1
03	2
04	0
05	5
06	2
07	1
08	1
09	2
10	3
11	3
12	4
13	1
14	1
15	1
16	0
17	2
18	1
19	0
20	1
21	0
22	2
23	1
24	2
25	3
26	3
27	2
28	1
29	2
30	1
31	0
32	1
33	2
34	2
35	2
36	2
37	0
38	0
39	0
40	0
41	3
42	1
43	3
44	3
45	2
46	1
47	0
48	3
49	2
50	2
51	1
52	0
53	1
54	1
55	2
56	2
57	0
58	2
59	2
60	0
61	1
62	2
63	1
64	2
65	1
66	3
67	3
68	2
69	4
70	0
71	3
72	0
73	2
74	0
75	1
76	3
77	1
78	0
79	1
80	2
81	4
82	0
83	0
84	0
85	4
86	1
87	2
88	3
89	0
90	0
91	1
92	2
93	4
94	2
95	2
96	4
97	4
98	2
99	1