หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 31 – การวิ่งแข่งของน้ำผลไม้กระป๋อง

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


การวิ่งแข่งของน้ำผลไม้กระป๋อง

ในการเตรียมการทดลอง เราจะนำผลไม้ 1 กระป๋องไปแช่ไว้ในช่องแช่แเข็ง (Freezer) ส่วนอีก 1 กระป๋อง วางบนโต๊ะครัว (Kitchen countertop) เมื่อแน่ใจว่า กระป๋องที่แช่ไว้แข็งเต็มที่แล้ว ก็นำแผ่นไม้กระดานมาวางด้านหนึ่งบนกองหนังสือหรือนิตยสาร เพื่อให้เกิดการลาดเอียง (Incline) แล้วนำผลไม้ทั้ง 2 กระป๋องมาวิ่งแข่งกัน

ลองถามเด็กประถมศึกษาว่า เขาคาดคิดว่า ผลลัพธ์จะออกมาอย่างไร หากปล่อยให้น้ำผลไม้ทั้ง 2 กระป๋อง วิ่งแข่งกันลงจากที่สูงมาตามทางลาดถึงพื้นดิน กระป๋องไหนจะชนะ กระป๋องไหนจะแพ้? อย่าลืมว่า น้ำผลไม้ในกระป๋องที่แช่แข็ง จะ “กลิ้ง” ลงมาตามทางลาด แต่น้ำผลไม้ (ของเหลว) ในอีก 1 กระป๋อง จะ “ไถล” อยู่ภายใน ลงมาตามทางลาด

หลังจากเด็กได้พยากรณ์ผลลัพธ์แล้ว วางน้ำผลไม้ทั้ง 2 กระป๋องไว้ข้างเคียงกัน บนด้านที่สูงของแผ่นกระดาน แล้วใช้ไม้บรรทัดรองรับปรับให้อยู่ในแนวระนาบเดียวกัน จากนั้น ยกไม้บรรทัดขึ้นเพื่อปล่อยให้น้ำผลไม้ทั้ง 2 กระป๋อง เริ่มออกเดินทางพร้อมกันไปยังที่ต่ำ (Descent) กว่า ถึงพื้นดิน

เด็กส่วนมาก (รวมทั้งผู้ใหญ่ด้วย) จะทำนายผิดว่า น้ำผลไม้ในกระป๋องที่แช่แข็ง จะถึงพื้นดินก่อน แต่ผลลัพธ์ที่ออกมาจะกลับตาลปัตร (Opposite) กล่าวคือ น้ำผลไม้ที่ไม่แช่แข็งจะถึงพื้นดินก่อน การ “ไถล” (Slide) ของของเหลวจะง่ายกว่า การ “กลิ้ง” (Roll) ของของแข็ง เนื่องจาก ของเหลวจะต้านการเปลี่ยนแปลงในขณะเคลื่อนไหว ได้น้อยกว่าของแข็ง

ผลการทดลองนี้ ยังแสดงว่า การไถลนั้นเคลื่อนไหวได้ง่ายกว่าการกลิ้ง นั่นเป็นเหตุผลที่เราจะรู้สึกได้ หากยางล้อรถยนต์ของเรา “ติดหล่ม” (Lock up) แล้วเราพยายาม “ติดเครื่อง” (Start) เพื่อเดินหน้า ไถลไปพบพื้นผิวถนนที่เป็นน้ำแข็ง (Icy road) การทดลองนี้สามารถทำซ้ำครั้งแล้วครั้งเล่า เพื่อยืนยันผลลัพธ์ที่ออกมาว่า เหมือนเดิม

ถ้าใครเคยทิ้งขนนก (Father) จากที่สูง จะสังเกตเห็นว่า ดูเหมือนมันจะล่องลอย (Float) หรือแกว่งไกว (Sway) ในอากาศ ก่อนที่มันจะตกสู่พื้นดิน ส่วนใหญ่แล้ว วัตถุอื่นๆ (อาทิ หนังสือ ของเล่น และกุญแจ) มิได้เป็นไปตามที่คาดหมาย เมื่อร่วงหล่น ทำไมขนนกจึงดูเหมือนจะล่องลอยหรือแกว่งไกวในอากาศ ในขณะที่วัตถุอื่นๆ มิได้เป็นเช่นนั้น?

ในการตอบคำถามเหล่านี้ ก่อนอื่น เราจำเป็นต้องเข้าใจ แนวความคิดของคำว่า “พลัง” (Force) ก่อน เมื่อเราผลักกล่อง เรากำลังใช้พลังอยู่ เมื่อเราดึงสายป่านของว่าว หรือยกถ้วยน้ำขึ้นดื่ม หรือเป่าฟองอากาศ (Bubble) เรากำลังใช้พลังเช่นกัน อีกตัวอย่างหนึ่งของการใช้พลังคือ พลังของแรงโน้มถ่วง (Gravity)

โลกของเราดึงวัตถุทั้งหมดด้วยพลังตกลง (Downward force) [จากที่สูงสู่ที่ต่ำ] เด็กๆ สามารถทดสอบการมีอยู่จริง (Existence) ของพลังโน้มถ่วง โดยการถือดินสอไว้ในมือ แล้วปล่อยให้มันหลุดจากมือ พลังโน้มถ่วงจะดึงดินสอตกสู่พื้นดินโดยตรง (Straight) ลองพิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นกับวัตถุอื่น อาทิ กล่องที่วางอยู่บนพื้น เมื่อเราใช้แรงผลักมัน มันก็จะเริ่มเคลื่อนไหว ในการเปลี่ยนสภาวะจากการอยู่นิ่งเฉย ไปเป็นเคลื่อนไหว ความรวดเร็ว (Velocity) ของมันก็จะเปลี่ยนไป

แหล่งข้อมูล:

  1. Sawah, Rihab and Anthony Clark. (2015). The Everything STEM Handbook – Help Your Child Learn and Succeed in the Fields of Science, Technology, Engineering, and Math. Avon, MA: Adams Media.
  2. Motion (physics) - https://en.wikipedia.org/wiki/Motion_(physics) [2017, January 26].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน