หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 36 – กฎการอนุรักษ์พลังงาน

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


กฎการอนุรักษ์พลังงาน

กฎการอนุรักษ์ (Law of conservation energy) กล่าวว่า พลังไม่อาจเกิดขึ้นจากความว่างเปล่า (Nothing) และไม่อาจอันตรธานเป็นความสูญเปล่า แต่พลังงานสามารถ “แปลงโฉม” (Transform) จากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งได้

เมื่อเราเปิดสวิทช์ให้หลอดไฟ (Bulb) สว่างขึ้น พลังงานไฟฟ้า (Electric) ที่อยู่ในสายไฟ (Wire) ก็จะถูก “แปลงโฉม” เป็นแสง (Light) และความร้อน (Heat) ที่ค่อยๆ ทำให้หลอดไฟอุ่นขึ้น เมื่อเรารับประทานอาหารเช้า พลังงานเคมี (Chemical) ในอาหารก็จะถูก “แปลงโฉม” เป็นความร้อนที่ทำให้ร่างกายของเราอบอุ่น ณ อุณหภูมิถัวเฉลี่ยที่ 37 องศาเซลเซียส

บอลยาง “สุข” และ บอลยาง “ทุกข์” ต่างก็มีพลังงานเคลื่อนที่ (Kinetic) เมื่อกระทบท่อนไม้ พลังงานของบอลยางถูกบีบขยี้ (Squishy) จะกระทบ (Tip) ท่อนไม้ เมื่อมันกระดอน (Bounce) กลับ

ในกฎการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานเคลื่อนที่ของบอลยาง “สุข” ถูก “แปลงโฉม” ให้เป็นพลังงานที่ถูกเก็บชั่วขณะ (Store momentarily) ในการถูกบีบขยี้ แล้วถูกปลดปล่อย (Released) ให้กระทบท่อนไม้ ส่วนพลังงานเคลื่อนที่ของบอลยาง “ทุกข์” ก็ถูก “แปลงโฉม” ให้เป็นความร้อนที่กระจายไป (Dissipate) ในอากาศ ซึ่งเป็นเหตุผลว่า ทำไมมันจึงหยุดนิ่งไปเลย?

เมื่อพลังงานกระจายไป มันจะ “แปลงโฉม” เป็นรูปแบบที่ไม่สามารถรวมตัวกันอีกครั้ง เพื่อใช้ครั้งต่อไป พลังงานมักจะกระจายกลายเป็นความร้อน ตัวอย่างเช่น เมื่อเราถู (Rub) มือซ้ายกับมือขวา พลังงานทั้งหมดที่ใช้ไปในการถูมือ จะถูก “แปลงโฉม” เป็นความร้อนที่กระจายไป แต่เราไม่สามารถรวบรวมความร้อนจากการถูมือ แล้วนำมาใช้อีก (Re-use) เพื่อจุดประสงค์อื่น

สิ่งที่คู่กับ “แรงต้าน” (Resistance) คือ “พลังเฉื่อย” (Inertia) ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ติดตัว (Inherent property) กับสสาร (Matter) ที่ทำให้สสารต้านการเปลี่ยนแปลงสถานะ (State) ของการเคลื่อนที่ หรือหยุดนิ่ง (Rest) ไปเลย กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ถ้าวัตถุกำลังเคลื่อนที่ มันจะไม่ต้องการเปลี่ยนแปลงวิถีของการเคลื่อนที่ แต่ถ้าวัตถุมิได้เคลื่อนที่ มันก็จะต้องการอยู่นิ่งเฉย

เด็กๆ อาจจะเคยมีของเล่นที่เป็นรถยนต์ (Toy car) ในช่วงหนึ่งของชีวิต แต่อาจไม่เคยเล่นน้ำแข็งก้อน (Ice cube) ของเล่นรถยนต์มาพร้อมกับเครื่องควบคุมจากระยะไกล (Remote control) เพื่อช่วยบังคับทิศทาง (Steer) และการคดเคี้ยว (Curve) แต่คำถามที่น่าสนใจก็คือ เด็กสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ (Motion) ของน้ำแข็งก้อนได้ไหม? และเขาบังคับให้มันดำเนินคดเคี้ยวตามต้องการได้หรือไม่?

กิจกรรมต่อไปนี้จะสอนเด็กในแนวความคิดเรื่อง “พลังเฉื่อย” โดยใช้น้ำแข็งก้อน และรายกายอื่นๆ ภายในบ้าน (Household) โดยวัสดุ (Material) ที่ต้องเตรียมการ ได้แก่ ถาดโลหะเรียบ (Smooth metal tray) น้ำผลไม้ที่มีสีเข้ม (อาทิ น้ำองุ่น หรือน้ำทับทิม [Pomegranate]) ถาดรองรับน้ำแข็งก้อนเป็นช่องๆ ช่องละก้อน กระดาษเช็ดผืนใหญ่ (Paper towel) และชามรองน้ำแข็งละลาย (Thaw) โดยเริ่มต้นด้วยการเติมถาดรองรับน้ำแข็งก้อนทุกช่องด้วยน้ำองุ่นหรือน้ำทับทิม แล้วนำไปใส่ในช่องแช่แข็ง (Freezer) ของตู้เย็น ทิ้งไว้ข้ามคืนเพื่อให้แข็งตัวเป็นน้ำแข็งก้อน ก่อนลงมือทดลอง

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, March 2].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน