หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 38 – ความรวดเร็วของลูกโบวลิ่ง

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


ความรวดเร็วของลูกโบวลิ่ง

ในการเล่นโบวลิ่ง (Bowling) มี “พลังโน้มถ่วง” (Gravity) ที่ดึงลูกโบวลิ่งลง แต่ก็มีพลังพื้น ที่รองรับพลังดัน (Push to support) ลูกโบวลิ่งขึ้น แต่ถ้าพื้นไม้ไม่แข็งพอ (อาทิ พื้นทำด้วยยางนิ่ม) พลังต้านก็อาจไม่สามารถดันลูกโบวลิ่งขึ้น โดยทั่วไปพลังโน้มถ่วงกับพลังต้านจากพื้นไม้จะมีความแข็งแกร่ง (Strength) เท่ากัน แต่อยู่ในทิศทางตรงกันข้าม

ในสภาวะนี้ จึงมีความสมดุล (Balance) จนทำให้ลูกโบวลิ่งอยู่นิ่งเฉย แต่ถ้าพลังต้านจากพื้นไม้แข็งแกร่งกว่า พลังโน้มถ่วงที่ดึงลูกโบวลิ่งลง ลูกโบวลิ่งก็จะลอยตัวขึ้น [กระดอน] แต่ถ้าพลังโน้มถ่วงแข็งแกร่งกว่าพลังจากพื้นไม้ ลูกโบวลิ่งก็จะจม (Sink) ลงในพื้นไม้ คำถามสำหรับเด็กคือ พลังอะไรที่มีผลกระทบต่อ (Affect) ลูกโบวลิ่งหลังจากที่เราโยนไปตามลู่ (Lane) โบวลิ่ง?

คำตอบก็คือ พลังเดียวกันกับที่ผลกระทบต่อลูกโบวลิ่งเมื่อมันหยุดนิ่งอยู่บนพื้นไม้ กล่าวคือ เมื่อเราปล่อยลูกโบวลิ่งจากมือ มันจะกลิ้ง (Roll) ไปตามลู่ ในขณะที่มีพลังโน้มถ่วงกับพลังต้านจากพื้นไม้ที่แข็งแกร่งเท่ากัน แต่อยู่ทิศทางตรงกันข้าม ให้เด็กสังเกตว่า มีพลังเสียดทาน (Friction) จากพื้นไม้น้อยมากจนด้อยความสำคัญ (Negligible) เพราะลู่โบวลิ่งที่ราบเรียบ (Smooth)

เด็กอาจคิดว่า เมื่อเรากลิ้งลูกโบวลิ่ง มือของเขาอาจส่งพลังไปให้ลูกโบวลิ่ง แต่การส่งพลังดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ เพราะเมื่อลูกโบวลิ่งหลุดจากมือเขา เขาจะไม่มีอำนาจ (Power) เหนือลูกโบวลิ่งอีกต่อไป จึงไม่มีพลังที่กระทำต่อลูกโบวลิ่งอีกต่อไปอย่างแน่นอน (Definitely) เมื่อเด็กทำให้ลูกโบวลิ่งเคลื่อนที่ (Motion) สิ่งที่เด็กให้ลูกโบวลิ่งคือความรวดเร็ว (Velocity)

เด็กไม่จำเป็นต้องเดินทางไปสถานเล่นโบวลิ่ง ก็สามารถค้นหาได้ว่า อะไรคือสิ่งที่ทำให้ลูกโบวลิ่งเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องหลังจากที่เริ่มกลิ้งไปตามลู่? เพียงทดลองโดยมีวัสดุดังนี้ – ลูกโบวลิ่ง 1 ลูก (หากไม่มี ใช้ลูกบิลเลียด [Billiard] แทนก็ได้), หนังสือพิมพ์ (หรือกระดาษ) 50 แผ่น, พื้นไม้ราบเรียบแนวระนาบ (Flat) ที่มีความยาวประมาณ 2.5 เมตร อาจเป็นพื้นไม้แข็ง หรือโต๊ะไม้

ขั้นตอน (Procedure) เริ่มต้นด้วยการให้เด็กวางลูกโบวลิ่งไว้บนพื้นผิวไม้แข็งที่ราบเรียบแนวระนาบ แล้วกลิ้งไปตามพื้นผิว หากใช้โต๊ะไม้ ต้องระวังมิให้ลูกโบวลิ่งตกหล่นจากขอบโต๊ะ แล้วให้เด็กขยำ (Crumple) กระดาษหนังสือพิมพ์ให้เป็นลูกบอลก้อนใหญ่ เท่ากับขนาดของลูกโบวลิ่ง

วางลูกบอลกระดาษบนพื้นไม้ แล้วกลิ้งให้เหมือนลูกโบวลิ่ง ตั้งคำถามให้เด็กสังเกตว่า ลูกโบวลิ่งจะกลิ้งอย่างไร หลังจากผ่านพ้นความยาวของพื้นไม้ [2.5 เมตร]? เด็กจะสังเกตเห็นเองว่า ลูกบอลกระดาษจะหยุดนิ่งอยู่กับที่หลังจากที่ปล่อยจากมือไม่นาน มันจะไม่กลิ้งต่อไปเหมือนลูกโบวลิ่ง ทั้งๆ ที่มันมีขนาดเท่ากับลูกโบวลิ่ง

และนี่คือ กฎข้อแรกของนิวตัน (Newton’s first law) ซึ่งกล่าวว่า เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ มันจะเคลื่อนที่ต่อไป หากทุกพลังที่กระทำต่อมันอยู่ในสภาวะสมดุล (Balanced) ยิ่งถ้ามีสิ่งที่อัดแน่น (Packed) อยู่ในวัตถุ มันก็จะยิ่งเคลื่อนที่ต่อไป สิ่งที่อัดแน่นดังกล่าว เรียกว่า “มวลสาร” (Mass) ลูกโบวลิ่งมีมวลสารอัดแน่นอยู่ในตัวมันมากว่ามวลสารที่อัดแน่นอยู่ในลูกบอลกระดาษ ดังนั้น ลูกโบวลิ่งจึงหนักกว่า (Heavier) ลูกบอลกระดาษ

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 16].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน