หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 71 – เรือขับเคลื่อนด้วยสบู่ (2)

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


เรือขับเคลื่อนด้วยสบู่

เติมน้ำลงในอ่างยาว (Long basin) โดยให้เด็กวางแผ่นโฟมพลาสติก (Polystyrene) ซึ่งเป็นรูปพื้นเรือขนาดเล็ก ณ พื้นผิว (Surface) ของน้ำ แล้วบอกให้เด็กเท (Pour) สบู่ล้างถ้วยชาม (Dishwasher soap) ลงในแก้วขนาดเล็ก จากนั้นเติมน้ำ แล้วคน (Stir) ด้วยช้อน ซึ่งจะสร้างสบู่เหลวที่เด็กจะเติมใส่เรือด้วยหลอดหยด (Dropper)

ให้เด็กใช้หลอดหยดถ่ายเทสบู่เหลวไปยังเรือ แล้วบีบ (Squeeze) สบู่เหลวให้เข้าไปที่รู (Hole) ด้านหลังของเรือ รูดังกล่าวทำหน้าที่เป็นแหล่งน้ำ (Reservoir) สำหรับเรือ ลองสังเกตดูว่า เรือทำอะไร? มันพุ่งทะยาน (Spurt) ช่วงสั้นๆ ไปข้างหน้าไหม? แล้วเรือหยุดหลังจากนั้นหรือเปล่า?

เด็กจะสังเกตเห็น (Witness) ความแตกต่างในความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิว (Surface tension) ระหว่างน้ำที่อยู่ด้านหน้า (Front) และด้านหลัง (Rear) ของเรือ ที่ขับเคลื่อน (Propel) ไปข้างหน้า ความแตกต่างในความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิวเกิดขึ้นจากสบู่ สบู่เป็นสารลดความตึงผิว (Surfactant) ที่แพร่กระจายไปทั่วน้ำ จึงลดความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิวของน้ำ ที่อยู่รอบๆ เรือ

นั่นเป็นเหตุผลว่า ทำไมเรือจึงหยุดอยู่กับที่ เพื่อให้เรือเคลื่อนที่ไปข้างหน้า เด็กต้องทดแทน (Replace) น้ำในอ่าง ด้วยน้ำใหม่ที่ไม่มีสบู่อยู่ ซึ่งไม่น่าจะสนุกนัก คำถามต่อไปก็คือ แล้วมีหนทางอื่นที่จะทำให้เรือเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างสม่ำเสมอ (Constantly) ไหม? คำตอบคือ “มี”

ในปี พ.ศ. 2556 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ 3 คน ได้สาธิต (Demonstrate) ให้เห็นว่า มีของเหลวอย่างอื่นที่มิใช่สบู่ ซึ่งสามารถลดความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิวของน้ำ ที่อยู่ท้ายเรือ โดยใช้แอลกอฮอล์ถู (Rubbing alcohol) ดังนั้น ให้เด็กทดลองซ้ำ โดยใช้หลอดหยดที่สะอาด ในการเพิ่มแอลกอฮอล์ถู 2 – 3 หยดเข้าที่รูท้ายเรือ แล้วสังเกตว่า เรือเคลื่อนไปข้างหน้าไหม?

ถ้าเรือเคลื่อนไปข้างหน้า ให้เด็กเพิ่มแอลกอฮอล์ถูไปอีก 2 – 3 หยด ไปยังแหล่งน้ำ หรือรูท้ายเรือ สังเกตว่าเรือยังขับเคลื่อนไปข้างหน้าอีกไหม? แล้วลองให้เด็กเติมแอลกอฮอล์ไปเรื่อยๆ จะพบว่า เด็กไม่ต้องทดแทนน้ำในอ่างยาว เหมือนเมื่อครั้งใช้สบู่เหลวในการขับเคลื่อน

เหตุผลที่แอลกอฮอล์ ทำหน้าที่ได้ดีกว่าสบู่เหลว ก็เพราะแอลกอฮอล์สามารถลดความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิวของน้ำที่อยู่ท้ายเรือ แต่ไม่เหมือนสบู่เหลวตรงที่แอลกอฮอล์ไม่กระจายไปทั่วพื้นผิวของน้ำที่อยู่รอบๆ เรือ แอลกอฮอล์จะผสมกับน้ำ ทำให้น้ำสามารถรักษาความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิวของน้ำได้มาก

หยดน้ำ (Water droplet) มีรูปร่างทรงกลม (Sphere) ที่เกิดจากการดึงดูด (Attraction) ระหว่างโมเลกุล (Molecule) ของน้ำ โมเลกุลในหยดน้ำจะดึงเข้าใน (Inwardly) ซึ่งกันและกัน ด้วยปริมาณที่เท่ากันของแรง ก่อให้เกิดรูปทรงกลมแก่หยดน้ำ และเกิดความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิวของน้ำ หยดนี้จึงเป็นสัญลักษณ์ที่มองเห็นเด่นชัด (Visible sign) ของความแข็งแกร่ง ณ พื้นผิวของน้ำ

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. Things that Move - http://www.natgeotv.com/ca/things-that-move---s-999/about [2017, November 2].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน