Blockdit Logo (Mobile)
อังทินี กิตติรวีโชติ
•
27 ส.ค. 2023 เวลา 02:18 • การศึกษา

Hands-on activity with low-cost materials for active learning: Rubber glider

กิจกรรมลงมือปฏิบัติด้วยวัสดุต้นทุนต่ำ เพื่อการเรียนรู้เชิงรุก: เครื่องร่อนพลังยาง
เครื่องร่อนพลังยางเป็นสื่อทางวิทยาศาสตร์อย่างง่ายที่อาศัยแรงยกตัวที่เรียกว่า แรงแมกนัส ในการทำหน้าที่เป็นแรงต้านการตกของวัตถุ ดังนี้
ขั้นตอนการทดลอง
1) นำแก้วพลาสติก 2 ใบมาประกบกันแล้วยึดบริเวณก้นแก้วด้วยเทปกาวแบบเหนียว (ภาพ a)
2) นำยางวงใหญ่ 4 เส้นมาร้อยผูกติดกัน
3) นำยางวงที่ร้อยแล้วไปพันรอบ ๆ ก้นแก้วตรงบริเวณที่เราแปะเทป ด้วยระยะประมาณ 2 รอบครึ่ง แล้วจึงปล่อยแก้วออกจากตัวเรา (ภาพ b)
4) สังเกตการเคลื่อนที่ของแก้ว ซึ่งในที่นี้เราจะเรียกว่าเครื่องร่อน
5) ร่วมอภิปรายกับนักเรียนถึงการเคลื่อนที่ของเครื่องร่อนนี้
ผลการทดลอง
เครื่องร่อนจะถูกดีดขึ้นไปจนถึงจุดสูงสุดด้วยเวลาอันรวดเร็ว และร่อนตกลงมาถึงพื้นดินด้วยเวลาที่ช้ากว่าปกติ สำหรับการเคลื่อนที่ขึ้นจะใช้เวลาประมาณ 0.33 วินาที (ระยะเวลาเท่ากับเฟรมที่ 1 - 8) สำหรับการเคลื่อนที่ลงจะใช้เวลาประมาณ 1.75 วินาที (ระยะเวลาเท่ากับเฟรมที่ 9 – 56) ในที่นี้ ภาพการเคลื่อนที่ของเครื่องร่อนได้ถูกบันทึกด้วยวีดีโอความเร็ว 24 เฟรมต่อวินาที
อภิปรายผลการทดลอง
เครื่องร่อนสามารถเคลื่อนที่ขึ้นไปถึงจุดสูงสุดได้ด้วยเวลาอันรวดเร็วเนื่องจากได้รับแรงดีดจากยาง เรียกว่า แรงยืดหยุ่น ซึ่งเป็นไปตามกฎของฮุค โดยยิ่งเรายืด (หรือหด) ยางจากตำแหน่งเดิมมากขึ้นเท่าไหร่ แรงที่ระยะยืด (หรือหด) นั้นๆก็จะมีค่าเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น (Çoban, Şengören & Korkubilmez, 2011: 167-170) ต่อมาเครื่องร่อนเคลื่อนที่ตกถึงพื้นด้วยเวลาที่ช้ากว่าปกติเนื่องจากผลของปรากฏการณ์แมกนัส (Magnus Effect)
กล่าวคือ เมื่อเครื่องร่อนหมุนจะทำให้อากาศบริเวณรอบ ๆ ถูกปั่นด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน โดยอากาศบริเวณที่ผิวด้านบนของเครื่องร่อนจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าอากาศที่ผิวด้านล่าง เป็นผลทำให้ความดันด้านบนมีค่าต่ำกว่าความดันด้านล่าง นำไปสู่การเกิดแรงชนิดใหม่ที่เรียกว่า แรงแมกนัส มีทิศชี้จากล่างขึ้นบน ซึ่งทำหน้าที่เป็นแรงต้านการตกของวัตถุ (การตกอันเนื่องมาจากน้ำหนัก) คอยดันเครื่องร่อนให้ตกลงมาช้ากว่าปกติ (Reid, 1997: 1-4)
สรุปผลการทดลอง
การเคลื่อนที่ของเครื่องร่อนพลังยางสามารถอธิบายได้ด้วยแรงยกตัว ซึ่งเรียกว่าแรงแมกนัส เกิดจากการหมุนตัวของวัตถุ ทำให้ความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างอากาศกับเครื่องร่อนมีค่าเปลี่ยนไป โดยความเร็วอากาศด้านบนถูกเสริมให้มีค่าเพิ่มขึ้น แต่ความเร็วอากาศด้านล่างถูกต้านให้มีค่าลดลง
ที่มา
อังทินี กิตติรวีโชติ และคณะ (2561). เรียนรู้ที่จะสอนวิทยาศาสตร์ผ่านการทดลองแบบทำได้เอง. การประชุมวิชาการระดับชาติและนานาชาติ “ราชภัฏวิจัย ครั้งที่ 5. หน้า 801 – 807.
โฆษณา