รินน้ำด้วยเชือก (010)

รินน้ำด้วยเชือก

หลักการ การทดลอง

      การรินน้ำด้วยเชือก คือ การถ่ายเทน้ำโดยมีเชือกเป็นตัวกลาง ซึ่งปลายเชือกด้านหนึ่งจะอยู่ในขวดน้ำ และอีกด้านหนึ่งจะอยู่ในภาชนะที่รองรับน้ำที่ต้องอยู่ในต่ำแหน่งที่ต่ำกว่าขวดน้ำที่จะริน  แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำและน้ำหนักของน้ำในเชือกจะไหลจากที่สูงลงมาสู่ที่ต่ำ โดยเชือกนั้นจะเป็นตัวกลาง เหมือนสะพานที่เรียงไปด้วยน้ำที่จะถ่ายลงไปยังภาชนะที่รองรับ

สร้างควัน โดยไม่มีไฟ 011

สร้างควัน โดยไม่มีไฟ

อุปกรณ์
1. แก้ว 1 ใบ
2. ไม้ขีดไฟ 1 กลัก

วิธีทำ
1. ฉีกกระดาษที่เคลือบสารบางอย่างสำหรับจุดไม้ขีดให้ไฟติดออก
2. ลอกให้บางที่สุด แล้วนำไปใส่ไว้ในแก้ว
3. จุดไฟให้ลุกไหม้ให้หมดในแก้ว จะเห็นสารสีเหลือง ๆ ออกน้ำตาลติดอยู่ที่แก้ว
4. ใช้นิ้วชี้ปาดให้สารดังกล่าวติดที่นิ้วชี้
5. ใช้หัวแม่มือขยี้ถู ก็จะเกิดควันไฟขึ้นมา ยิ่งถูมากเท่าไหร่ก็ยิ่งเกิดควันมากเท่านั้น

หลักการ
สาเหตุที่เกิดควันไฟได้เพราะสารประกอบที่อยู่ในกระดาษข้างกลักไม้ขีดดังกล่าว มีสารฟอสฟอรัสแดงอยู่ ซึ่งมีคุณสมบัติสามารถติดไฟได้ที่อุณหภูมิต่ำ ในการถูนิ้วที่มีสารนี้อยู่ก็จะเกิดความร้อนพออุ่นๆ จึงก่อให้เกิดควัน

นักประดาน้ำ (cartesian diver) 011

นักประดาน้ำ (cartesian diver)     

กฏเกณฑ์ธรรมชาติเกี่ยวกับการลอย/จมในของเหลวนี้ถูกค้นพบโดย  อาคิมีดีส  เมื่อสองพันกว่าปีมาแล้ว เขาเขียนไว้ว่าของที่จุ่มไปในของเหลว(ไม่ว่าจะจุ่มลงไปนิดเดียวหรือจุ่มลงไปมิดเลย)จะมีแรงลอยตัวที่ของเหลวออกแรงดันขึ้น โดยแรงนี้จะมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ 

     วัตถุที่มีความหนาแน่น(ความหนาแน่นคือมวลรวมของวัตถุหารด้วยปริมาตรของวัตถุ)น้อยกว่าน้ำจะลอยน้ำส่วนวัตถุที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำจะจมน้ำและยังเกี่ยวข้องกับสมบัติของอากาศที่เมื่อโดนอัดแล้วจะมีปริมาตรลดลงและใช้หลักการของพาสคาล(Pascal’s Principle)ที่ว่าหากเราออกแรงดันกับของเหลวที่บริเวณใดๆ แล้วความดันที่เกิดขึ้นจะส่งผ่านไปทั่วทั้งของเหลวอย่างเท่าๆกันเพราะฉะนั้นเมื่อเราบีบข้างขวดน้ำ ความดันที่เกิดขึ้นจะส่งผ่านไปทั่วแล้วจะไปดันอากาศที่อยู่ในนักดำน้ำของเรา ให้มีปริตรมาตรลดลงทำให้ความหนาแน่นของนักดำน้ำเพิ่มขึ้นจนมากกว่าน้ำ นักดำน้ำจึงจมลงในทางกลับกันหากเราปล่อยมือ อากาศในนักดำน้ำก็จะขยายตัวกลับดังเดิมนักดำน้ำก็ลอยขึ้น

ว่าวกระดาษ 011

ว่าวกระดาษ

องค์ประกอบของว่าวที่จะลอยอยู่ในอากาศได้คือ

1. กระแสลมที่เคลื่อนที่ไปในแนวขนานกับผิวโลกทางใดทางหนึ่ง อย่างสม่ำเสมอ2. พื้นที่ให้กำลังยกหรือแรงยกได้แก่พื้นที่ของตัวว่าว 3. อุปกรณ์บังคับได้แก่เชือกหรือด้ายรั้งว่าวและสายซุงซึ่งทำหน้าที่ปรับมุมปะทะของอากาศกับ พื้นที่ของตัวว่าว ทำให้เกิดแรงยกและแรงดัน แรงที่กระทำกับตัวว่าวมี 4 แรง คือ 1. แรงขับ คือ แรงที่คนดึงสายว่าวสวนทางกับแรงลม (ทำหน้าที่คล้ายกับแรงขับของเครื่อง ยนต์อากาศยาน) 2. แรงต้าน คือ แรงที่มีทิศทางเดียวกันกับกระแสลม 3. แรงยก คือ แรงที่ทำให้ว่าวลอยขึ้นไปในอากาศได้ ซึ่งจะมีแรงนี้ด้านบนของว่าว(หลังว่าว) 4. แรงน้ำหนักถ่วง คือ แรงที่อยู่ด้านล่างของว่าว ซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของโลก ในขณะที่ว่าวเคลื่อนที่สวนทางลม และตัวว่าวทำมุมเงย ทำให้เกิดมุมปะทะกับพื้นที่ตัวว่าว ทำให้อากาศด้านบน (หลังว่าว) ไหลเร็วกว่าด้านล่างว่าว ความกดดันอากาศจึงลดลง ทำให้เกิด แรงยกขึ้น ในขณะเดียวกัน ลมด้านล่าง (ใต้ว่าว) เคลื่อนที่ช้ากว่า ทำให้เกิดความกดดันสูง จึงพยายามปรับตัวให้มีความดันเท่ากับด้านบน จึงดันว่าวให้ลอยขึ้นด้านบน ว่าวจะขึ้นได้จะต้องมีแรงถ่วง (น้ำหนักของว่าว) น้อยกว่าแรงยก และแรงขับ(ลม) ต้องมีความ เร็วมากพอที่จะชนะแรงต้าน ซึ่งมีทิศทางเดียวกับกระแสลมการทำว่าว ถือว่าเป็นทั้งศาสตร์และศิลป์ เพราะต้องรู้จักคัดเลือกสรรหาวัสดุอุปกรณ์ที่เหมาะสมในการทำ เช่น ไม้ต้องตรง มีน้ำหนักเบา มีความเหนียวทนทาน วัสดุประกอบอื่น ๆ เช่น กระดาษพลาสติก ผ้า และเชือก หรือด้าย ต้องใช้ให้ เหมาะสม การทำอุปกรณ์ต่างๆ ต้องละเอียดประณีตมีเทคนิคเฉพาะตัว สัดส่วนของโครงว่าวแต่ละ ชนิดมีกำหนดเฉพาะ ต้องมีทักษะในการทำ การเล่น ต้องรู้จักภาวะของสภาพพื้นที่ภูมิอากาศและ กาลเวลา

ของเล่นพลังลูกโป่ง 011

เฮลิคอปเตอร์ลูกโป่ง

อุปกรณ์
1.ลูกโป่ง
2.ชุดเฮลิคอปเตอร์

วิธีเล่น
1.นำลูกโป่งมาประกอบเข้ากับชุดเฮลิคอปเตอร์
2.เป่าลมใส่ในลูกโป่ง
3.ปล่อยลูกโป่งลูกโป่งจะลอยทำให้ใบพัดตัดกับอากาศ

หลักการ
ลักษณะและมุมที่เฉียงของปีกทำให้เกิดแรงยกพร้อมกับหมุนไปตามหลักของแบนูลีย์ และสอดคล้องกับกฏการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตันคือเมื่อลูกโป่งพ่นอากาศออกมา เกิดแรงกิริยาของอากาศที่พ่นออกมา อากาศก็ออกแรงปฏิกิริยากระทำต่อลูกโป่งทำให้ลูกโป่งเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

บูมเมอแรง (010)

 บูมเมอแรง boomerang 

เป็นชื่อเครื่องมือที่ชนพื้นเมืองอะบอริจินในออสเตรเลียคิดประดิษฐ์ขึ้นใช้ พัฒนามาจากอาวุธล่าสัตว์ที่เรียกว่า killer stick หรือ ท่อนไม้พิฆาต ใช้ขว้างสัตว์แต่ไม่สามารถวกกลับคืนมาสู่เจ้าของได้เช่น บูมเมอแรง   พวกอะบอริจินใช้บูมเมอแรงในการล่านก และใช้ขว้างแข่งกันเพื่อดูว่า บูมเมอแรงของผู้ใดจะกลับคืนสู่มือเจ้าของได้เร็วกว่ากัน                   บูมเมอแรงยุคแรก ๆ ทำจากรากไม้และกิ่งไม้ แต่ปัจจุบันไม้หายาก จึงเปลี่ยนมาใช้พลาสติกเป็นวัสดุแทน บางทีก็ทำจากไม้อัด แต่วัสดุไม่มีผลต่อการพุ่งของบูมเมอแรง หลักใหญ่อยู่ที่มุมและความหนาของตัวบูมเมอแรงเท่านั้น   ถ้าทำมุมไม่พอเหมาะบูมเมอแรงอาจไม่วกกลับมายังผู้ขว้าง                   เคล็ดการแหวกอากาศของบูมเมอแรงเป็นหลักเดียวกับที่ทำให้เครื่องบินบินได้ คือ ด้านบนปีกทั้งสองข้างหนา ส่วนด้านล่างแบนราบ   อากาศที่ผ่านตรงส่วนที่หนาจะเดินทางได้ไกลและเร็วกว่า ความกดอากาศจึงน้อยกว่าด้านล่างซึ่งบางกว่า   ดังนั้นความกดที่สูงกว่าจึงยกบูมเมอแรงให้ลอย ส่วนการหมุนกลับมายังผู้ขว้างนั้น   อยู่ที่เทคนิคในขณะขว้าง   ผู้ขว้างจะต้องบิดข้อมือให้ได้จังหวะเพื่อให้บูมเมอแรงหมุนติ้ว แล้ววกกลับมายังที่เดิมคนที่ขว้างบูมเมอแรงเก่ง ๆ สามารถขว้างให้มันหมุนติ้วตีวงถึงสี่ห้าวงกลางอากาศ ก่อนจะวกกลับมาสู่มือเจ้าของอีกครั้ง                   ทุกวันนี้บูมเมอแรงเป็นของเล่นที่นิยมเล่นกันทั่วโลก โดยเฉพาะเด็ก ๆ ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งส่วนใหญ่เล่นเบสบอล การขว้างบูมเมอแรงก็คล้ายกับการขว้างลูกเบสบอล   พวกเด็ก ๆ   เหล่านี้จึงทำบูมเมอแรงเป็นรูปทรงต่าง ๆ เพื่อให้บูมเมอแรงของตนพุ่งไปได้ไกลที่สุด และใช้เวลาเดินทางสั้นที่สุด                   สถิติการขว้างบูมเมอแรงที่แข่งขันกันในสหรัฐอเมริกานั้นระยะทางไกลที่สุดที่มีผู้ขว้างได้คือ ๑๔๕ เมตร ประมาณเท่าครึ่งของความยาวสนามฟุตบอล ส่วนเวลาที่สั้นที่สุด คือ ๒ นาที ๕๙   วินาที “ ข้อมูลสนับสนุนจากหนังสือ ๑๐๘ ซองคำถาม สำนักพิมพ์สารคดี ”

ผู้เชี่ยวชาญ (010)

ผู้เชี่ยวชาญ

นายณัฐพงศ์   เสนขวัญแก้ว
อยากเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการสอนฟิสิกส์ เรื่องไฟฟ้า

ว่าว (010)

ว่าว

หลักการ

          ว่าวต้องอาศัยลม ลมเป็นปัจจัยที่เราไม่อาจควบคุมได้ บางวันลมแรง บางวันลมอ่อน เราจะควบคุมได้ก็เพียงตัวว่าวของเราเองเมื่อว่าวปะทะลม จะมีแรงมาเกี่ยวข้องด้วยคือ แรงจากน้ำหนักของว่าว แรงฉุดไปตามทิศทางของลม และแรงยกในทิศทางตรงข้ามของน้ำหนัก ผลรวมของแรงทั้งสาม เกิดเป็นแรงลัพท์ที่ทำให้ว่าวลอยขึ้นไปได้ และทิศทางของแรงลัพท์นี้ จะอยู่ในแนวเดียวกับแนวเชือกว่าวที่ต่อออกจากคอซุงพอดีสำหรับการดูว่าว่าวตัวใดจะขึ้นหรือไม่ เราพอจะดูได้จากความหนาแน่นของว่าว เมื่อคิดเป็นน้ำหนักต่อพื้นที่ตามสูตร D = W/S เมื่อ D คือความหนาแน่นของว่าว W คือน้ำหนักของว่าวทั้งตัว รวมเชือกด้วย และ S เป็นพื้นที่ปะทะลม ซึ่งก็คือ พื้นที่กระดาษที่ปิดตัวว่าวนั่นเองสมมติน้ำหนักของว่าวเท่ากับ 200 กรัม (0.2 กิโลกรัม) พื้นที่ปะทะลม 1 ตารางเมตร ว่าวตัวนี้จะมีความหนาแน่น 0.2 ถ้าความหนาแน่นของว่าวเป็น 1 จะเหมาะกับสภาพลมแรง 0.5 เหมาะกับลมปานกลาง และ 0.2 เหมาะกับลมอ่อน

ของเล่นพลังงานยาง 011

เรือพลังงานยาง

อุปกรณ์
1.ฟิวเจอร์บอร์ด
2.ใบมีด/คัตเตอร์
3.ยาง
4.กาว/เทปกาว

วิธีทำ
1. เอาฟิวเจอร์บอร์ดมาตัดเป็นรูปเรือ (ไม่ต้องทำเป็นเรือก็ได้ แค่ตัดแบนนๆ)
2. บากให้เป็นร่องด้านท้ายเรือ (เอาไว้ใส่ใบพัด ซึ่งใบพัดก็ตัดเป็นสี่เหลี่ยม)
3. นำหนังยางมารัดให้คร่อมร่องที่ทำไว้ (ให้ใบพัดอยู่ระหว่างรูหนังยาง)
4. หมุนใบพัดให้หนังยางรัดจนบิดเกลี่ยว พอปล่อยยางก็จะคืนตัวทำให้ใบพัดหมุน
5. ทำเหมือนข้อ 4 แล้วเอาไปลอยน้ำ

หลักการ
1. ตัวเรือ ใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์เรื่อง ความหนาแน่นของวัตถุ
2. การหมุนของใบพัด ใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์เรื่อง พลังงานศักย์ยืดหยุ่นหรือกฏการอนุรักษ์พลังงานก็ได้ครับ
3. การเคลื่อนที่ของเรือ ใช้หลักการทางวิทาศาสตร์ เรื่องแรงเสียดทาน (แรงต้านการเคลื่อนที่)
4. การประดิษฐ์เรือ (ยึดตัวเรือใช้กาวหรือการสารอื่นเชื่อมตัวเรือ) ใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์ เรื่องสารเคมีในชีวิตประจำวัน

ธนูพลังงานยาง

ธนูพลังงานยาง

อุปกรณ์

1.ดินสอไม้ 4 แท่ง

2.ยางแบบแบน

3.ฝาปากกา

4.คลิปหนีบกคะดาษดาสีดำ

วิธีทำ

1.นำดินสอ มามัดด้วยยางประกบกันเป็นคู่

2.จากนั้นนำดินสอที่ได้มามัดเป็นรูปกากบาท

3.นำฝาปากกามาตัดที่ปลายส่วนหัวให้เป็นรู จากนั้นนำไปสอดไปส่วนบนของตัวธนู

4.นำยางมาสอดไว้ที่ปลายทั้ง2ของปีกธนู(ด้านดินสอที่วางในแนวขวาง)

5.นำที่หนีบกระดาษมาติดไว้ที่ส่วนท้ายของธนู

6.ใช้ไส้ของปากกาเป็นกระสุนเพื่อยิง

วิธีเล่น

นำสายยางที่สอดไว้ด้านข้าง ที่ใช้สำหรับบรรจุกระสุน จากนั้นใส่ไส้ปากกา และดึงสายยางมาหนีบไว้กับตัวหนีบ จากนั้นก็ยิงกระสุนได้เลย

หลักการทางฟิสิกส์

ธนูเป็นสิ่งที่ใช้คุณสมบัติการยืดหยุ่นของวัสดุ ซึ่งอาศัยหลักการพุ่งออกไปแบบโปรเจ็กไทล์และหลักอากาศพลหศาสตร์ของลูกธนู เมื่อสายธนูได้ถูกง้าง และปล่อยออกมา จะทำให้เกิดการถ่ายเทพลังงานจลน์ของวัสดุที่เกร็งเกิดเป็นแรงผลักลูกธนู