การทดลองวิทยาศาสตร์ การจม ลอยของดินน้ำมัน
ระดับชั้นอนุบาล 3
คำถามก่อน-หลังเรียน
1.นักเรียนคิดว่า ดินน้ำมันจะลอยหรือจมน้ำ
2. รูปร่างของดินน้ำมันมีผลต่อการจม ลอยหรือไม่ อย่างไร
*********************************************************************************
เฉลย
เมื่อเราหย่อนดินน้ำมันที่ปั้นเป็นก้อนกลม ๆ ลงในอ่างน้ำ ดินน้ำมันจะจม แต่เมื่อนำดินน้ำมันก้อนเดิมมาปั้นให้มีลักษณะเป็นแผ่นแบน ๆ มีรูปร่างคล้ายเรือ ปรากฏว่า ลอยน้ำได้ ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น การที่วัตถุสามารถลอยตัวอยู่ในน้ำได้ เนื่องจาก วัตถุนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ และน้ำก็มีแรงดันวัตถุให้ลอยขึ้นมา แรงนี้เรียกว่า ?แรงลอยตัวหรือแรงพยุง? ซึ่งแรงนี้จะขึ้นอยู่กับปริมาณของน้ำที่ถูกวัตถุนั้นแทนที่ ยิ่งวัตถุมีพื้นที่สัมผัสกับน้ำมากเท่าไหร่ หรือเข้าไปแทนที่น้ำได้มาก (สังเกตจากปริมาณน้ำในขันหรือชามที่สูงขึ้น) ความหนาแน่นของวัตถุจะลดลง และแรงลอยตัวจะเพิ่มขึ้น วัตถุจึงลอยตัวในน้ำได้
ดังนั้นหากแผ่วัตถุให้มีขนาดใหญ่และมีขอบโค้งขึ้นมาคล้ายเรือ วัตถุนั้นก็จะลอยตัวได้ดี เช่นเดียวกับดินน้ำมันที่เราปั้นโดยแผ่ออกเป็นรูปเรือ ส่วนดินน้ำมันที่ปั้นเป็นก้อนกลม ๆ จะจมดิ่งลงใต้น้ำ เพราะก้อนดินน้ำมันมีขนาดเล็ก จึงแทนที่น้ำได้ไม่มาก แรงลอยตัวก็น้อยด้วย ดังนั้นเรือที่มีขนาดใหญ่ ถึงแม้ว่าจะมีน้ำหนักมาก แต่ก็มีส่วนที่เข้าไปแทนที่น้ำได้มาก ทำให้เรือลอยตัวอยู่บนผิวน้ำได้ดี
นอกจากนั้นแล้ว หากเราทดลองนำวัสดุต่าง ๆ ที่มีลักษณะแบน เช่นจานกระเบื้อง ไปลอยน้ำ พบว่าบางครั้ง มันอาจจะจม เนื่องจากจานใบนั้นมีความหนาแน่นที่มากกว่าน้ำ และมีแรงลอยตัวไม่มากพอที่จะทำให้จานสามารถลอยตัวอยู่บนผิวน้ำได้และนี่ก็เป็นหลักการง่าย ๆ ในเรื่องของแรงลอยตัว ที่จะทำให้เราหลายคนหายสงสัยซะที ว่าทำไมเรือที่ทำจากเหล็กหนักหลายกิโลกรัม จึงสามารถลอยอยู่ในน้ำได้ นอกจากนั้นแรงลอยตัวนี้ ยังทำให้เราสามารถพยุงตัวเองให้ลอยอยู่ในน้ำได้อีกด้วย
*********************************************************************************
เฉลย
เมื่อเราหย่อนดินน้ำมันที่ปั้นเป็นก้อนกลม ๆ ลงในอ่างน้ำ ดินน้ำมันจะจม แต่เมื่อนำดินน้ำมันก้อนเดิมมาปั้นให้มีลักษณะเป็นแผ่นแบน ๆ มีรูปร่างคล้ายเรือ ปรากฏว่า ลอยน้ำได้ ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น การที่วัตถุสามารถลอยตัวอยู่ในน้ำได้ เนื่องจาก วัตถุนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ และน้ำก็มีแรงดันวัตถุให้ลอยขึ้นมา แรงนี้เรียกว่า ?แรงลอยตัวหรือแรงพยุง? ซึ่งแรงนี้จะขึ้นอยู่กับปริมาณของน้ำที่ถูกวัตถุนั้นแทนที่ ยิ่งวัตถุมีพื้นที่สัมผัสกับน้ำมากเท่าไหร่ หรือเข้าไปแทนที่น้ำได้มาก (สังเกตจากปริมาณน้ำในขันหรือชามที่สูงขึ้น) ความหนาแน่นของวัตถุจะลดลง และแรงลอยตัวจะเพิ่มขึ้น วัตถุจึงลอยตัวในน้ำได้
ดังนั้นหากแผ่วัตถุให้มีขนาดใหญ่และมีขอบโค้งขึ้นมาคล้ายเรือ วัตถุนั้นก็จะลอยตัวได้ดี เช่นเดียวกับดินน้ำมันที่เราปั้นโดยแผ่ออกเป็นรูปเรือ ส่วนดินน้ำมันที่ปั้นเป็นก้อนกลม ๆ จะจมดิ่งลงใต้น้ำ เพราะก้อนดินน้ำมันมีขนาดเล็ก จึงแทนที่น้ำได้ไม่มาก แรงลอยตัวก็น้อยด้วย ดังนั้นเรือที่มีขนาดใหญ่ ถึงแม้ว่าจะมีน้ำหนักมาก แต่ก็มีส่วนที่เข้าไปแทนที่น้ำได้มาก ทำให้เรือลอยตัวอยู่บนผิวน้ำได้ดี
นอกจากนั้นแล้ว หากเราทดลองนำวัสดุต่าง ๆ ที่มีลักษณะแบน เช่นจานกระเบื้อง ไปลอยน้ำ พบว่าบางครั้ง มันอาจจะจม เนื่องจากจานใบนั้นมีความหนาแน่นที่มากกว่าน้ำ และมีแรงลอยตัวไม่มากพอที่จะทำให้จานสามารถลอยตัวอยู่บนผิวน้ำได้และนี่ก็เป็นหลักการง่าย ๆ ในเรื่องของแรงลอยตัว ที่จะทำให้เราหลายคนหายสงสัยซะที ว่าทำไมเรือที่ทำจากเหล็กหนักหลายกิโลกรัม จึงสามารถลอยอยู่ในน้ำได้ นอกจากนั้นแรงลอยตัวนี้ ยังทำให้เราสามารถพยุงตัวเองให้ลอยอยู่ในน้ำได้อีกด้วย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น