ใบความรู้นิทรรศการวิทยาศาสตร์พื้นฐาน

1 นทิ รรศการ “วิทยาศาสตร์พนื้ ฐาน”

2 หลักการและเหตุผล วทิ ยาศาสตรม์ ีบทบาทสาคัญยิง่ ในสังคมโลกปัจจบุ นั และอนาคตเพราะวิทยาศาสตร์เกย่ี วข้องกบั ชีวติ ของทุกคน ทั้งในการดารงชวี ติ ประจาวันและในงานอาชพี ต่างๆ เคร่ืองมือเครอ่ื งใช้ตลอดจนผลผลิตตา่ งๆ ที่คน ได้ใช้เพื่ออานวยความสะดวกในชีวิตและในการทางาน ล้วนเป็นผลของความรู้วิทยาศาสตร์ ผสมผสานกับ ความคิดสร้างสรรค์และศาสตร์อื่นๆ ความรู้วิทยาศาสตร์ช่วยให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างมาก ในทาง กลบั กนั เทคโนโลยกี ็มีส่วนสาคัญมากทจ่ี ะให้มกี ารศกึ ษาค้นคว้าความร้ทู างวิทยาศาสตร์เพมิ่ ข้นึ อย่างไมห่ ยุดย้งั วิทยาศาสตร์ทาให้คนไดพ้ ัฒนาวธิ ีคิดท้ังความคิดเป็นเหตุเป็นผล คิดสร้างสรรค์ คิดวิเคราะห์วิจารณ์ มี ทักษะที่สาคัญในการค้นคว้าหาความรู้ มีความสามารถในการแกป้ ัญหาอย่างเป็นระบบ สามารถตัดสินใจโดยใช้ ขอ้ มูลหลากหลายและประจักษ์พยานท่ีตรวจสอบได้ วิทยาศาสตร์เป็นวัฒนธรรมของโลกสมัยใหม่ซึ่งเป็นสังคม แห่งความรู้ (Knowledge based society) ทุกคนจึงจาเป็นต้องได้รับการพัฒนาใหร้ ู้วิทยาศาสตร์ (Scientific literacy for all) เพื่อที่จะมีความรู้ความเข้าใจโลกธรรมชาติและเทคโนโลยีท่ีมนุษย์สร้างสรรค์ข้ึน และนา ความรู้ไปใช้อย่างมีเหตุผล สร้างสรรค์ มีคุณธรรม ความรู้วิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่นามาใช้ในการพัฒนา คณุ ภาพชวี ิตท่ีดี แต่ยังช่วยให้คนมีความร้คู วามเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกบั การใช้ประโยชน์ การดูแลรกั ษา ตลอดจน การพัฒนาสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรธรรมชาติอย่างสมดุลและยั่งยืน และที่สาคัญอย่างย่ิงคือ ความรู้ วิทยาศาสตร์ชว่ ยเพมิ่ ขดี ความสามารถในการพฒั นาเศรษฐกิจ สามารถแขง่ ขนั กบั นานาประเทศและดาเนินชวี ิต อยรู่ ่วมกันในสังคมโลกไดอ้ ยา่ งมีความสขุ นิทรรศการวิทยาศาสตร์พ้ืนฐาน เป็นนิทรรศการที่ให้ความรู้เก่ียวกับหลักการหรือกฎเกณฑ์ทาง วิทยาศาสตร์ในเรื่องเสียง แสง แรงและการเคลื่อนที่ ไฟฟ้าและแม่เหล็ก เหมาะสมกับทุกเพศทุกวัย ประกอบด้วยสื่อวิทยาศาสตร์พื้นฐาน และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ ที่แสดงถึงวัฒนธรรมอีสาน ดังนั้น ศูนย์ วิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมเพื่อการศึกษาร้อยเอ็ด จึงจัดแสดงนิทรรศการวิทยาศาสตร์พ้ืนฐาน เพ่ือเป็นการ ส่งเสริม สนับสนุน การเรียนรู้วิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมสาหรับเด็ก เยาวชน นักเรียน นิสิต นักศึกษาและ ประชาชนท่ัวไป เน้นให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติ ทดลอง เรียนรู้ด้วยตนเอง ถือเป็นอีกแนวทางหน่ึงท่ีช่วยเพ่ิมพูน ทักษะ ความรู้ ประสบการณ์ และกระตุ้นความคิดริเร่ิมสร้างสรรค์ ให้เกิดแนวทางด้านการพัฒนาการเรียนรู้ เพอ่ื สนองต่อความต้องการของเด็ก เยาวชน นกั เรียน นสิ ติ นกั ศึกษาและประชาชนทัว่ ไปไดอ้ ย่างมีประสิทธิภาพ

3 ข้อมลู นิทรรศการวิทยาศาสตรพ์ ื้นฐาน ประกอบดว้ ย เครอ่ื งเลน่ รหัสคิวอาร์ (QR-Code) เครื่องเลน่ หน้ากากไอน์สไตน์ (Einstein Mask) เครอ่ื งเลน่ โฮโลแกรม (Hologram) เครอ่ื งเลน่ โพลาไรเซซ่ัน (Polarization) เครอ่ื งเลน่ ภาพสามมติ ิ (3D Viewer) บั้งไฟ (Bang Fai) เคร่ืองเล่นเสยี งสะท้อน (Echo) เครอ่ื งเล่นโปงลาง (Pong Lang) เครื่องเลน่ การสน่ั สะเทือน (Chladni) เครื่องเลน่ คลื่นน่ิง (Standing Wave) เครอ่ื งเล่นการเคล่ือนท่ขี องลูกบอล (Rolling Ball) เครอ่ื งเล่นเบอรน์ ูลลี่ (Bernoulli Blower) เครื่องเลน่ ทอรน์ าโด (Tornado) เครื่องเลน่ Gyroscope เคร่อื งเลน่ บนั ไดจาคอป (Jacob’s Ladder) เครอ่ื งเลน่ เทสลา่ คอยล์ (Tesla Coil)

เคร่ืองเล่น 4 นิทรรศการวทิ ยาศาสตร์พนื้ ฐาน 1. เครอ่ื งเล่นรหสั ควิ อาร์ (QR-Code) เป็นชุดจาลองหนังสือขนาดใหญ่ ทางานโดยการใช้แสง เลเซอร์อ่านรหัส QR Code จากแผ่นข้อมูล โดยมีรายละเอียด เ ก่ี ย ว กั บ ป ร ะ วั ติ นั ก วิ ท ย า ศ า ส ต ร์ เ อ ก ข อ ง โ ล ก แ ล ะ นักวิทยาศาสตรด์ เี ด่นของไทย ประโยชน์ท่ีเห็นได้ชัดท่ีสุดของ QR Code คือการเก็บ URL ของเว็บไซต์ เพราะ URL โดยปกติแล้วจะยาวและซับซ้อนให้ จดจาได้ยาก แต่ด้วย QR Code เพียงใช้โทรศัพท์มือถือสแกน QR Code ท่ีเราพบเห็นตามผลิตภัณฑ์ต่างๆจะสามารถเช่ือมต่อ เขา้ เว็บไซต์ที่ QR Code น้ันๆ 2. เครอ่ื งเล่นหนา้ กากไอนส์ ไตน์ (Einstein Mask) เป็นหน้ากากท่ีมีลักษณะเว้าและมีกรอบรูปวงกลม ขนาด เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.50 เมตร อาศัยหลักการของการ แทรกสอด และสะท้อนของแสงท่ีทาให้เรามองเห็นว่าหน้ากาก หนั มองตามเราตลอดเวลา 3. เคร่ืองเลน่ โฮโลแกรม (Hologram) โฮโลกราฟี (Holography) คือ กระบวนการสร้างภาพโฮโล แกรม ซ่ึงเป็นภาพ 3 มิติ โดยโฮโลแกรมเป็นภาพที่บันทึกลงบน ฟลิ ์ม หรือแผ่นเคลือบด้วยสารสาหรับบันทึกแสง ซ่ึงผ่านเทคนิค การบันทึก ด้วยการใช้แสงท่ีมีหน้าคลื่นสอดคล้องกัน เช่น แสง เลเซอร์ และเม่ือ ถูกส่องสว่างอย่างเหมาะสมจะแสดงให้เห็น ภาพทม่ี ีลกั ษณะ 3 มิติ โฮโลแกรมนามาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจาวัน เช่น แถบ บ น บั ต ร เ คร ดิ ต ซ่ึงแส ด งส ถ าน ะขอ งบั ต ร แล ะใช้ ใน ด้ า น ค ว า ม ปลอดภัย และการบรรจุสินค้า ใช้การส่องผ่านแถบสีโฮโลแกรม ที่เกิดข้ึนทั่วไป เป็นรูปแบบผิวในฟิล์มพลาสติกและวัตถุรวมกับ การเคลือบ อลูมิเนียมจึงเกิดการสะท้อนแสงที่ให้แสงสว่างจาก ดา้ นหลงั เพ่อื สรา้ งภาพของวัตถชุ นดิ อนื่ ๆ ของโฮโลแกรม

5 4. เครื่องเล่นโพลาไรเซซ่ัน (Polarization) เป็นชิ้นงานที่อธิบายหลักการของโพลาไรซ์ของแสง แสงที่มีระนาบการส่ันของสนามแม่เหล็ก หรือสนามไฟฟา้ เพยี งระนาบเดยี วว่าแสงโพลาไรซ์ สามารถทาแสงไม่โพลาไรซไ์ ด้ โดยให้ แ ส ง ผ่ า น แผ่นโพลารอยด์ รังสีของแสงโดยท่ัวไป ประกอบด้วย คล่ืนแสงที่แผ่ในทิศทางต่างๆกัน ถ้าให้คล่ืน แสงผ่านแผ่นพลาสติกใสนี้ จะยอมให้คล่ืนแสงที่มีทิศทางการสั่นที่แน่นอนผ่านไปได้ คล่ืนแสง ที่ เคล่ือนที่ไปในทิศทางบนแนวระนาบใดระนาบหน่ึงจึงเรียกว่า แสงโพลาไรซ์ (Polarized light) แผ่นพลาสติกหรือกระจกท่ีกรองแสงธรรมดาออกมาเป็นแสงโพลาไรซ์ เรียกว่า แผ่นพลาสติกหรือ กระจกโพลารอยด์ (Polaroid) หลักการของโพลาไรเซชัน ใช้ตรวจสอบคุณสมบตั ิของวัสดุ เช่น ความเข้มในพลาสติก ฟิล์มบาง และถุงยางอนามัย 5. เคร่อื งเล่นภาพสามมิติ (3D Viewer) เป็นช้ินงานแสดงภาพยนตร์สามมิติ ตาของมนุษย์ สามารถ มองเห็นภาพเป็นสามมิติ เนื่องจากตาท้ังสองข้างจะแยกการ มองวัตถุออกจากกันในแนวนอน ภาพที่เหน็ จึงแตกต่างกันและ ทาให้เรามองเห็นวัตถุท่ีมีความลึกลงไปได้ เมื่อดวงตามองเห็น ภาพสองภาพจากมุมที่ต่างกัน ทาให้เรามองเห็นเป็นภาพสาม มติ ิเสมอื นจรงิ หลักการนีใ้ ชส้ รา้ งภาพยนตร์สามมติ ิ

23 6. บง้ั ไฟ (Bang Fai) บั้งไฟทาจากกระบอกไม้ไผ่ท่ีอัดดินปืนสาหรับขับเคล่ือนให้พุ่งขึ้นไปในอากาศ เพ่ือบวงสรวง พญาแถน ถ่าน ดินประสิว และกามะถันเป็นส่วนผสมท่ีถูกบรรจุไว้ภายในบั้งไฟ เม่ือจุดชนวน ความร้อนจากการเผาไหม้ชนวนท่ีอยู่ภายในบ้ังไฟจะทาใหห้ ม่ือติดไฟ แล้วลุกไหม้สร้างแรงดันข้ึน ภายในกระบอก แรงดันน้ผี ลกั ให้บง้ั ไฟลอยสงู ข้นึ ไปในอากาศ 7. เคร่อื งเล่นเสยี งสะทอ้ น (Echo) เมอ่ื เสียงตกกระทบกบั พืน้ ผิวทีเ่ สียงไมส่ ามารถเคล่ือนท่ผี ่านทะลุไปไดเ้ สยี งจะสะทอ้ น กลบั มา เรยี กเสียงน้ีวา่ เสยี งก้องหรอื เสยี งเอคโค่ ตวั อย่าง เชน่ การพดู ในตุ่มหรือในถา้ การประยุกตใ์ นเรอ่ื ง ของเสยี งโดยมากจะใช้หลกั การของการสะท้อนของเสียงจากพื้นผิว เช่น โซนาร์ (Sonar) เครือ่ งโซนาร์ (Sonar) หรอื เครื่องหาระยะทาง ส่วนใหญ่แลว้ เรอื ดานา้ และเรือแบบปกติ ท่วั ไปจะ ใช้เพ่ือเสาะหาเรือดาน้าอ่ืนๆ หรือเรือลาอ่ืนๆ นอกจากนี้ยังใช้หาความลึกของแม่น้า ทะเลและ มหาสมุทร ค้นหาเรือที่จมอยู่ใต้ทะเล โดยการส่งคลื่นเสียงผ่านน้าลงไป จะสร้างคลื่นท่ี มีความถี่สูง มากหรือคล่ืนเหนือเสียงขึ้นมา เพ่ือให้คลื่นเดินทางในน้า เมื่อกระทบกับวัตถุหรือก้นทะเล คล่ืนจะ สะท้อนกลบั มาจะวัดไดด้ ว้ ยเคร่ืองโซนาร์

25 8. เคร่ืองเล่นโปงลาง (Pong Lang) ท่อนไม้ท่บี าง และมีขนาดเลก็ จะให้เสียงสูงหรือเสยี งแหลม ท่อนไม้ที่หนา และมีขนากใหญ่ จะใหเ้ สียงตา่ หรือเสียงทมุ้ การจัดวางช้ินไม้ และปรับเทียบเสียงอย่างเหมาะสม สามารถ สร้างเป็นเคร่อื งดนตรี เช่นระนาด หรอื โปงลางได้ 9. เคร่อื งเล่นการส่ันสะเทือน (Chladni) ช้ินงานน้ีแสดงให้เห็นวา่ เมอ่ื คล่ืนเสียงเดินทางผ่านถาดทราย จะ ทาให้เกิดลวดลายต่างๆ ตามความถ่ีเสียงเป็นคล่ืนกลที่เกิดจาก การส่ันสะเทือนของวัตถุ เมื่อวัตถุส่ันสะเทือน จะทาให้เกิดการ อัดตัวและขยายตัวของคลื่นเสียงและถูกส่งผ่านตัวกลาง เช่น สสารต่างๆ ในสถานก๊าซ ของเหลว และของแข็งได้ แต่ไม่ สามารถเดนิ ทางผา่ นสญุ ญากาศได้ 10. เคร่ืองเลน่ คล่นื น่ิง (Standing Wave) สังเกตการแกว่งของเชือกท่ีกาลังแกว่งในแนวด่ิง ส่ิงเกิดข้ึน แสงไฟกระพริบในจังหวะ ท่ีเหมาะสม จะทาให้ดูเหมือนว่าเส้น เชือกน้ันกาลังหยุดน่ิงหรือแกว่งอย่างช้าๆ แสงไฟที่กระพริบแต่ ละคร้ัง ทาให้เราเห็นเส้นเชอื กช่วงขณะหน่ึง ถ้าจังหวะการแกว่ง ของเส้นเชือกตรงกับจังหวะการกระพริบของแสงไฟ จะทาให้เรา มองเห็นเส้นเชอื กในตาแหนง่ เดมิ ดูเสมือนว่าหยุดนงิ่ อยู่กบั ท่ี

26 11. เครื่องเลน่ การเคลือ่ นทข่ี องลูกบอล (Rolling Ball) แรงทาให้วัตถุเปลี่ยนรูปร่างเปลี่ยนทิศทางเกิดการ เคล่ือนท่ี หรือหยุดนิ่งได้ แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์มีท้ัง ขนาดและทิศทาง โดยทั่วไปมีการเคลื่อนท่ี 2 แบบ ได้แก่ แบบคงเดิมคือวัตถุอยู่นิ่งหรือ มีความเร็วคงท่ี เช่น รถยนตท์ ี่ จอดอยู่นิ่งๆ และการเคลื่อนที่แบบเปล่ียนแปลง คือวัตถุมีการเคล่ือนที่ด้วยความเร่ง เช่น รถยนต์ที่กาลัง เร่งความเร็วแซงคันหน้า ดังนั้น เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ด้วย ความเร็วไม่คงท่ีหรือ มีความเร่งเกิดแรงข้ึน ชิ้นงานน้ี สาธิตการเคลื่อนท่ีรูปแบบตา่ งๆ 12. เคร่อื งเล่นแบนูลลี (Bernoulli Blower) ห ลั ก ก า ร แ บ นู ล ลี น า ม า ป ร ะ ยุ ก ต์ ใ ช้ แ ล ะ อ ธิ บ า ย เกี่ยวกบั หลักการบิน แรงยกที่ปีกเคร่อื งบินเกิดจากการ ไหลผ่านของอากาศ เคร่ืองบินสามารถบินอยู่ในอากาศ ได้เพราะถูกยกข้ึนด้วย แรงจากอากาศ “แรงยก” ท่ี กลา่ วถงึ นเ้ี กิดข้นึ เนอ่ื งจากอากาศทีผ่ ่านไปบนพื้นผิวโค้ง ด้านบนของปีกเครื่องบินมีความเร็วมากกว่า อากาศที่ ผ่านไปทางพ้ืนผิวด้านล่างของปีก เหตุที่เป็นเช่นน้ี เน่ืองจากอากาศด้านบนต้องเดินทาง ในระยะทางท่ี ไกลกว่า ดังน้ันความเร็วของอากาศด้านบนจึงมากกว่า ซง่ึ ทาให้มคี วามกดดนั น้อยกว่าหรือความเร็วของอากาศ เพิ่มข้ึนความกดดันจะลดลง และในทานองเดียวกันถ้า ความเรว็ ลมลดลงความกดดันของอากาศกจ็ ะเพิม่ ขึน้

13. เครื่องเล่นทอร์นาโด (Tornado) 26 ทอรน์ าโดเป็นพายุทเ่ี กดิ จากการหมนุ ของอากาศ เกิดขึ้นได้ใน หลายลกั ษณะท่ีพบบอ่ ยท่ีสดุ คือ ลักษณะรปู ทรงกรวย โดยส่วน ปลายโคนชลี้ งพืน้ ทอรน์ าโดสามารถก่อพลงั ทาลายลา้ งไดส้ ูงมาก มคี วามเรว็ ลมถึง 500 กม./ชม. (300 ไมล/์ ชม.) ก่อใหเ้ กิดการ พงั ทลายและเสยี หายตอ่ ทรัพยส์ ินสง่ิ ปลูกสรา้ งมนุษยแ์ ละ ส่ิงมชี วี ิต ทอรน์ าโดเกิดข้ึนจากลมรอ้ นและลมเยน็ มาเจอกนั กอ่ ตัวใหเ้ กิดลมหมุน เม่ือลมหมุน ในระดบั ทีไ่ ม่คงที่ ทาให้ปลาย ขา้ งหน่งึ ลงมาสัมผัสทพ่ี นื้ กอ่ ใหเ้ กดิ ทอร์นาโด สว่ นใหญเ่ กดิ ใน ประเทศสหรฐั อเมรกิ า เน่ืองจากสภาพภมู ิประเทศเหมาะสมที่จะ ก่อใหเ้ กิดสมร้อนและไอเย็นปะทะกนั บรเิ วณทงุ่ ราบ 14. เครื่องเลน่ Gyroscope เป็นอุปกรณ์ที่อาศัยแรงเฉ่ือยของล้อหมุน เพื่อช่วยรักษา ระดับทศิ ทางของแกนหมุน ประกอบด้วยล้อหมุนเรว็ บรรจุอยู่ ในกรอบอีกที่หน่ึง ทาใหเ้ อียงในทิศทางต่างๆ ไดโ้ ดยอิสระหรือ หมุนในแกนใดๆก็ได้ โมเมนตัมเชิงมุมของล้อรักษาตาแหน่งไว้ ได้แม้กรอบ ล้อจะเอียง จากคุณสมบัติดังกล่าวทาให้สามารถ นาหลักการน้ีไปประยุกต์ใช้เพ่ือประโยชน์ต่างๆมากมาย เช่น เข็มทิศ ไจโรสโคปและระบบนักบินอัตโนมัตขิ องเคร่อื งบิน เรือ กลไกบังคับหางเสือของตอร์ปิโด อุปกรณ์ป้องกันการกลิ้งบน เรือใหญ่ และระบบนาร่องเลื่อย รวมถึงระบบในยานอวกาศ และสถานีอวกาศ

26 15. เครือ่ งเลน่ บันไดจาคอป (Jacob’s Ladder) เป็นการทดลองเก่ียวกับไฟฟ้าแรงสูง ประกอบด้วย แท่งโลหะต้นผิวเรียบ เมื่อกดปุ่ม START ทาให้เกิดความ ต่างศักย์ที่สูงมากระหว่างแท่งทองแดง และเกิดการ ถ่ายเทประจุไฟฟ้าจานวนมากตามมา ทาให้มองเห็นเป็น ลาแสงพลาสมาท่ีลอยตัวสงู ข้ึนตามการลอยตัวของอากาศ ที่มีอุณหภูมิสูงข้ึน ตัวอย่างปรากฏการณ์น้ี ได้แก่ ปรากฏการณ์ฟ้าผ่า ฟ้าร้อง เป็นปรากฏการณ์หน่ึงของ การถ่ายเทประจุไฟฟ้า ที่เกิดข้ึนในธรรมชาติโดยแสงของ ฟ้าผ่าท่ีเห็นเป็นลาแสงพลาสมา สว่ นพลังงานความร้อนท่ี เกิดข้ึนทาให้อากาศบริเวณน้ันขยายตัวอย่างรวดเร็วเป็น เสยี งดงั ที่ เรียกว่า ฟา้ ร้อง นั่นเอง 16. เครอ่ื งเล่นเทสล่าคอยล์ (Tesla Coil) เป็นการสงั เกตการณ์เคล่ือนท่ขี องประกายไฟ จะเคลื่อนทจ่ี ากโดมลูกใหญ่ ไปยังลูกเล็ก ส่งผลให้หลอดไฟนีออนเรืองแสง ประกายไฟที่เกิดขึ้นน้ีเป็น ลาแสงพลาสมาหรือประจุไฟฟ้าท่ีผลิตจาก หม้อแปลง เทสลาที่ว่ิงจากโดม ใหญ่ไปยังโดมเล็ก เสมือนการถ่ายเทประจุลง ground ส่วนหลอดนีออน เรืองแสงเกิดจากการกระตุ้นโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีเกิดข้ึน นาไปใช้ในการ ตรวจสอบคุณภาพลูกถ้วย เซรามิกส์ของระบบสายส่งไฟฟ้าประยุกต์จาก หลกั การของเทสลาคอยล์