ใบความรู้นิทรรศการวิทยาศาสตร์พื้นฐาน

นทิ รรศการ “วทิ ยาศาสตร์พื้นฐาน”

หลักการและเหตผุ ล วทิ ยาศาสตรม์ ีบทบาทสาคัญยิ่งในสังคมโลกปจั จบุ นั และอนาคตเพราะวิทยาศาสตรเ์ กยี่ วข้องกับชีวติ ของทกุ คน ทั้งในการดารงชวี ติ ประจาวันและในงานอาชีพต่างๆ เครือ่ งมือเคร่อื งใช้ตลอดจนผลผลิตต่างๆ ที่คน ได้ใช้เพื่ออานวยความสะดวกในชีวิตและในการทางาน ล้วนเป็นผลของความรู้วิทยาศาสตร์ ผสมผสานกับ ความคิดสร้างสรรค์และศาสตร์อื่นๆ ความรู้วิทยาศาสตร์ช่วยให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างมาก ในทาง กลบั กันเทคโนโลยีก็มสี ่วนสาคญั มากทจ่ี ะให้มกี ารศกึ ษาค้นควา้ ความรทู้ างวทิ ยาศาสตร์เพ่มิ ขนึ้ อย่างไมห่ ยุดยั้ง วทิ ยาศาสตร์ทาให้คนไดพ้ ัฒนาวธิ ีคิดทั้งความคิดเป็นเหตเุ ป็นผล คิดสร้างสรรค์ คิดวิเคราะห์วจิ ารณ์ มี ทักษะที่สาคัญในการคน้ ควา้ หาความรู้ มคี วามสามารถในการแกป้ ัญหาอย่างเป็นระบบ สามารถตัดสินใจโดยใช้ ขอ้ มูลหลากหลายและประจักษ์พยานที่ตรวจสอบได้ วิทยาศาสตร์เป็นวัฒนธรรมของโลกสมัยใหม่ซ่ึงเป็นสังคม แห่งความรู้ (Knowledge based society) ทุกคนจึงจาเป็นต้องได้รับการพัฒนาใหร้ ู้วิทยาศาสตร์ (Scientific literacy for all) เพ่ือท่ีจะมีความรู้ความเข้าใจโลกธรรมชาติและเทคโนโลยีท่ีมนุษย์สร้างสรรค์ข้ึน และนา ความรู้ไปใช้อย่างมีเหตุผล สร้างสรรค์ มีคุณธรรม ความรู้วิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่นามาใช้ในการพัฒนา คุณภาพชีวติ ท่ีดี แต่ยงั ช่วยให้คนมีความรคู้ วามเขา้ ใจท่ีถูกตอ้ งเกย่ี วกับการใช้ประโยชน์ การดแู ลรกั ษา ตลอดจน การพัฒนาส่ิงแวดล้อมและทรัพยากรธรรมชาติอย่างสมดุลและยั่งยืน และที่สาคัญอย่างยิ่งคือ ความรู้ วทิ ยาศาสตร์ช่วยเพ่ิมขดี ความสามารถในการพฒั นาเศรษฐกิจ สามารถแขง่ ขันกับนานาประเทศและดาเนินชีวิต อยู่ร่วมกนั ในสงั คมโลกไดอ้ ยา่ งมคี วามสขุ นิทรรศการวิทยาศาสตร์พ้ืนฐาน เป็นนิทรรศการที่ให้ความรู้เกี่ยวกับหลักการหรือกฎเกณฑ์ทาง วิทยาศาสตร์ในเร่ืองเสียง แสง แรงและการเคล่ือนที่ ไฟฟ้าและแม่เหล็ก เหมาะสมกับทุกเพศทุกวัย ประกอบด้วยส่ือวิทยาศาสตร์พื้นฐาน และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ ท่ีแสดงถึงวัฒนธรรมอีสาน ดังน้ัน ศูนย์ วิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมเพื่อการศึกษาร้อยเอ็ด จึงจัดแสดงนิทรรศการวิทยาศาสตร์พื้นฐาน เพื่อเป็นการ ส่งเสริม สนับสนุน การเรียนรู้วิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมสาหรับเด็ก เยาวชน นักเรียน นิสิต นักศึกษาและ ประชาชนท่ัวไป เน้นให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติ ทดลอง เรียนรู้ด้วยตนเอง ถือเป็นอีกแนวทางหน่ึงที่ช่วยเพ่ิมพูน ทักษะ ความรู้ ประสบการณ์ และกระตุ้นความคิดริเร่ิมสร้างสรรค์ ให้เกิดแนวทางด้านการพัฒนาการเรียนรู้ เพอ่ื สนองต่อความต้องการของเด็ก เยาวชน นกั เรียน นสิ ิต นักศึกษาและประชาชนทวั่ ไปไดอ้ ย่างมปี ระสทิ ธิภาพ

ขอ้ มูลนิทรรศการวิทยาศาสตร์พืน้ ฐาน ประกอบด้วย เครอ่ื งเลน่ รหสั ควิ อาร์ (QR-Code) เครื่องเล่นหน้ากากไอนส์ ไตน์ (Einstein Mask) เครอ่ื งเลน่ โฮโลแกรม (Hologram) เครอ่ื งเล่นโพลาไรเซซั่น (Polarization) เครอ่ื งเล่นภาพสามมิติ (3D Viewer) บั้งไฟ (Bang Fai) เครื่องเล่นเสยี งสะท้อน (Echo) เครื่องเล่นโปงลาง (Pong Lang) เครอ่ื งเลน่ การสนั่ สะเทอื น (Chladni) เครื่องเล่นคลน่ื นิ่ง (Standing Wave) เครอื่ งเล่นการเคล่อื นทข่ี องลกู บอล (Rolling Ball) เครื่องเลน่ เบอร์นูลล่ี (Bernoulli Blower) เครื่องเลน่ ทอรน์ าโด (Tornado) เครอ่ื งเลน่ Gyroscope เครื่องเลน่ บนั ไดจาคอป (Jacob’s Ladder) เครื่องเล่นเทสล่า คอยล์ (Tesla Coil)

เคร่อื งเล่น นิทรรศการวทิ ยาศาสตร์พ้นื ฐาน 1. เคร่อื งเลน่ รหัสควิ 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 นกั วิทยาศาสตร์ดเี ดน่ ของไทย ประโยชน์ที่เห็นได้ชัดท่ีสุดของ QR Code คือการเก็บ URL ของเว็บไซต์ เพราะ URL โดยปกติแล้วจะยาวและซับซ้อนให้ จดจาได้ยาก แต่ด้วย QR Code เพียงใช้โทรศัพท์มือถือสแกน QR Code ทเี่ ราพบเห็นตามผลิตภัณฑ์ต่างๆจะสามารถเชื่อมต่อ เข้าเว็บไซตท์ ่ี QR Code นัน้ ๆ 2. เครื่องเลน่ หนา้ กากไอนส์ ไตน์ (Einstein Mask) เป็นหน้ากากท่ีมีลักษณะเว้าและมีกรอบรูปวงกลม ขนาด เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.50 เมตร อาศัยหลักการของการ แทรกสอด และสะท้อนของแสงท่ีทาให้เรามองเห็นว่าหน้ากาก หันมองตามเราตลอดเวลา 3. เคร่ืองเลน่ โฮโลแกรม (Hologram) โฮโลกราฟี (Holography) คือ กระบวนการสร้างภาพโฮโล แกรม ซ่ึงเป็นภาพ 3 มิติ โดยโฮโลแกรมเป็นภาพท่ีบันทึกลงบน ฟลิ ์ม หรือแผ่นเคลือบด้วยสารสาหรับบันทึกแสง ซ่ึงผ่านเทคนิค การบันทึก ด้วยการใช้แสงท่ีมีหน้าคล่ืนสอดคล้องกัน เช่น แสง เลเซอร์ และเมื่อ ถูกส่องสว่างอย่างเหมาะสมจะแสดงให้เห็น ภาพทม่ี ลี ักษณะ 3 มติ ิ 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 ที่เกิดขึ้นทั่วไป เป็นรูปแบบผิวในฟิล์มพลาสติกและวัตถุรวมกับ การเคลือบ อลูมิเนียมจึงเกิดการสะท้อนแสงท่ีให้แสงสว่างจาก ดา้ นหลงั เพ่ือ สร้างภาพของวตั ถชุ นดิ อืน่ ๆ ของโฮโลแกรม

4. เครื่องเล่นโพลาไรเซซั่น (Polarization) เป็นช้ินงานท่ีอธิบายหลักการของโพลาไรซ์ของแสง แสงที่มีระนาบการส่ันของสนามแม่เหล็ก หรือสนามไฟฟา้ เพยี งระนาบเดยี ววา่ แสงโพลาไรซ์ สามารถทาแสงไม่โพลาไรซ์ได้ โดยให้ แ ส ง ผ่ า น แผ่นโพลารอยด์ รังสีของแสงโดยท่ัวไป ประกอบด้วย คลื่นแสงท่ีแผ่ในทิศทางต่างๆกัน ถ้าให้คลื่น แสงผ่านแผ่นพลาสติกใสน้ี จะยอมให้คล่ืนแสงที่มีทิศทางการส่ันที่แน่นอนผ่านไปได้ คลื่นแสง ที่ เคล่ือนท่ีไปในทิศทางบนแนวระนาบใดระนาบหนึ่งจึงเรียกว่า แสงโพลาไรซ์ (Polarized light) แผ่นพลาสติกหรือกระจกที่กรองแสงธรรมดาออกมาเป็นแสงโพลาไรซ์ เรียกว่า แผ่นพลาสติกหรือ กระจกโพลารอยด์ (Polaroid) หลักการของโพลาไรเซชัน ใช้ตรวจสอบคุณสมบตั ิของวัสดุ เช่น ความเข้มในพลาสติก ฟิล์มบาง และถุงยางอนามยั 5. เครือ่ งเล่นภาพสามมิติ (3D Viewer) เป็นช้ินงานแสดงภาพยนตร์สามมิติ ตาของมนุษย์ สามารถ มองเห็นภาพเป็นสามมิติ เนื่องจากตาท้ังสองข้างจะแยกการ มองวัตถุออกจากกันในแนวนอน ภาพที่เหน็ จึงแตกตา่ งกันและ ทาให้เรามองเห็นวัตถุท่ีมีความลึกลงไปได้ เมื่อดวงตามองเห็น ภาพสองภาพจากมุมที่ต่างกัน ทาให้เรามองเห็นเป็นภาพสาม มติ เิ สมือนจริง หลกั การนใี้ ช้สร้างภาพยนตร์สามมติ ิ

6. บ้ังไฟ (Bang Fai) บ้ังไฟทาจากกระบอกไม้ไผ่ที่อัดดินปืนสาหรับขับเคล่ือนให้พุ่งข้ึนไปในอากาศ เพื่อบวงสรวง พญาแถน ถ่าน ดินประสิว และกามะถันเป็นส่วนผสมที่ถูกบรรจุไว้ภายในบ้ังไฟ เมื่อจุดชนวน ความร้อนจากการเผาไหม้ชนวนที่อยู่ภายในบ้ังไฟจะทาให้หมื่อติดไฟ แล้วลุกไหม้สร้างแรงดันข้ึน ภายในกระบอก แรงดนั นีผ้ ลกั ให้บั้งไฟลอยสูงขน้ึ ไปในอากาศ 7. เครื่องเลน่ เสยี งสะทอ้ น (Echo) เมื่อเสยี งตกกระทบกบั พนื้ ผิวท่ีเสียงไม่สามารถเคลื่อนทผี่ ่านทะลไุ ปไดเ้ สยี งจะสะท้อน กลบั มา เรียกเสียงนี้วา่ เสยี งกอ้ งหรือเสยี งเอคโค่ ตวั อยา่ ง เชน่ การพูดในตุ่มหรือในถา้ การประยุกต์ในเรอื่ ง ของเสยี งโดยมากจะใช้หลกั การของการสะท้อนของเสียงจากพ้นื ผิว เชน่ โซนาร์ (Sonar) เคร่อื งโซนาร์ (Sonar) หรือเครอื่ งหาระยะทาง สว่ นใหญ่แลว้ เรือดาน้าและเรือแบบปกติ ท่ัวไปจะ ใช้เพ่ือเสาะหาเรือดาน้าอื่นๆ หรือเรือลาอื่นๆ นอกจากน้ียังใช้หาความลึกของแม่น้า ทะเลและ มหาสมุทร ค้นหาเรอื ท่ีจมอยู่ใต้ทะเล โดยการส่งคล่นื เสียงผ่านน้าลงไป จะสร้างคล่ืนที่ มคี วามถ่ีสูง มากหรือคล่ืนเหนือเสียงขึ้นมา เพ่ือให้คลื่นเดินทางในน้า เม่ือกระทบกับวัตถุหรือก้นทะเล คล่ืนจะ สะท้อนกลบั มาจะวดั ได้ดว้ ยเคร่ืองโซนาร์

8. เครื่องเลน่ โปงลาง (Pong Lang) ทอ่ นไมท้ ่ีบาง และมีขนาดเลก็ จะใหเ้ สยี งสูงหรอื เสยี งแหลม ทอ่ นไมท้ ่หี นา และมขี นากใหญ่ จะให้เสียงตา่ หรือเสียงทุ้ม การจัดวางชิ้นไม้ และปรับเทียบเสียงอย่างเหมาะสม สามารถ สร้างเป็นเครือ่ งดนตรี เช่นระนาด หรือโปงลางได้ 9. เครอื่ งเล่นการสัน่ สะเทือน (Chladni) ชนิ้ งานนี้แสดงให้เห็นวา่ เมอ่ื คล่ืนเสยี งเดนิ ทางผ่านถาดทราย จะ ทาให้เกิดลวดลายต่างๆ ตามความถี่เสียงเป็นคล่ืนกลที่เกิดจาก การส่ันสะเทือนของวัตถุ เมื่อวัตถุสั่นสะเทือน จะทาให้เกิดการ อัดตัวและขยายตัวของคลื่นเสียงและถูกส่งผ่านตัวกลาง เช่น สสารต่างๆ ในสถานก๊าซ ของเหลว และของแข็งได้ แต่ไม่ สามารถเดนิ ทางผา่ นสุญญากาศได้ 10. เครือ่ งเลน่ คลื่นนิ่ง (Standing Wave) สังเกตการแกว่งของเชือกท่ีกาลังแกว่งในแนวดิ่ง สิ่งเกิดขึ้น แสงไฟกระพริบในจังหวะ ที่เหมาะสม จะทาให้ดูเหมือนว่าเส้น เชือกน้ันกาลังหยุดนิ่งหรือแกว่งอย่างช้าๆ แสงไฟท่ีกระพริบแต่ ละคร้ัง ทาให้เราเห็นเส้นเชือกช่วงขณะหน่ึง ถ้าจังหวะการแกว่ง ของเส้นเชอื กตรงกับจังหวะการกระพริบของแสงไฟ จะทาให้เรา มองเหน็ เสน้ เชอื กในตาแหนง่ เดิมดเู สมอื นวา่ หยดุ น่งิ อยู่กับที่

11. เครือ่ งเลน่ การเคลอื่ นทข่ี องลกู บอล (Rolling Ball) แรงทาให้วัตถุเปลี่ยนรูปร่างเปลี่ยนทิศทางเกิดการ เคลื่อนที่ หรือหยุดนิ่งได้ แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์มีท้ัง ขนาดและทิศทาง โดยทั่วไปมีการเคลื่อนท่ี 2 แบบ ได้แก่ แบบคงเดิมคือวัตถุอยู่น่ิงหรือ มีความเร็วคงที่ เช่น รถยนต์ที่ จอดอยู่นิ่งๆ และการเคลื่อนท่ีแบบเปลี่ยนแปลง คือวัตถุมีการเคล่ือนที่ด้วยความเร่ง เช่น รถยนต์ที่กาลัง เร่งความเร็วแซงคันหน้า ดังนั้น เมื่อวัตถุเคล่ือนที่ด้วย ความเร็วไม่คงที่หรือ มีความเร่งเกิดแรงขึ้น ชิ้นงานนี้ สาธิตการเคลอื่ นท่รี ปู แบบต่างๆ 12. เครอ่ื 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 แรงยกท่ีปีกเครอื่ งบินเกิดจากการ ไหลผ่านของอากาศ เคร่ืองบินสามารถบินอยู่ในอากาศ ได้เพราะถูกยกขึ้นด้วย แรงจากอากาศ “แรงยก” ที่ กลา่ วถงึ นีเ้ กิดขน้ึ เนือ่ งจากอากาศท่ีผา่ นไปบนพื้นผวิ โค้ง ด้านบนของปีกเคร่ืองบินมีความเร็วมากกว่า อากาศที่ ผ่านไปทางพ้ืนผิวด้านล่างของปีก เหตุที่เป็นเช่นน้ี เน่ืองจากอากาศด้านบนต้องเดินทาง ในระยะทางที่ ไกลกว่า ดังน้ันความเร็วของอากาศด้านบนจึงมากกว่า ซึง่ ทาให้มคี วามกดดันน้อยกว่าหรือความเร็วของอากาศ เพิ่มข้ึนความกดดันจะลดลง และในทานองเดียวกันถ้า ความเรว็ ลมลดลงความกดดันของอากาศกจ็ ะเพิม่ ขนึ้

13. เคร่ืองเล่นทอรน์ าโด (Tornado) ทอร์นาโดเปน็ พายุที่เกดิ จากการหมนุ ของอากาศ เกิดขน้ึ ไดใ้ น หลายลักษณะที่พบบ่อยท่ีสุดคือ ลักษณะรปู ทรงกรวย โดยส่วน ปลายโคนช้ีลงพื้น ทอร์นาโดสามารถก่อพลงั ทาลายล้างไดส้ ูงมาก มีความเรว็ ลมถึง 500 กม./ชม. (300 ไมล์/ชม.) ก่อใหเ้ กิดการ พังทลายและเสยี หายต่อทรัพยส์ ินส่ิงปลูกสรา้ งมนษุ ยแ์ ละ ส่งิ มชี ีวติ ทอรน์ าโดเกิดขนึ้ จากลมรอ้ นและลมเยน็ มาเจอกนั ก่อ ตัวให้เกิดลมหมุน เม่ือลมหมุน ในระดบั ท่ไี ม่คงที่ ทาให้ปลาย ขา้ งหนึ่งลงมาสัมผัสท่ีพื้นก่อใหเ้ กิดทอรน์ าโด ส่วนใหญเ่ กดิ ใน ประเทศสหรฐั อเมริกา เน่ืองจากสภาพภมู ิประเทศเหมาะสมท่จี ะ กอ่ ให้เกิดสมร้อนและไอเย็นปะทะกันบริเวณทงุ่ ราบ 14. เครอ่ื งเล่น Gyroscope เป็นอุปกรณ์ท่ีอาศัยแรงเฉื่อยของล้อหมุน เพื่อช่วยรักษา ระดบั ทศิ ทางของแกนหมุน ประกอบด้วยล้อหมุนเร็ว บรรจุอยู่ ในกรอบอกี ที่หน่ึง ทาให้เอยี งในทศิ ทางต่างๆ ได้โดยอิสระหรือ หมุนในแกนใดๆก็ได้ โมเมนตัมเชิงมุมของล้อรักษาตาแหน่งไว้ ได้แม้กรอบ ล้อจะเอียง จากคุณสมบัติดังกล่าวทาให้สามารถ นาหลักการน้ีไปประยุกต์ใช้เพื่อประโยชน์ต่างๆมากมาย เช่น เข็มทิศ ไจโรสโคปและระบบนักบินอัตโนมัติของเครอื่ งบิน เรือ กลไกบังคับหางเสือของตอร์ปิโด อุปกรณ์ป้องกันการกล้ิงบน เรือใหญ่ และระบบนาร่องเลื่อย รวมถึงระบบในยานอวกาศ และสถานอี วกาศ

15. เครื่องเล่นบันไดจาคอป (Jacob’s Ladder) เป็นการทดลองเก่ียวกับไฟฟ้าแรงสูง ประกอบด้วย แท่งโลหะต้นผิวเรียบ เม่ือกดปุ่ม START ทาให้เกิดความ ต่างศักย์ที่สูงมากระหว่างแท่งทองแดง และเกิดการ ถ่ายเทประจุไฟฟ้าจานวนมากตามมา ทาให้มองเห็นเป็น ลาแสงพลาสมาทล่ี อยตวั สูงข้นึ ตามการลอยตัวของอากาศ ที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างปรากฏการณ์นี้ ได้แก่ ปรากฏการณ์ฟ้าผ่า ฟ้าร้อง เป็นปรากฏการณ์หน่ึงของ การถ่ายเทประจุไฟฟ้า ท่ีเกิดข้ึนในธรรมชาติโดยแสงของ ฟ้าผ่าที่เห็นเป็นลาแสงพลาสมา สว่ นพลังงานความร้อนที่ เกิดขึ้นทาให้อากาศบริเวณน้ันขยายตัวอย่างรวดเร็วเป็น เสยี งดงั ท่ี เรยี กว่า ฟา้ รอ้ ง น่ันเอง 16. เคร่ืองเล่นเทสลา่ คอยล์ (Tesla Coil) เป็นการสงั เกตการณ์เคลือ่ นทขี่ องประกายไฟ จะเคล่ือนท่ีจากโดมลูกใหญ่ ไปยังลูกเล็ก ส่งผลให้หลอดไฟนีออนเรืองแสง ประกายไฟที่เกิดขึ้นนี้เป็น ลาแสงพลาสมาหรือประจุไฟฟ้าที่ผลิตจาก หม้อแปลง เทสลาที่วิ่งจากโดม ใหญ่ไปยังโดมเล็ก เสมือนการถ่ายเทประจุลง ground ส่วนหลอดนีออน เรืองแสงเกิดจากการกระตุ้นโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้น นาไปใช้ในการ ตรวจสอบคุณภาพลูกถ้วย เซรามิกส์ของระบบสายส่งไฟฟ้าประยุกต์จาก หลกั การของเทสลาคอยล์