สวนวิทยาศาสตร์

สวนวิทยาศาสตร์

แนวคิด

สวนวิทยาศาสตร์เป็นฐานการเรียนรู้ผ่านนิทรรศการเกี่ยวกับแสง เสียง แม่เหล็กไฟฟ้า พลังงาน แรงและการเคลื่อนที่ หัวหุ่นนักวิทยาศาสตร์ และเครื่องผ่อนแรง ในการจุดประกายความคิดทางด้านวิทยาศาสตร์ให้กับผู้รับบริการ โดยผู้รับบริการสามารถแลกเปลี่ยนเรียนรู้ร่วมกันด้วยวิธีการทดลองกับสื่อการเรียนรู้จริงทำให้ผู้รับบริการเห็นความสำคัญของการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ที่สอดคล้องกับชีวิตประจำวัน

เนื้อหา

1. แสง

1.1 กระจก

1.2 เลนส์

2. เสียง

2.1 เสียงสะท้อน

2.2. ท่อเสียง

2.3 พาราโบลา (จานรวมเสียง)

3. แม่เหล็กไฟฟ้า

3.1 สนามแม่เหล็ก

3.2 ไดนาโม

4. พลังงาน

4.1 จักรยานปั่นน้ำ

4.2 เครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์

5. แรงและการเคลื่อนที่

5.1 แรงสู่ศูนย์กลาง

5.2 การเคลื่อนที่แนววิถีโค้ง

5.3 ไจโรสโคป

5.4 แรงหนีศูนย์กลาง

5.5 การเคลื่อนที่ในแนววงกลม

6. หัวหุ่นนักวิทยาศาสตร์

1. อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

เกิด วันที่ 14 มีนาคม ค.ศ.1879 ที่เมืองอูล์ม (Ulm) ประเทศเยอรมนี (Germany)

เสียชีวิต วันที่ 18 มิถุนายน ค.ศ.1955 ที่เมืองนิวเจอร์ซี่ (New Jersey) ประเทศสหรัฐอเมริกา

ผลงาน - ค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพ (Theory of Relativity)

- ค้นพบทฤษฎีการแผ่รังสี (Photoelectric Effect Theory)

- ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ในปี ค.ศ.1921

ผลงานของไอน์สไตน์ในสาขาฟิสิกส์มีมากมาย ต่อไปนี้เป็นส่วนหนึ่ง : ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งนำกลศาสตร์มาประยุกต์รวมกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป, ทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นไปตามหลักแห่งความสมมูล,วางรากฐานของจักรวาลเชิงสัมพัทธ์ และค่าคงที่จักรวาล

2. หลุยส์ ปาสเตอร์

เกิด : วันที่ 27 ธันวาคม ค.ศ. 1822 ที่เมืองโดล(Dole) มลรัฐจูรา(Jura) ประเทศฝรั่งเศส(France)

เสียชีวิต วันที่ 28 กันยายน ค.ศ. 1895 ประเทศฝรั่งเศส (France)

ผลงาน - ค้นพบวัคซีนป้องกันโรคพิษสุนัขบ้า

- ค้นพบว่าจุลินทรีย์เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการเน่าเสีย

- ค้นพบวิธีการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์โดยการนำมาต้มหรือเรียกว่าพาสเจอร์ไรเซซัน

ในวงวิชาการด้านจุลชีววิทยา ยกย่องกันว่า หลุยส์ปาสเตอร์ “เป็นบิดาแห่งจุลชีววิทยา” ผู้วางรากฐานและให้กำเนิดวิชาจุลชีววิทยา

3. มาดาม มารี คูรี่

เกิด วันที่ 7 พฤศจิกายน ค.ศ.1867 ที่เมืองวอร์ซอร์ (Warsaw) ประเทศโปแลนด์ (Poland)

เสียชีวิต วันที่ 4 กรกฎาคม ค.ศ.1934 ที่กรุงปารีส (Paris) ประเทศฝรั่งเศษ (France)

ผลงาน - ค้นพบธาตุเรเดียม

- ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี ค.ศ.1903 จากผลงานการพบธาตุเรเดียม

- ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์อีกครั้งหนึ่ง ในปี ค.ศ.191 จากผลงานการค้นคว้าหาประโยชน์จากธาตุเรเดียม

4. ไอแซก นิวตัน

เกิด วันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 1642 เมืองลินคอร์นเชียร์ (Lincohnshire) ประเทศอังกฤษ(England)

เสียชีวิต วันที่ 20 มีนาคม ค.ศ. 1727 กรุงลอนดอน (London) ประเทศอังกฤษ (England)

ผลงาน 1. ตั้งกฎแรงดึงดูดของโลก

2. ตั้งกฎเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ

3. ตั้งทฤษฎีแคลคูลัส (Calculus)

4. ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง

5. ค้นพบสมบัติของแสงที่ว่า แสงสีขาวประกอบขึ้นจากแสงสีรุ้ง

5. นิโคลัส โคเปอร์นิคัส

เกิด : วันที่ 19 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1473 ที่เมืองตูรัน (Torun) ประเทสโปแลนด์

เสียชีวิต: วันที่ 24 พฤษภาคม ค.ศ. 1543 ที่เมืองฟรอนบูร์ก (Frauenburg) ประเทศโปแลนด์ (Poland)

ผลงาน ตั้งทฤษฎีโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยทฤษฎีนี้กล่าวว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของสุริยจักรวาล โลก ดาวเคราะห์อื่นๆต้องหมุนรอบดวงอาทิตย์และโลกมีสัณฐานเป็นทรงกลม ระบบสุริยจักรวาลที่โคเปอร์นิคัสเป็นผู้ค้นพบ โดยสามารถสรุปเป็นทฤษฎีได้ คือ

1. ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยจักรวาล โลก และดาวเคราะห์อื่นๆต้องโคจรรอบดวงอาทิตย์ การโคจรของโลก รอบดวงอาทิตย์ต้องใช้เวลา 1 ปีหรือ 365 วัน ซึ่งทำให้เกิดฤดูกาลขึ้น

2. โลกมีสัณฐานกลมไม่ได้แบนอย่างที่เข้าใจกันมา โคเปอร์นิคัสให้เหตุผลในข้อนี้ว่า มนุษย์ไม่สามารถมองเห็นดาวดวงเดียวกัน ในเวลาเดียวกันและสถานที่ต่างกันได้ อีกทั้งโลกต้องหมุนอยู่ตลอดเวลาไม่ได้หยุดนิ่ง โดยโลกใช้เวลา 1 วัน หรือ 24 ชั่วโมง การหมุนรอบตัวเอง ซึ่งทำให้เกิดกลางวัน และกลางคืน

อุปกรณ์เครื่องเล่นในสวนวิทยาศาสตร์

1. เสียงสะท้อน

การสะท้อนของคลื่นเสียงพบเสมอในชีวิตประจำวันเช่นเมื่อเข้าไปในห้องถุงใหญ่ใหญ่หรือทำแล้วส่งเสียงดังดังจะได้ยินเสียงสะท้อนกลับมาเราเรียกเสียงสะท้อนนั้นว่าเสียงก้องซึ่งมักจะรบกวนการได้ยินสามารถแก้ไขโดย บุผนังของห้องใหญ่ใหญ่ด้วยวัตถุที่ดูดเสียงหรือกระจายเสียงให้สะท้อนไปหลายหลายทางเสียงสะท้อนหรือเสียงกล้องจะเกิดขึ้นเมื่อการได้ยินเสียงครั้งแรกและครั้งที่สองมีระยะเวลาห่างกันอย่างน้อยหนึ่ง / 10 วินาที


2. ท่อเสียง

การสั่นของวัตถุใดใดที่มีความถี่ของการสั่นเท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุนั้นจะทำให้เกิดการสั่นรุนแรงที่สุดคือมีแอมปิจูดมากที่สุดหรือเกิดเสียงดังมากที่สุดซึ่งเรียกว่าการเกิดกำทอน

3. จานสะท้อนเสียง

คลื่นเสียงสามารถสะท้อนได้ จานผิวโค้งพาราโบร่ามีความพิเศษอย่างหนึ่งคือถ้ามีคลื่นเสียง คลื่นแสงหรือวัตถุใดที่มีคุณสมบัติสะท้อนได้ตกกระทบผิวจานในแนวขนานกันกับแกนของจานจะสะท้อนจากผิวจานเข้าหา โฟกัส ของจานเสมอเราสามารถนำคุณสมบัติดังกล่าวนี้ไปประดิษฐ์อุปกรณ์ต่างๆ เช่นจานรับสัญญาณดาวเทียม โคมไฟหน้ารถยนต์ จานสะท้อนแสงของไฟฉาย

4.เข็มหมุด (Pin screen)

ทดลองและสังเกต

สอดฝามือเข้าไปด้านใต้ของถาดเข็มหมุดยกฝ่ามือขึ้นแตะเบาๆเกิดอะไรขึ้น การสัมผัสความรู้สึกเจ็บปวดมีแรงกดดันความร้อนความเย็นและการแตะสัมผัสจะมีเส้นประสาทแต่ละชนิดรับรู้และบ่งบอกความรู้สึกดังกล่าวโดยเส้นประสาทจะส่งข้อมูลต่างๆไปสู่สมองและเกิดปฏิกิริยาสะท้อนกลับบางครั้งที่เราจำเป็นต้องให้เข็มแทงเข้าไปในเนื้อเช่นการฉีดยาในกรณีนี้เรารู้ตัวล่วงหน้าก่อนแล้วแม้ว่าเข็มจะแทงเข้าไปอยู่ใต้ผิวหนังซึ่งก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาสะท้อนกลับได้แต่สมองก็ได้ส่งสื่อสัญญาณยับยั้งการทำงาน (Inhibittory) มายับยั้งที่ไขสันหลังไว้ก่อนแล้วจึงไม่มีปฏิกิริยาใดๆ เกิดขึ้นการฉีดยาจึงดำเนินต่อไปโดยที่แขนไม่กระตุกหนีเข็ม

5. ก้องสลับลาย

วัตถุประสงค์

เพื่อให้มีความรู้และประสบการณ์เรื่องคาไลโดสโคป ซึ่งเกิดจากการสะท้อนของแสงบนกระจกเงาสามแผ่นทำมุมระหว่างกัน 60 องศาน่าจะทำให้เกิดการสะท้อนของแสงกลับไปกลับมาให้ภาพปรากฏที่สวยงามมาก

วิธีทดลอง

ใช้ตาสองดูภาพที่ปรากฏในกล้องสลับลายซึ่งจะมีแสงส่องทะลุด้านหลังกล้องผ่านพลาสติกสีต่างๆสังเกตภาพที่ปรากฏ

6. การแผ่รังสีความร้อน

วัตถุประสงค์

เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์เรื่องการแพรังสีความร้อนสามารถทำให้ความร้อนเดินทางจากที่หนึ่งมายังอีกที่หนึ่งโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง

วิธีปฎิบัติการ

กดสวิตช์ให้หลอดไฟติดแล้วสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นของเรดิโอสโคปอยากทราบว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร

7. หลอดไฟในแก้วน้ำ

วัตถุประสงค์

เพื่อให้ผู้ดูศึกษาปรากฏการณ์สะท้อนของแสงเพียงบางส่วนในกระจกใสซึ่งจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ของแสงที่น่าสนใจ

วิธีทดลอง

สังเกตแก้วน้ำซึ่งมีน้ำอยู่เกือบเต็มแก้วว่ามีอะไรในแก้วหรือไม่แล้วกดสวิตช์ให้หลอดไฟติดสังเกตว่าเกิดอะไรขึ้นในแก้วน้ำและทำไมถึงเป็นเช่นนั้น

8. การเกิดภาพบนกระจกเงาที่ทำมุมต่างกัน

วัตถุประสงค์

เพื่อศึกษาจำนวนภาพของตัวตุ๊กตาที่สะท้อนบนกระจกเงา 2 แผ่น ที่ทำมุมกันด้วยจำนวนองศาที่ต่างกันว่าจำนวนภาพที่ปรากฏจะเพิ่มขึ้นอย่างไรเมื่อมุมหรือองศาของกระจกเปลี่ยนแปลงไป

วิธีทดลอง

ให้ขยับกระจกบานที่สามารถพับไปมาได้ซึ่งมี 1 บานให้ตรงกับเส้นสีที่ปรากฏอยากทราบว่าจำนวนภาพที่ปรากฏเกี่ยวข้องกับจำนวนองศาอย่างไร

9. การเคลื่อนไหวบนกระจกเงา

วิธีทดลอง

หมุนแป้นวงกลมด้วยความเร็วพอประมาณแล้วสังเกตภาพที่ปรากฏบนกระจกเงาที่อยู่ภายในจานหมุนท่านเห็นภาพเป็นอย่างไร

ประโยชน์

ภาพยนตร์และการ์ตูนเคลื่อนไหวได้โดยอาศัยหลักการนี้

10. การสะท้อนของกระจกเว้า

วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้รู้จักกฎการสะท้อนแสงของกระจกนูนเว้า

2. เพื่อให้สามารถเขียนเส้นแสดงทางเดินของแสงในการเกิดภาพของกระจกเว้าได้

3. เข้าใจการเกิดภาพของกระจกเว้า

กระจกเว้า (Concave miror) คือกระจกที่ใช้ผิวโค้งเว้าเป็นผิวสะท้อนแสงหรือกระจกเงาที่รังสีตกกระทบและรังสีสะท้อนอยู่ด้านเดียวกับจุดศูนย์กลางความโค้งอยากสมบัติของกระจกเว้า ที่มีความยาวโฟกัสมากๆจะมีกำลังขยายมากและลักษณะของภาพเป็นภาพเสมือนซึ่งตาเราสามารถมองเห็นได้จากกระจกเว้าภาพที่เกิดจากวัตถุที่อยู่ห่างจากกระจกเว้าไม่เกินสองเท่าของระยะของจุดโฟกัสภาพที่ได้มีขนาดใหญ่กว่าวัตถุเป็นทาสจึงมีลักษณะหัวกลับกับวัตถุธาตุที่เกิดขึ้นสามารถนำฉากมารับได้

11. การสะท้อนของกระจกนูน

วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้รู้จักกฎการสะท้อนแสงของกระจกนูนโค้งและกระจกเงาราบ

2. เพื่อให้สามารถเขียนเส้นแสดงทางเดินของแสงในการเกิดภาพของกระจกนูนได้

กระจกนูนเป็นกระจกที่มีผิวด้านหนึ่งโค้งออก เรียกว่ากระจกนูน ดังรูปแสดงการสะท้อนของลำแสงขนานจากกระจกนูนแสงที่สะท้อนออกมาจากกระจกนูนเป็นลำแสงที่มาจากจุดโฟกัสที่อยู่ด้านหลังกระจกโดยจุดโฟกัสของกระจกนูนจะทำหน้าที่เสมือนว่าเป็นแหล่งกำเนิดแสงเนื่องจากรังสีของแสงไม่ได้มาพบกันจริงภาพที่เกิดจากกระจกนูนจึงเป็นภาพเสมือนหัวตั้งเสมอมีขนาดเล็กกว่าวัตถุและเป็นภาพที่มุมมองกว้าง

12. ชิงช้าแม่เหล็ก

วัตถุประสงค์

เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์ตามธรรมชาติจากการทดลองว่าโคตรลวดที่มีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านจะเหนียวนำกับสนามแม่เหล็กถาวรทำให้เกิดการแกว่งไกวของชิงช้าได้

วิธีปฏิบัติ

กดสวิตช์แล้วปล่อยมือทำเช่นนี้ต่อเนื่องกันไปให้ได้จังหวะที่พอดีๆ สังเกตผลการทดลองที่เกิดขึ้นทำไมถึงเป็นเช่นนั้น

13. ภาพอนันต์

วัตถุประสงค์

เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์ของการเกิดภาพเมื่อวางวัตถุอยู่ระหว่างกลางของกระจกเงาสองบานที่วางขนานกันว่าจะมีจำนวนภาพเกิดขึ้นเท่าไหร่

วิธีทดลอง

ให้ผู้ดูสังเกตว่าเงารูปตุ๊กตาที่เกิดขึ้นในกระจกเงาทั้งสองบานเป็นอย่างไรและลองนับจำนวนเงาตุ๊กตาที่ปรากฏมีจำนวนเท่าไหร่

14. กล้องตาเรือ

วัตถุประสงค์

เพื่อศึกษาการสะท้อนของแสงโดยใช้กระจกเงา

วิธีทดลอง

ใช้กระจกเงาสองแผ่นวางทำมุม 45 องศาในกล่องหักมุมละ 1 แผ่นทำให้มองเห็นภาพในมุมสูงได้โดยอาศัยภาพสะท้อนจากกระจกเงา 2 แผ่น

ประโยชน์

ใช้ในกิจการเรือดำน้ำสามารถมองเห็นวัตถุบนผิวน้ำได้หรือใช้เป็นกล้องดูขบวนแห่

15. การสะท้อนภาพบนกระจกเงาทรงกระบอก

จุดประสงค์

เพื่อศึกษาการเกิดภาพบนกระจกเงาทรงกระบอกโดยสังเกตภาพที่ถูกยืดให้เป็นวงกลมจนไม่ได้สัดส่วนและภาพสะท้อนจากกระจกเงาทรงกระบอกจะเห็นว่าภาพบนกระจกที่สะท้อนภาพที่ถูกยืดออกจะกลายเป็นภาพที่ถูกสัดส่วนเนื่องด้วยคุณสมบัติของการสะท้อนภาพทุกทิศทางของภาพสะท้อนจากวัตถุทรงกระบอก

ภาพสะท้อนจากวัตถุทรงกระบอก

ภาพที่เกิดจากการสะท้อนของวัตถุทรงกระบอกจะได้ภาพที่สะท้อนจากทุกทิศทุกทางและการที่วัตถุทรงกระบอกจะสะท้อนภาพที่เสมือนว่ามีพื้นที่มากกว่านี้ ทำให้เกิดภาพสะท้อนที่บีบเข้าและสะท้อนได้ครบ 360 องศา

16. แรงและเครื่องผ่อนแรง

การทดลองและสังเกต

- หมุนด้ามจับ ไปตามเข็มและทวนเข็มนาฬิกาแล้วสังเกตการเคลื่อนที่ของมวล

- ลองใช้มือดันมวลให้เคลื่อนที่ไปทางซ้ายหรือขวาแล้วสังเกตว่ามวลเคลื่อนที่ได้หรือไม่อย่างไร

เกิดอะไรขึ้น

การหมุนได้มจับจะสามารถเคลื่อนที่มวลไปทางซ้ายหรือขวาได้โดยใช้แรงไม่มากแต่มวนจะเคลื่อนที่ไปได้ช้า

แม้จะใช้มือดันมูลให้ไปทางซ้ายหรือขวาด้วยแรงที่มากเท่าไหร่ก็ตามก็จะไม่สามารถดันมวลเคลื่อนที่ได้เลย

17. แรงหนีศูนย์กลาง

วัตถุประสงค์

เพื่อให้ผู้ดูเกิดความสนุกและเข้าใจปรากฏการณ์ตามธรรมชาติเรื่องแรงหนีศูนย์กลาง

วิธีการทดลอง

ให้ปล่อยรูปแก้วจากปลายลาง ณระดับความสูงต่างๆ กันสังเกตดูว่าการปล่อยรูปแก้ในระดับที่สามารถทำให้ลูกยังไม่ตกจากหลังได้อยากทราบว่าแรงที่มากระทำกับลูกแก้วไม่ตกจากรางคือแรงอะไร

18. รอก

หลักการทำงานของรอก

โดยปกติแล้วหากเราต้องการที่จะยกหรือลากวัตถุใดๆ เราจะต้องออกแรงกระทำต่อวัตถุนั้นๆ ด้วยปริมาณเท่ากับแรงต้านที่วัตถุนั้นนั้นมีอยู่ (load) (มดยกของธรรมดา) หมายความว่าหากวัตถุที่เราต้องการยกนั้นมีน้ำหนักมากเราก็ต้องออกแรงมากตามไปด้วย (มดยกของแล้วยกไม่ไหวโดนทับ) จึงมีการคิดค้นอุปกรณ์ที่ช่วยให้ เราสามารถยกวัตถุที่หนักมากๆโดยการออกแรงน้อยๆได้เรียกว่าเครื่องผ่อนแรง เครื่องผ่อนแรงนั้นใช้หลักการของการได้เปรียบเชิงกล เพื่อช่วยลดแรงที่เราต้องใช้กับวัตถุต่างๆ

19. หลักการทำงานของจักรยานสูบน้ำ

จักรยานเป็นจักรกลที่มีหลักการทำงานง่ายง่ายไม่ซับซ้อนไม่ต้องใช้เครื่องยนต์ไม่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงใช้พลังงานต้นกำลังจากแรงปั่นของผู้ขี่ไปหมุนเฟืองล้อทำให้ล้อมหมุนนอกเหนือจาก การใช้จักรยาน เป็นพาหนะแล้วยังสามารถดัดแปลงโครงจักรยานมาใช้เป็นต้นกำลังฉุดปั๊มน้ำแทนมอเตอร์ไฟฟ้าหมุนเครื่องปั่นไฟฟ้าหมุนเครื่องบดบนเครื่องซักผ้าและ อื่นๆ อีกมากมายนับว่าเป็นเทคโนโลยีที่ส่งเสริมวิถีชีวิตพอเพียงลดต้นทุนด้านพลังงานซ้ำยังช่วยให้สุขภาพแข็งแรง