ฟิสิกส์-วิทยาศาสตร์ เรื่องสนุกในวันสงกรานต์

ใกล้จะได้สนุกกับเทศกาลสงกรานต์กันแล้ว น้องๆ รู้หรือไม่ว่าวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับสงกรานต์อย่างไร

หลักการทางวิทยาศาสตร์ที่นำมาอธิบายสิ่งต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับเทศกาลสงกรานต์ มีทั้ง การถ่ายโอนความร้อน การไหลของของเหลว ความตึงของผิวน้ำ ความดันอากาศ แรงเสียดทาน เป็นต้น

หลักการถ่ายโอนความร้อนนั้น จะพบว่าความร้อนถ่ายโอนได้ ถ้าอุณหภูมิของบริเวณที่สัมผัสต่างกันจะมีการถ่ายโอนความร้อนให้แก่กันจนอุณหภูมิเข้าสู่สมดุล และความร้อนจะถ่ายโอนจากที่ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปสู่ที่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า

กรณีนี้ อาจารย์รังสรรค์ ศรีสาคร นักวิชาการสาขาฟิสิกส์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) อธิบายว่า “น้ำ” กับ “ผิวหนัง” มีอุณหภูมิไม่เท่ากัน พอราดน้ำไปบนผิวหนัง น้ำซึ่งเย็นกว่าจะดูดเอาความร้อนจากผิวหนังไปทันที เมื่อร่างกายถ่ายโอนความร้อนเราก็จะรู้สึกเย็นลง เมื่อเปลี่ยนจากราดน้ำมาใช้แป้งหรือดินสอพองละลายน้ำข้นๆ แป้งก็จะเข้มข้นกว่าน้ำและถ่ายโอนความร้อนได้ดีกว่าร่างกายจึงเย็นขึ้น สมัยโบราณมีการใช้น้ำอบ น้ำหอม ทำให้ร่างกายสดชื่น ช่วยให้จิตใจสงบขึ้น และหากใส่เสื้อผ้าบางๆ ความตึงของผิวน้ำจะทำให้เนื้อผ้าแนบตัว

มาถึงของเล่นชิ้นสำคัญที่เด็กๆ ชอบกันมาก นั่นคือ “ปืนฉีดน้ำ”

“กลไกหลักของปืนฉีดน้ำคือทำให้ข้างในเป็นสุญญากาศก่อน แล้วความดันอากาศจะดันน้ำเข้ามา จังหวะที่เราบีบแรงบีบจะดันน้ำออก ถ้าเราปล่อยมือจากก้านบีบเกิดสุญญากาศทำให้ลูกสูบดูดน้ำข้างล่างขึ้นไปรอ พอเราบีบก็จะฉีดน้ำออกไป เป็นอย่างนี้ไปเรื่อยๆ” อาจารย์ราม ติวารี นักวิชาการสาขาฟิสิกส์ สสวท. อธิบายเสริม
เช่นเดียวกับเวลาที่เราดูดน้ำ แล้วน้ำขึ้นมาตามหลอดดูด หรือเวลาที่เราใช้หลอดหยดยา เวลาที่เราบีบกระเปาะลม น้ำก็จะถูกดูดขึ้นมา ที่เป็นอย่างนั้นก็เพราะว่าเมื่อใช้ปากดูดน้ำที่ปลายหลอดแล้ว จะทำให้ความดันอากาศในหลอดลดลง เมื่อความดันในหลอดลดลงความดันอากาศภายนอกจะช่วยดันให้น้ำขึ้นมาตามหลอดดูดได้นั่นเอง

อาจารย์รามกล่าวต่อว่า “ขนาดท่อของปืนฉีดน้ำมีผลต่อความแรงของน้ำที่ฉีดออกไป หากท่อของปืนฉีดน้ำมีขนาดใหญ่แต่มาบีบที่ปลายท่อให้เล็กลง ทำให้ปากท่อเล็กกว่าตัวท่อ ความเร็วของน้ำที่ฉีดออกไปก็จะมากขึ้น เหมือนสายยางรดน้ำที่บีบปลายสายยางไว้ น้ำก็จะฉีดแรงขึ้น ตรงกับหลักการที่ว่าเราสามารถเพิ่มความเร็วโดยการทำให้พื้นที่หน้าตัดเล็กลง”

ปืนฉีดน้ำอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายได้ เพราะถ้าแรงดันน้ำสูง กระแทกเข้านัยน์ตาอาจทำให้ตาบอดได้

หากใครเคยไปเล่นสงกรานต์ที่ถนนข้าวสารหรือตามถนนในต่างจังหวัดที่เล่นน้ำสงกรานต์กันอย่างคึกคักจนพื้นถนนเปียก เรียกว่าสาดน้ำกันจนถนนไม่แห้งต้องระวังลื่นล้มหรือเกิดอุบัติเหตุ หลักการวิทยาศาสตร์ที่ใช้อธิบายคือ “แรงเสียดทาน” เนื่องจากวิธีการเดินของคนเราคือถีบที่พื้น ทำให้เกิดแรงเสียดทาน เมื่อใดที่แรงเสียดทานไม่มากพอก็จะลื่น ถ้าเล่นน้ำเพลินไปหน่อยโอกาสจะเกิดอันตรายก็มีมาก เพราะเท้าไม่ได้สัมผัสพื้นโดยตรง แต่สัมผัสผ่านตัวกลาง ซึ่งก็คือแป้งกับน้ำบนพื้น จึงทำให้แรงเสียดทานลดลง

ได้ความรู้ในเรื่องวิทยาศาสตร์กับสงกรานต์กันแล้ว ขอให้น้องๆ สนุกสนานในวันขึ้นปีใหม่พร้อมไปกับรักษาวัฒนธรรมอันดีงามของไทยด้วยนะ