แบบสอบถามความพึงพอใจผู้ใช้บริการสื่อดิจิทัลของสสวท.

ร่วมตอบแบบสอบถามความพึงพอใจทริสของผู้ใช้บริการสื่อดิจิทัล ของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้ที่นี่ http://ipst.trisdb.com/index.php/382918/lang-th

IPST Digital Maths

ติดตามรายละเอียดได้ที่ http://www.scimath.org/math-vdo

SciKids

ดร. พรพรรณ ไวทยางกูร ผู้อำนวยการสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) กล่าวเชิญชวนคุณหนู ๆ วัยประถมศึกษา เข้าไปอ่านและร่วมสนุกกับนิตยสารไซคิดส์ (SciKids) ได้ที่ลิงค์ http://scikids.ipst.ac.th โดยจะได้พบกับความรู้ที่น่าสนใจ เกม การทดลองทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ รวมทั้งข้อสอบประลองค...

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์

พบกับหนังสือเรียนอิเล็กทรอนิกส์หลากหลายระดับชั้นได้แล้ววันนี้ที่ คลิก!!

ทัศนศึกษาออนไลน์

สถานที่ไกลแสนไกลแต่ไปท่องเที่ยวและเรียนรู้ได้ทุกที่ทุกเวลา เพียงแค่ "คลิก" ข้อมูลแหล่งเรียนรู้ทัศนศึกษาออนไลน์ไปกับสสวท.

IMO2015

ขอเชิญชวนร่วมกิจกรรมตอบปัญหาชิงรางวัล USB flash drive เนื่องในโอกาสที่ประเทศไทยจะเป็นเจ้าภาพจัดการแข่งขันคณิตศาสตร์โอลิมปิกระหว่างประเทศ ครั้งที่ 56 พ.ศ. 2558 (IMO 2015)

พจนานุกรมศัพท์วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี

พจนานุกรมศัพท์วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ฉบับอิเล็กทรอนิกส์นี้ ประกอบด้วยคำศัพท์หมวดวิชาต่าง ๆ จำนวน 8 หมวด ได้แก่ เคมี ฟิสิกส์ ชีววิทยา คณิตศาสตร์ คอมพิวเตอร์ วิทยาศาสตร์ทั่วไป  การออกแบบและเทคโนโลยี และศัพท์หมวดล่าสุดคือ โลก ดาราศาสตร์และอวกาศ ซึ่งเป็นศัพท์หมวดใหม่ ...

นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 188

จัดทำโดยสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี นิตยสาร สสวท. เพื่อเผยแพร่และส่งเสริมความรู้ืทางด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี นิตยสารสสวท.กำหนดออกราย 2 เดือน ปีละ 6 ฉบับ ค่าสมาชิกปีละ 300 บาท ผู้สนใจสามารถส่งใบสมัคร หรือ สมัครออนไลน์ และส่งธนาณัติหรือตั๋วแลกเงิน สั่งจ่ายป...

สร้างอุโมงค์ลม

  • ช่วงชั้น
    3(ม.1-ม.3)
    4(ม.4-ม.6)
  • หน่วยงาน
    สสวท.
  • Created
    ศุกร์, 10 กันยายน 2010
  • Hits
    9766 ครั้ง
  • Created by
    พรรณศิริ ดำโอ
  • Favourites
    Add to favourites
  • Voting
    (0 votes)

...สร้างอุโมงค์ลม...

พรรณศิริ  ดำโอ

 


อุโมงค์ลม หรือหลายคนอาจจะคุ้นกับชื่อ วินด์ทันเนล (wind tunnel) ซึ่งเจ้าอุโมงค์ลมก็คืออุโมงหรือท่อที่มีลมเคลื่อนที่ลอดผ่าน มีไว้ก็เพื่อทดลองหรือทดสอบทางอากาศพลศาสตร์ หรือที่เรียกทับศัพท์ว่า แอโรไดนามิกส์ (aerodynamics) หลายคนยัง งง! อยู่ งั้นขอยกตัวอย่างง่าย ๆ ให้พอเห็นภาพแล้วกัน อย่างเช่นในการผลิตเครื่องบินขึ้นมาสักลำ ก็ต้องออกแบบปีกเครื่องบินซึ่งเป็นหัวใจหลักที่ทำให้เครื่องบินยกตัวสูงขึ้น แล้วปีกเครื่องบินนี้มันจะต้องมีรูปร่าง ส่วนโค้งส่วนโค้งส่วนเว้าสักเท่าไหร่ถึงจะสามารถยกน้ำหนักมหาศาลของตัวเครื่องบินและสิ่งที่บรรทุก เขาก็ใช้อุโมงค์ลมนี่แหละเป็นตัวทดสอบ อาจจะเอาแบบจำลองขนาดเล็กหรือต้นแบบที่มีอัตราส่วนเท่าของจริง มาติดตั้งในอุโมงค์ลม แล้วก็ดูผลการทดลองเมื่อปล่อยลมผ่าน และลมนี้สามารถปรับให้มีความเร็วต่าง ๆ ได้อีกด้วย บางคนรู้สึกว่าการยกตัวอย่างเครื่องบินนี่ไกลตัวจัง ถ้าอย่างนั้นก็ยกตัวอย่างรถที่ขับขี่บนท้องถนนก็แล้วกัน เนื่องจากรถต้องขับเคลื่อนโดยปะทะกับแรงลม ทำให้ต้องออกแบบรูปทรงรถให้เหมาะสมเพื่อไม่ให้รถเกิดการพลิกคว่ำขณะขับขี่ และในการออกแบบรูปทรงรถนี้ เขาก็ทำการทดสอบกันในอุโมงค์ลม หรือแม้แต่นักกระโดดร่ม ก็จะต้องฝึกตัวเองในอุโมงค์ลม ก่อนไปกระโดดจริง จากตัวอย่างคงนึกภาพออกแล้ว คราวนี้บางคนสงสัยอีกว่าอุโมงค์ลมนี่มันมีขนาดใหญ่แค่ไหนกัน คำตอบก็คือมีทั้งขนาดมหึมาอย่างที่นาซ่า [1] ซึ่งใหญ่พอที่จะบรรจุเครื่องบินที่มีความกว้างของปีกจากด้านหนึ่งไปยังด้านหนึ่ง 30 เมตร ความยาว 420 เมตร และสูง 54 เมตร ส่วนพัดลมตัวกำเนิดลมที่มี 15 ใบพัดนั้นถูก /themes/advanced/langs/en.js" type="text/javascript"> ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ขนาด 22,500 กำลังม้า ซึ่งเทียบเท่ากับกำลังของรถกระบะวีโก้โฟร์วีลประมาณ 138 คัน จำนวน 6 ตัว ตัวเลยทีเดียว ดูได้จากภาพที่ 1

ภาพที่ 1 อุโมงค์ลมใหญ่ที่สุดในโลกที่สถาบันวิจัยแลงเลย์ของนาซ่า (NASA's Langley Research Center)


สำหรับในประเทศไทยก็มีหลายแห่ง แต่ที่กำลังสร้างขึ้นซึ่งเป็นการลงทุนระหว่างสถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเซีย หรือ เอไอที (AIT) กับมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ [2] ที่จะสามารถจำลองสภาพลมตามธรรมชาติในสเกลย่อส่วน เพื่อศึกษาผลกระทบของลมต่อวัตถุต่าง ๆ รวมถึงสิ่งก่อสร้าง เช่น สะพาน ตึกสูง เป็นต้น โดยอุโมงค์ลมนี้มีพื้นที่หน้าตัดของห้องทดสอบกว้าง 3 เมตร และสูง 3 เมตร อีกทั้งกำลังจะกลายเป็นอุโมงค์ลมที่ใหญ่ที่สุดในประเทศไทยอีกด้วย จะเห็นว่าตัวอย่างที่ยกมา อุโมงค์ลมจะมีขนาดเล็กลงเรื่อย ๆ แน่นอนว่าตัวอย่างอุโมงค์ลมถัดไปก็เป็นอุโมงค์ลมเล็ก ๆ ที่สามารถสามารถสร้างขึ้นได้เอง สำหรับทดลองในห้องเรียนเพื่อศึกษาสมการของแบร์นูลลิ หรือใครจะสร้างไว้เป็นของเล่นยามว่างก็เข้าท่าดี

 

ภาพที่ 2 ชุดอุปกรณ์สร้างอุโมงค์ลมที่มีขายในท้องท้องตลาด [3] มีส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ด้วยพาวเวอร์ซัพพลายทีทำหน้าที่จ่ายไฟให้กับพัดลมคอมพิวเตอร์ที่ถูกครอบด้วยท่อพลาสติกโปร่งใส ใช้ทดลองกับวัตถุที่ทำจากโฟม ยึดด้วยไม้เสียบลูกชิ้นแล้วปักบนดินน้ำมันที่วางบนเครื่องชั่งดิจิตอล


อุปกรณ์ชุดนี้ต้องการสื่อถึงแรงลัพธ์ที่อากาศกระทำต่อวัตถุเมื่อเคลื่อนที่ผ่านวัตถุรูปทรงต่าง ๆ หากดูตามภาพที่ 2 จะเห็นว่าวัตถุในอุโมงค์ลมมีรูปทรงเดียวกับปีกเครื่องบิน คือด้านบนมีความโค้งมากกว่าด้านล่าง หากปล่อยให้ลมพัดผ่านแรงลัพธ์ที่ลมกระทำต่อปีกเครื่องบินจิ๋วนี้จะมีทิศกดลง หรือยกขึ้น ก็สามารถดูได้จากค่ามวลที่ปรากฏบนเครื่องชั่ง หากเป็นไปตามหลักของแบร์นูลลีแล้ว [4] ค่ามวลบนเครื่องชั่งจะมีค่าลดลง นั่นคือเกิดแรงยกขึ้นนั่นเอง ซึ่งถ้าหากเรานำมาคิดการทดลองด้วยตัวเอง บางคนอาจลองจับปีกเครื่องบินนี้หงายขึ้น หรือลองเปลี่ยนเป็นรูปทรงอย่างอื่น ผลการทดลองก็คงจะน่าสนใจไม่น้อย



ภาพที่ 3 ชุดการทดลองเพื่อวัดแรงต้านการเคลื่อนที่ (drag force) ของรถจำลองในอุโมงค์ลม [5]


แต่ในขณะที่หลายคนเริ่มจะรู้สึกสงสัยต่อไปว่า ถ้าเป็นรถยนต์ที่วิ่งฝ่าลมบนท้องถนนล่ะ จะมีแรงต้านอากาศอย่างไร ก็ลองดัดแปลงเป็นชุดการทดลองที่มีคานเล็ก ๆ หรือไม้บรรทัดพลาสติก มาต่อด้านหนึ่งเข้ากับด้านหลังรถจำลอง ส่วนอีกด้านหนึ่งให้ต่อในลักษณะให้ค้ำยันกับตาชั่ง เพื่อจะได้วัดค่าของมวลที่ปรากฏบนตาชั่งขณะมีลมผ่านตัวรถ แต่ถ้าใครต้องการดูลักษณะของสายกระแสหรือสตรีมไลน์ (stream lines) หรือพูดให้ง่าย ๆ ก็คือเส้นทางลมที่พัดผ่านปีกเครื่องบินจิ๋ว หรือรถจำลอง หรือวัตถุอื่น ๆ อย่างในที่นี้จะใช้ลูกปิงปองซึ่งเป็นทรงกลม แล้วเอาธูปเป็นตัวกำเนิดควันเพื่อให้มองเห็นลม ดังภาพที่ 4


ภาพที่ 4 เส้นทางเดินของลม มีลักษณะโค้งเมื่อเคลื่อนที่ผ่านด้านบนวัตถุทรงกลม [6]

แต่ขอให้ทราบไว้ว่าการทดลองในภาพที่ 4 นี้ไม่ได้วางพัดลมให้เป่าลมผ่านวัตถุเหมือนภาพอื่น ๆ ทว่าเป็นการวางพัดลมกลับด้านเพื่อให้ดูดอากาศและควันเข้าไปในอุโมงค์ลม หากสังเกตทางด้านซ้ายสุดของภาพจะเป็นหลอดกาแฟที่นำมาวางเรียงกันให้มีลักษณะเป็นรังผึ้งหรือฮันนี่คอมบ์ (honeycomb) ซึ่งทำหน้าที่ลดความปั่นป่วนหรือเทอร์บูเลนซ์ (turbulence) ของลมเมื่อเคลื่อนจากภายนอกเข้ามาแล้วผ่านรังผึ้งก่อนเข้าสู่ภายในอุโมงค์ ส่งผลให้เราเห็นเส้นทางการเคลื่อนที่ของลมจากควันธูป โดยที่สายกระแสแต่ละเส้นไม่ทับกันนั่นเอง

หวังว่าผู้อ่านท่านใดรู้สึกกระหายใคร่รู้ และคันไม้คันมืออยากจะสร้างอุโมงค์ลมส่วนตัวแล้วก็ลองทำดูได้ เชื่ออย่างยิ่งว่าจะมีไอเดียเด็ด ๆ บรรเจิดขึ้นมากมาย

เอกสารอ้างอิง

[1] http://oea.larc.nasa.gov/PAIS/WindTunnel.html เมื่อ 21 ธ.ค. 2552

[2] http://www.bangkokbiznews.com/home/detail/it/technology/ เมื่อ 21 ธ.ค. 2552

[3] http://sciencekit.com/ เมื่อวันที่ 22 ธ.ค. 2552

[4] ขับเคลื่อนไปกับสปอยเลอร์และวิง โดย พรรณศิริ ดำโอ ใน นิตยสาร Science world, 4(48) 2552

[5] Build a wind tunnel By Mike Fitzgerald in Techdirections Magazine , 5(65) 2005

[6] ห้องทดลองเพื่อสร้างอุโมงค์ลมออนไลน์ มหาวิทยาลัยวู้ดซ์ เมืองวู้ดซ์ ประเทศสาธารณรัฐโปแลนด์

โดย

พรรณศิริ ดำโอ* พาเวล บาชึนสกี และทาดาส วิบิก

ทีมพัฒนาอุโมงค์ลมออนไลน์ มหาวิทยาลัยวู้ดซ์ สาธารณรัฐโปแลนด์

* punsiri_pla@hotmail.com นักศึกษาระดับปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์ ณ มหาวิทยาลัยวู้ดซ์

ด้วยทุนรัฐบาลกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปี 2550 ประเภทพัฒนาข้าราชการ ที่จัดสรรค์ให้

มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์


กรูณา login ก่อน แสดงความคิดเห็น

link วิทยาศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านวิทยาศาสตร์

ดูลิ้งค์ทั้งหมด

link คณิตศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านคณิตศาสตร์

ดูลิ้งค์ทั้งหมด
UNESCO Bangkok

ICT in Education

พจนานุกรมศัพท์

วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี