ถ้าถามถึงของเล่นในวัยเด็กของใครหลาย ๆ คน คงไม่มีใครไม่รู้จัก รถเด็กเล่น ในลักษณะที่เรียกว่า “รถเข็นถอยหลังวิ่ง” (Pullback Car) ซึ่งพบเห็นมากมายตามร้านของเล่นตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน  อยากรู้หรือไม่ว่า มันทำงานโดยใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์อย่างไรบ้าง

ภาพที่ 1 รถของเล่น
ที่มา Gustavo_Belemmi / Pixabay

                เจ้ารถของเล่นชนิดนี้ไม่ว่าเล็กหรือใหญ่ถ้ามีลักษณะที่ว่า เราต้องใช้มือจับแล้วเข็นมันถอยหลัง และปล่อยมือออกจากตัวรถ รถจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า นี่คือลักษณะการเล่นของเจ้า Pullback Car ซึ่งเป็นขั้นตอนการเล่นที่ง่าย ๆ แทบไม่ต้องฝึกฝนหรือเรียนรู้อะไรเลย

                แต่ที่น่าสนใจไปกว่าวิธีการเล่น  คือหลักการทำงานที่น่าสนใจว่าด้วยเหตุผลเริ่มต้นคือ รถดังกล่าวเคลื่อนที่โดยอาศัยพลังงาน  ซึ่งก็เป็นการดีที่เราจะใช้ของเล่นนี้เป็นสื่อในการสอนวิทยาศาสตร์ในเรื่องของพลังงาน

               เราสามารถจำแนกพลังงานตามลักษณะการทำงานได้ 3 แบบดังนี้

• พลังงานศักย์ (Potential Energy)
• พลังงานจลน์ (Kinetic Energy)
• พลังงานสะสม (Stored Energy)

               ซึ่งในกระบวนการเล่นของเจ้ารถชนิดนี้ มีหลักการเกี่ยวกับพลังงานที่น่าสนใจดังนี้

               การเคลื่อนที่ของวัตถุใด ๆ  ต้องได้พลังงานในการขับเคลื่อน   การเคลื่อนของรถเด็กเล่นเริ่มต้นที่ต้องใช้มือจับเพื่อเข็นลากถอยหลังออกมา ซึ่งในขั้นตอนนี้ทำให้เกิดพลังงานศักย์ (Potential Energy) คือเมื่อวัตถุถูกวางอยู่ในตำแหน่งที่สามารถ เคลื่อนที่ได้ไม่ว่าจากแรงโน้มถ่วงหรือแรงดึงดูดจากแม่เหล็ก  

               เนื่องจากการถอยหลังในล้อหลังที่มีกลไกเชื่อมต่อกับฟันเฟืองภายในรถ ฟันเฟืองดังกล่าวที่มีอยู่หลายชิ้นจะไปหมุนสปริงก้นหอย ทำให้ปริงก้นหอยหดตัวหมุนเข้าไป พลังงานศักย์ที่เกิดขึ้นจะสะสมอยู่ภายในสปริงก้นหอย  เมื่อปล่อยมือ  สปริงก้นหอยที่หมุนขดตัวเข้าไปจะคลายตัวออกมา  ในขณะที่คลายตัวออกมาจะไปหมุนเฟืองอีกครั้ง ซึ่งทำให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ การเคลื่อนที่ของรถตรงจุดนี้เคลื่อนที่ไปด้วยพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) คือ  พลังงานที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่

                ในขณะเดียวกันพลังงานกลก็เป็นพลังงานสะสม คือ เป็นพลังงานที่เก็บสะสมในวัตถุ หรือ สิ่งของต่าง ๆ ในวัตถุกำลังเคลื่อนที่หรือพร้อมจะเคลื่อนที่ ซึ่งพลังงานดังกล่าว จะถูกเก็บไว้ในรูปขององค์ประกอบทางเคมีหรือของวัสดุหรือสิ่งของนั้น ๆ และจะถูกปล่อยออกมาเมื่อวัสดุหรือสิ่งของดังกล่าวมีการเปลี่ยนรูป  ซึ่งสามารถเรียกรวมระหว่างพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ได้ และในกรณีที่เราปล่อยรถจากที่สูงเหนือพื้นดินก่อนปล่อย ก็จะเกิดพลังงานศักย์โน้มถ่วงซึ่งเกิดจากแรงดึงดูดของโลก

                และในโอกาสต่อไป จะนำเรื่องราวเกี่ยวกับรถของเล่นในอีกรูปแบบหนึ่งมาให้ได้อ่านกันคือ รถของเล่นไฟฟ้า

แหล่งที่มา

พลังงาน.  สืบค้นเมื่อ 2 ธันวาคม 2560, จาก
        https://th.wikipedia.org/wiki/พลังงาน

พลังงานศักย์ พลังงานจลน์ พลังงานกล.  สืบค้นเมื่อ 2 ธันวาคม 2560, จาก
        http://www.seal2thai.org/sara/sara249.htm