ฟิสิกส์กับบอลลูน

ฟิสิกส์กับบอลลูน
parani ting-in บทความวิชาการ 4,585

บอลลูนลอยได้อย่างไร

ยานพาหนะที่เคลื่อนที่อยู่บนท้องฟ้า นอกจากเครื่องบินแล้วบอลลูนก็เป็นอีกยานพาหนะที่บ่งบอกว่ามนุษย์เราในสมัยก่อนมีความใฝ่ฝันที่อยากจะบินได้เหมือนนก

จนเมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน พ.ศ. 2326 มีการบันทึกการบินด้วยบอลลูนครั้งแรก โดยเกิดขึ้นที่กรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศส เป็นบอลลูนที่ทำจากกระดาษและผ้าไหม ออกแบบโดยโจเซฟ มงต์กอลฟิเยร์ (Joseph-Michel Montgolfier) และเอเตียน มงต์กอลฟิเยร์ (Jacques-Étienne Montgolfier) สองพี่น้อง นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส เป็นคนสร้างบอลลูนที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศร้อน เดินทางที่ความสูง 500 ฟุตในอากาศ เป็นระยะทาง 5 1/2 ไมล์ ใช้เวลา 25 นาทีได้สำเร็จ

โดยที่ส่วนประกอบของบอลลูนและหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่ทำให้บอลลูนลอยได้ ศึกษาได้จากข้อมูลดังต่อไปนี้

ส่วนประกอบของบอลลูน ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ
Envelope , Burner และ Gondola

ถุงบอลลูน “Envelope” ทำจากผ้าไนลอนชนิด rip-stop nylon ที่ไม่ฉีกขาดง่าย ถักทอแบบร่างแห ทำให้มีน้ำหนักเบาและเหนียวทนทาน มีการเคลือบภายในด้วยพลาสติกเพื่อช่วยเก็บอากาศร้อน ต่อมาคือส่วนที่เป็นหัวใจสำคัญของบอลลูน เรียกว่า “Burner” เป็นหัวเผาเชื้อเพลิง และส่วนสุดท้ายคือส่วนของตะกร้าโดยสาร เรียกว่า  “Gondola” เป็นส่วนที่บรรทุกถังเชื้อเพลิง ผู้โดยสาร และอุปกรณ์ที่จำเป็นต่าง ๆ ทำมาจากหวายถักแน่นอย่างแน่นหนาบนแกนเหล็กกล้า มีน้ำหนักเบา และมีความยืดหยุ่น เพื่อรับแรงกระแทกได้ดีและทนทานต่อการแตกหัก

บอลลูนลอยอยู่ในอากาศได้ เพราะอาศัยหลักการของแรงลอยตัวที่เรียกว่า “Principal of buoyancy” ของ อาร์คิมิดิส (Archimedes) นักคณิตศาสตร์ชาวกรีก ซึ่งหลักการของแรงลอยตัวเป็นกฎฟิสิกส์พื้นฐานสำหรับกลศาสตร์ของไหล ใช้ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักและปริมาตรที่ถูกแทนที่ บอลลูนสามารถลอยตัวในอากาศได้ด้วยแรงลอยตัว (buoyancy force) กล่าวคือความหนาแน่นของอากาศภายในบอลลูนน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศภายนอกรอบ ๆ ลูกบอลลูน สามารถทำได้โดยการให้ความร้อนกับอากาศภายในลูกบอลลูน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วอากาศร้อนจะเบากว่าอากาศเย็น เนื่องจากมีมวลต่อหน่วยปริมาตรน้อยกว่าน้ำหนักอากาศหนึ่งลูกบาศก์ฟุตประมาณ 28 กรัม  ทำให้อนุภาคอากาศภายในลูกบอลลูนดูดซับพลังงานความร้อน อนุภาคจึงเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว เกิดการชนกันเองและชนกับพื้นผิวภายในลูกบอลลูน ทำให้เกิดแรงดันลอยตัวจำนวนมหาศาลที่จะทำให้ลูกบอลลูนลอยขึ้นสู่ท้องฟ้าได้ เมื่อแรงลอยตัวมีค่าเท่ากับน้ำหนักของอากาศที่ถูกแทนที่ด้วยลูกบอลลูน บอลลูนก็จะหยุดอยู่ที่ระดับความสูงนั้น ทั้งยังสามารถบังคับทิศทางได้โดยบังคับปล่องที่ปล่อยความร้อนไปตามทิศทางต่างๆนั้นเอง

จากที่กล่าวมาข้างต้นสิ่งที่ทำให้บอลลูนลอยได้นั้น ต้องมีส่วนประกอบที่ทำจากวัสดุที่เหมาะสมในสร้างบอลลูน และอาศัยหลักการของกฎแรงลอยตัว ซึ่งกฎดังกล่าวนั้นเกี่ยวเนื่องกับวิทยาศาสตร์ทางด้านฟิสิกส์เรื่องกลศาสตร์ของไหล ทำให้มนุษย์มียานพาหนะที่สามารถเดินทางบนอากาศและยังสามารถพัฒนาไปจนถึงการสร้างอากาศยานที่มีความเร็วเหนือเสียงได้

เอกสารอ้างอิง

ข่าวสาร กิจกรรม บทความและนิทรรศการถาวรที่น่าสนใจ

ศูนย์วิทยาศาสตร์เพื่อการศึกษา ร่วมกับสถาบันเกอเธ่ ประเทศไทย และสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ร่วมจัดเทศกาลภาพยนตร์วิทยาศาสตร์เพื่อการเรียนรู้ ครั้งที่ 19

1

ศูนย์วิทยาศาสตร์เพื่อการศึกษา ร่วมกับสถาบันเกอเธ่ ประเทศไทย และสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ร่วมจัดเทศกาลภาพยนตร์วิทยาศาสตร์เพื่อการเรียนรู้ ครั้งที่ 19 (Science Film Festival 2023) ภายใต้แนวคิด “ทศวรรษแห่งสหประชาชาติว่าด้วยการฟื้นฟูระบบนิเวศ” United Nations Decade on Ecosystem Restoration 2021-2030 ในปี พ.ศ. 2566 เทศกาลภาพยนตร์วิทยาศาสตร์ได้เป็นพันธมิตรสนับสนุนอย่างเป็นทางการของทศวรรษแห่งสหประชาชาติว่าด้วยการฟื้นฟูระบบนิเวศโดยหัวข้อของแคมเปญนี้คือการเรียกร้องให้มีการปกป้องและฟื้นฟูระบบนิเวศทั่วโลก ทศวรรษแห่งสหประชาชาตินั้นเริ่มมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2564 ไปจนถึงปี พ.ศ. 2573 ซึ่งถือเป็นเส้นตายสำหรับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนและเป็นไทม์ไลน์ที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าเป็นโอกาสสุดท้ายที่จะสามารถป้องกันวิกฤติ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง การฟื้นฟูระบบนิเวศหมายถึงการช่วยให้ระบบนิเวศที่เสื่อมโทรมหรือถูกทำลายคืนสภาพ รวมทั้งอนุรักษ์ระบบนิเวศที่ยังคงสภาพสมบูรณ์เอาไว้เทศกาลนี้จัดขึ้นทั่วโลกตั้งแต่วันที่ 1 ตุลาคม ถึง 20 ธันวาคม พ.ศ. 2566 สำหรับประเทศไทย จัดขึ้นในช่วง 1 พฤศจิกายน ถึง 20 ธันวาคม พ.ศ. 2566 Facebook iconFacebookTwitter iconTwitterLINE iconLine

ทำความรู้จักเบื้องต้นเกี่ยวกับ NFT

493

NFT กลายเป็นคำที่ถูกพูดถึงเป็นอย่างมากสำหรับนักลงทุนรุ่นใหม่ แถมยังเป็นกระแสและได้รับความสนใจจากกลุ่มต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นวงการศิลปะ วงการบันเทิง วงการเกม นักสะสม และอื่น ๆ มากมาย ถ้าหากใครที่กำลังสนใจหรืออยากลงทุนสินทรัพย์ดิจิทัล จะต้องมาทำความรู้จักกับ NFT เบื้องต้นกันก่อน NFT คืออะไร NFT (Non-Fungible Token) คือ เหรียญที่เป็นสินทรัพย์ดิจิทัลรูปแบบหนึ่ง ที่ใช้เทคโนโลยีโดยการนำเข้าสู่ระบบบล็อกเชน ทำให้สามารถแสดงความเป็นเจ้าของสินทรัพย์นั้น ๆ โดยสามารถเป็นได้หลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นงานสะสม ภาพวาด ภาพมีม งานศิลปะ เพลง ดนตรี คลิปวิดีโอ เกม ที่มีเอกลักษณ์ในแต่ละสินทรัพย์นั้น ทำให้ผลงานชิ้นนั้นกลายเป็นผลงานชิ้นเดียวในโลก NFT มีความเฉพาะและแตกต่างจากเหรียญดิจิทัลแบบอื่น ๆ เพราะว่ามันจะกลายเป็นเหรียญหรือสินทรัพย์ดิจิทัลที่ไม่สามารถทำซ้ำหรือคัดลอกได้ เมื่อเกิดการซื้อขายแล้วเจ้าของผลงานจะยังคงเป็นเจ้าของลิขลิทธิ์ผลงานแต่เพียงผู้เดียว ในขณะที่ผู้ครอบครอง NFT จะเป็นเจ้าของกรรมสิทธิ์ในผลงานชิ้นนั้น โดยสามารถซื้อขายและโอนย้ายกรรมสิทธิ์ได้บนระบบบล็อกเชน ระหว่างคนที่ต้องการซื้อและคนที่ต้องการขายแบบไม่มีคนกลาง ซึ่งสามารถตรวจสอบรายชื่อได้ ว่าผลงานแต่ละชิ้นมีใครเป็นเจ้าของบ้าง สามารถซื้อขายบนแพลตฟอร์มของ NFT เท่านั้น ตัวอย่างผลงาน NFT ภาพมีม “Disaster […]

นิทรรศการโค้ดดิ้ง ทักษะเพื่อชีวิต

นิทรรศการโค้ดดิ้ง ทักษะเพื่อชีวิต

5,673

นิทรรศการโค้ดดิ้ง ทักษะเพื่อชีวิต เป็นนิทรรศการที่ให้ผู้เข้าชมได้เรียนรู้เรื่องราวเกี่ยวโค้ดดิ้ง (CODING) ในรูปแบบต่าง ๆ ที่ใช้ในชีวิตประจำวัน ซึ่งภายในนิทรรศการประกอบด้วยเนื้อหา ดังนี้ ความหมายของโค้ดดิ้ง (CODING) ทักษะความเข้าใจและใช้เทคโนโลยีดิจิทัล (DIGITAL LITERACY) ตรรกศาสตร์ (LOGIC) อัลกอริทึม หรือการลำดับขั้นตอนของคำสั่ง (ALGORITHM) ภาษาคอมพิวเตอร์ (COMPUTER LANGUAGE) ระบบเลขฐานสอง (BINARY DIGIT) การเขียนโปรแกรม (PROGRAMMING) ปัญญาประดิษฐ์ (AI : ARTIFICIAL INTELLIGENCE)           หุ่นยนต์ (ROBOTIC) โดยในนิทรรศการจะมีกิจกรรมเกี่ยวกับโค้ดดิ้งหลากหลายรูปแบบให้ผู้ชมได้เข้าร่วม เช่น เกมเรือข้ามฝั่ง ทดลองขบคิดหาวิธีพาสุนัขจิ้งจอก กระต่าย และเห็ด นั่งเรือข้ามฝั่งไปตามเงื่อนไขที่กำหนดไว้ให้ได้ เกมเรียงลำดับฮีโร่ ฮีโร่แต่ละคนมีพลังแตกต่างกัน จงพาฮีโร่ไปยังตำแหน่งที่เรียงลำดับถูกต้องตามคำสั่งและรูปแบบที่กำหนดไว้ เกมแปลงเลขฐานสองเป็นอาร์ต ทดลองวางตำแหน่งของบล็อกสี ที่แต่ละสีแทนด้วยเลข 0 และ 1 เพื่อสร้างภาพแบบต่าง ๆ ขึ้นมา  เกมถอดรหัสเลขฐานสอง จากเลขฐานสองที่กำหนดให้ […]

PROBIOTICS ฮีโร่ตัวจิ๋วประจําลําไส้

1,034

คุณรู้หรือไม่ ว่าร่างกายของเรานั้นประกอบไปด้วยจุลินทรีย์กว่า 1,000 ชนิด มีจำนวนรวมมากถึง 100 ล้านล้านเซลล์ ในขณะที่มนุษย์มีเพียงแค่ 10 ล้านล้านเซลล์เท่านั้น หรือคิดเป็นอัตราส่วน 10:1 และจุลินทรีย์ส่วนมาก จะอยู่รวมกันตามส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย โดยเฉพาะในระบบทางเดินอาหารพบว่ามีจุลินทรีย์อยู่มากถึง 100,000 ล้านตัวเลยทีเดียว ซึ่งมีทั้งจุลินทรีย์ก่อโรคและจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดประโยชน์แก่ร่างกายที่เราเรียกว่า Probiotics PROBIOTICS คืออะไร ? Probiotics คือจุลินทรีย์ชนิดดีตัวจิ๋วที่อาศัยอยู่ในระบบทางเดินอาหาร และระบบอื่น ๆ ในร่างกายมีคุณสมบัติทนต่อกรดและด่าง สามารถจับที่บริเวณเยื่อบุผิวของลำไส้ แล้วผลิตสารต้านการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคชนิดอื่น ทำให้ร่างกายสมดุลส่งผลให้สุขภาพแข็งแรงได้ ประโยชน์ของ PROBIOTICS เพิ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ต่อร่างกาย และลดปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรค ช่วยให้ขับถ่ายได้เป็นปกติทุกวัน ลดอาการท้องผูกและท้องเสีย ช่วยลดอาการลำไส้แปรปรวน และอาการกรดไหลย้อน ช่วยในการย่อยและดูดซึมสารอาหาร ลดความเสี่ยงโรคหลอดเลือดหัวใจ ช่วยควบคุมระดับคอเลสเตอรอลในเลือด ป้องกันการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจ และการติดเชื้อในทางเดินปัสสาวะ เสริมสร้างภูมิต้านทาน ลดอาการข้างเคียงจากยาปฏิชีวนะ ลดความเสี่ยงในการเป็นมะเร็ง ปัจจัยที่ส่งผลให้ PROBIOTICS ลดลง การใช้ยาปฏิชีวนะมากเกินความจำเป็น นอกจากจะทำลายเชื้อโรคแล้วยังส่งผลต่อเชื้อ Probiotics และเชื้อจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์แก่ร่างกายอีกด้วย […]

รูบนชีสได้มาอย่างไร

รูบนชีสมาได้อย่างไร?

261

ปัจจุบันในโลกใบนี้มีชีสมากกว่า 3,000 ชนิดที่ถูกคิดค้นขึ้น ทั้งแบบที่มีรูปร่างหน้าตา สี และรสชาติแตกต่างกันไป แต่ถ้านึกถึงชีส ภาพจำของผู้คนส่วนใหญ่ก็ต้องเป็นชีสแผ่นหรือชีสก้อนสีเหลืองที่มักจะมีรูพรุนอยู่ด้านใน ซึ่งเห็นได้ทั่วไปตามสื่อโฆษณาหรือการ์ตูนในวัยเด็ก แต่ใช่ว่าชีสทุกชนิดจะมีรูเสมอไป มีแค่ชีสบางประเภทเท่านั้นที่มีรูกลวงอยู่ภายใน ซึ่งเจ้าก้อนชีสมีรูเช่นนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ สวิสชีส (Swiss Cheese) ชีส (Cheese) คือ ผลิตภัณฑ์จากการถนอมอาหารโดยการแปรรูปจากน้ำนมของสัตว์ เช่น นมวัว นมแกะ นมแพะ หรือแม้แต่นมอูฐ เป็นต้น นำมาผ่านกระบวนการพาสเจอร์ไรซ์ ใส่แบคทีเรียที่สร้างกรดแลคติกและเติมเอนไซม์เรนนิน (Rennet) หลังจากการหมักน้ำตาลแลคโตสในนมจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดแลคติก ทำให้นมมีความเป็นกรดมากขึ้นและจับตัวกันเป็นตะกอน  จากการทำปฏิกิริยาเคมีทำให้นมแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนที่เป็นของแข็ง มีลักษณะเป็นลิ่มสีขาว (Curd) และส่วนที่เป็นของเหลว (Whey) เมื่อนำไปผ่านกระบวนการบีบอัดเพื่อนำส่วนที่เป็นของเหลวออก เราจึงได้ชีสก้อนในที่สุด ปัจจัยที่ทำให้ชีสแต่ละชนิดมีความแตกต่างกันนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการบ่ม อุณหภูมิ ชนิดของจุลินทรีย์ และประเภทของนมที่ใช้ สำหรับสวิสชีสเองก็มีกรรมวิธีการผลิตที่แตกต่างออกไป จึงทำให้มีลักษณะที่โดดเด่นไม่เหมือนกับชีสชนิดอื่น สวิสชีส (Swiss cheese) หรือ ชีสเอ็มเมินทาล (Emmental cheese) คือชีสที่มีต้นกำเนิดจากประเทศสวิตเซอร์แลนด์ […]