คุณคงเคยกระโดดลงจากที่สูง ทุกครั้งที่กระโดดลงมาคงปฏิเสธไม่ได้ว่า คุณต้องงอเข่าทุกครั้ง เคยสงสัยไหมว่าเพราะเหตุใด มาวิเคราะห์จากกรณีศึกษา "การกระโดดร่มของนักบิน"
สลด!! พลร่มตำรวจซ้อม ร่มไม่กางดิ่งพื้นดับ
ที่มาของภาพ : หนังสือพิมพ์คมชัดลึก
ข่าวที่น่าสนใจ คมชัดลึก (วันพฤหัสบดีที่ 29 เมษายน 2553) : เกิดเหตุสลดขณะพลร่มซ้อมกระโดดร่มที่ความสูงระดับ 4000 ฟุต เพื่อเข้าร่วมการแข่งขันกีฬากองทัพไทย ในช่วงกลางเดือนพฤษภาคม ที่จะถึงนี้ แต่เกิดร่มกางไม่สมบูรณ์ และร่มสำรองไม่สามารถกระตุกได้ จึงทำให้ไม่สามารถบังคับทิศทางได้ ทำให้ร่างของ ด.ต.วิทยา พรหมจักร กระแทรกพื้นเสียชีวิตทันที อ่านข่าวเพิ่มเติม
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์
ช่วงชั้นที่ 4
สาระที่ 4 แรงและการเคลื่อนที่
สาระที่ 5 พลังงาน
มาตรฐาน ว 4.1 เข้าใจธรรมชาติของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงโน้มถ่วง และแรงนิวเคลียร์ มีกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ อย่างถูกต้องและมีคุณธรรม
มาตรฐาน ว 4.2 เข้าใจลักษณะการเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ ของวัตถุในธรรมชาติ มีกระบวนการสืบเสาะหารความรู้และจิตวิทยาศาสตร์ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
มาตรฐาน ว 5.1 เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับการดำรงชีวิต การเปลี่ยนรูปพลังงาน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารและพลังงาน ผลของการใช้พลังงานต่อชีวิตและสิ่งแวดล้อม มีกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
แรงดล คือแรงที่กระทำกับวัตถุในช่วงเวลาสั้น ๆ อาจทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่หรือไม่เคลื่อนที่ก็ได้ แรงดลมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมในช่วงเวลาสั้น ๆ หรือโมเมนตัมที่เปลี่ยนไปในหนึ่งหน่วยเวลา
จากสมการของการเคลื่อนที่ v = u + at เนื่องจากเป็นการกระโดดลงมา u (ความเร็วต้น) มีค่าเป็น 0ตามกฎข้อที่ 2 ของนิวตัน F = ma.........(1)
เมื่อ a (ความเร่ง) แปรผันตรงกับ v (ความเร็ว) และแปรผกผันกับ t (เวลา) ยิ่งความเร่งมาก ความเร็วก็มากจะได้ a = v/t .........(2)
แทน (2) ใน (1)
เมื่อ F แปรผันตรง กับ (v) ความเร็วปลาย และแปรผกผันกับ t (เวลา)จะได้ F = mv/t
v คือความเร็วที่วัตถุเข้ากระทบพื้น จากกฏข้อที่ 3 ของนิวตัน action=reaction จะเห็นว่า ยิ่งความเร็วที่เข้ากระทบพื้นมากเท่าไหร่ แรงต้านก็จะมากเท่านั้น ศึกษาเนื้อหาเพิ่มเติม
ประเด็นในข่าว แล้วทำอย่างไร นักกระโดดร่มจะปลอดภัย
จากสมการ Ft = mv - mu ; mu = m(0) = 0 เพราะโดดลงมา ความเร็วต้นเป็น 0
จะได้แรงดลที่นักกระโดดร่มเป็น F = mv/tไม่อยากให้ตกลงมาถึงเสียชีวิต ต้องแรงกระทำน้อยจากสมการ F = mv/tm = มวลนักกระโดดร่ม
v = ความเร็วปลาย (ขึ้นกับความสูง)
จะมีตัว t คือ เวลา ต้องทำให้เวลาช่วงที่นักกระโดดร่มกระแทกพื้นมาก F จึงจะน้อย
ดังนั้น นักกระโดดร่มจำเป็นจะต้องกางร่มชูชีพเพื่อลดแรงดลที่ตกกระทบพื้นให้มีค่าน้อยที่สุดนั้นเอง
ที่มาของภาพ : https://learning.smd.kku.ac.th/science/www/impulse/graph11.gif
คำถามชวนคิด
ทำไมเวลาคุณกระโดดลงจากที่สูง คุณจึงงอเข่าทุกครั้ง
กิจกรรมเสนอแนะ
ให้นักเรียนทดลองเปรียบเทียบการตกอิสระของไข่ไก่ที่มีมวลเท่ากัน ตกจากที่สูงเท่ากัน ไข่ไก่ใบที่หนึ่งตกลงสู่พื้นโต๊ะ อีกใบหนึ่งตกลงสู่พื้นที่รองรับด้วยฟองน้ำ สังเกตแล้วบันทึกผล อภิปรายและสรุปผลที่ได้
การบูรณาการ
1. กลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์ เกี่ยวกับการคำนวณและการแก้สมการ
2. กลุ่มสาระการเรียนรู้สุขศึกษาและพลศึกษา เกี่ยวกับปฏิกิริยาการตอบสนอง เช่น การกระโดดจากที่สูงต้องงอเข่าทุกครั้ง
แหล่งที่มา
หนังสือพิมพ์คมชัดลึก
https://www.bloggang.com/data/klongrongmoo/picture/1214061945.jpg
https://www.phutti.net/elearning/por/2_Law.htm
https://www.phutti.net/elearning/por/3_Law.htm
https://learning.smd.kku.ac.th/science/www/impulse/impulse1.htm
ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=2311