วิทยาศาสตร์ของเรือดำน้ำ เรือดำน้ำขึ้น-ลงจากผิวน้ำได้อย่างไร การทดลองเรื่องเรือดำน้ำ สะเต็มเรือดำน้ำ

กิจกรรมเรือดำน้ำขึ้น – ลงจากผิวน้ำได้อย่างไร

วัสดุอุปกรณ์
1. ปลอก (พลาสติก) ปากกาลูกลื่น
2. ขวดน้ำอัดลม พร้อมฝาปิด
3. ดินน้ำมัน
4. น้ำ

วิธีการทดลอง
1. เติมน้ำลงในขวดพลาสติกเกือบเต็ม
2. หุ้มปลายปลอกปากกาด้วยดินน้ำมัน ดังรูป
3. วางปลอกปากกาข้อ 2 ลงในขวด แล้ว สังเกตว่าปลอกปากกาลอยและตั้งตรง หรือไม่ถ้าไม่ได้ ให้พยายามจัดใหมโดย ปรับดินน้ำมัน แล้วปิดฝาขวดให้แน่น
4. บีบขวดซึ่งมีฝาปิดแน่น สังเกตสิ่งที่ เกิดขึ้นลองคลายมือ สังเกตอีกครั้ง
ผลการทดลอง
เมื่อบีบขวดทำให้ปริมาตรของขวดลดลง น้ำในขวดมีแรงดันมากขึ้น และดันน้ำเข้าไปในปลอกปากกา ทำให้มีน้ำหนักมากขึ้นจึงจม เมื่อคลายมือออก ปริมาตรขวดจะเพิ่มขึ้นกว่าเดิม แรงดันน้ำจะลดลง น้ำที่อยู่ในปลอกปากกา จะถูกอากาศภายในดันออก ทำให้ปลอกปากกาเบาจึงลอยขึ้น การขึ้นสู่ผิวน้ำและดำลงใต้ผิวน้ำของเรือดำน้ำมีหลักการเช่นเดียวกัน โดยเรือดำน้ำจะมีถังพิเศษซึ่งภายในมีอากาศบรรจุอยู่ เมื่อเรือดำน้ำจะดำลง ใต้น้ำ น้ำจะเข้าไปแทนที่อากาศในถัง ทำให้เรือมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น เรือจึงจมลง ใต้น้ำ และในทางกลับกันเมื่อขึ้นสู่ผิวน้ำ อากาศจะถูกปั๊มเข้าไปในถังและ ไล่น้ำออกมา ทำให้เรือมีน้ำหนักน้อยลงจึงลอยขึ้น

ข้อแนะนำกิจกรรมสะเต็มศึกษาสำหรับครู สะเต็มศึกษากับเรือดำน้ำ
เนื่องจากประเทศไทย โดยรัฐบาล คสช. ได้อนุมัติการจัดซื้อเรือดำน้ำเพื่อประจำการในกองทัพเรือไทยแล้ว คุณครูควรถือเป็นโอกาสดีที่จะใช้กิจกรรมนี้ส่งเสริมการเรียนรู้ให้กับนักเรียนในทุกระดับ ตั้งแต่แบบง่ายๆ เหมือนกิจกรรมข้างต้น ไปถึงการสร้างโมเดลเรือดำน้ำ ติดกล้อง เพื่อสำรวจแหล่งน้ำในท้องถิ่น เป็นต้น

เกร็ดความรู้เพิ่มเติม : เกร็ดวิทยาศาสตร์  ของอาจารย์วิริยะ สิริสิงห

เรื่อง ใครสร้างเรือดำน้ำ

เรือดำน้ำลำแรก  เป็นเรือพายหุ้มด้วยหนัง ใช้คน 12 คน สร้างขึ้นเมื่อ ค.ศ. 1620 โดยชาวฮอลันดา ชื่อคอร์นีเลียส เดรบเบลเรือดำน้ำลำนี้อยู่ได้ 15 ชั่วโมง  ภายในบรรจุออกซิเจนไว้  เดวิด บุชเนล ชาวอเมริกันสร้างเรือดำน้ำขึ้นในปี ค.ศ. 1775 เป็นเรือใช้แรงคนเดียว  ใช้ที่อ่าวนิวยอร์คเพื่อโจมตีเรือของอังกฤษในสงครามกู้อิสรภาพ แต่ไม่สำเร็จ ปีค.ศ. 1800 โรเบิร์ต  ฟุลตัน ได้สร้างเรือดำน้ำชื่อ นอติลุส  ขึ้นทดลองในฝรั่งเศส ที่เอมริกาก็มีการทดลองเรือดำน้ำชื่อ  เดวิด ที่อ่าวชาร์ลสตัน แต่ไม่สำเร็จหนำซ้ำลูกเรือจมน้ำตายหมดด้วย

ผู้คิดสร้างเรือดำน้ำยุคใหม่ คือ วิศวกรชาวฝรั่งเศส ชื่อ กูเบท์ (Goubet) เมื่อ ค.ศ. 1885 และ กุสตาฟ เซเด (Gustae  zede) เมื่อ ค.ศ. 1888 คนอื่นๆ  อีกหลายคน คือ คนทำปืนชาวสวีเดนชื่อ นอร์เดนเฟลท์ (Nordenfeldt) ชาวอเมริกันชื่อ เจ.พี. ฮอลแลนด์ (J.P. Holland) ร่วมมือกันคิดสร้างและทดลองจนสำเร็จในอังกฤษ

สื่อการสอนเรือดำน้ำ สำหรับนักเรียน ป.5 เรื่องแรงและการเคลื่อนที่