1

ชอกจกรรม; “ลมและการเกดลม” ผจดท า; 1. นางฤทย เพลงวฒนา

2. นางสาวบศราศร ธนะ 3. ดร.นนทวน นนทวนช

บทคดยอ; ลมฟาอากาศถอวาเปนเรองส าคญเรองหนงทเกยวของกบชวตประจ าวน ไมวาจะเปนการเดนทาง การทองเทยว การเกษตร การประมง มลภาวะ ฯลฯ ในตางประเทศ ถอวาดานนเปนวชาหลกวชาหนงทนกเรยนตองศกษา หรอแมแตประชาชนทวไปจ าเปนตองมความรเบอ งตนและรจกวธการตดตามลมฟาอากาศ เพอใหสามารถเตรยมความพรอมและรเทาทนการเปลยนแปลงสภาพอากาศหรอภมอากาศในปจจบนหรออนาคตได

ตามธรรมชาตของการศกษาดานน จะเปนการเรยนรโดยบรณาการความรทางดานวทยาศาสตรทงฟสกส เคม หรอแมแตชววท ยา เพอมาชวยในการอธบายใหเขาใจปรากฏการณตาง ๆ ในอกมมมองหนงทรายวชาขางตนอาจยงไมเคยกลาวถง นอกจากการบรณาการความรทางดานวทยาศาสตรดงกลาวแลว ยงจ าเปนตองอาศยความรทางดานคณตศาสตร และเทคโนโลย มาชวยในการศกษาขอมลดวย

ส าหรบกจกรร มเรอง “ลมและการเกดลม ” นจะเนนแนวทางการจดการเรยนรทหลากหลาย ทงการศกษาภายใตแบบจ าลองเพอเขาใจหลกการเบองตน การศกษาจากประสบการณและขอมลจรง ซงวธการเหลานจะชวยในการพฒนาทกษะการเรยนรใหกบผเรยน ใหสามารถคดวเคราะหและเชอมโย งความรไปสการน าไปใชและการแกปญหาในชวตจรงได

2

ตวอยางกจกรรมการเรยนรท 1 เรอง ปจจยทสงผลตอความเรวลม

จดประสงคการเรยนร ทดลอง และเปรยบเทยบความแตกตางของความอณหภมของบรเวณสองบรเวณทสงผลตอการ

เคลอนทและความเรวลม

เวลา 40 นาท

วสด-อปกรณ

วสด-อปกรณ จ านวน วสด-อปกรณ จ านวน 1. น ารอน 100 ml 5. แผนใส 1 แผน 2. น าเยน 100 ml 6. ธป 1 ดอก 3. น าทอณหภมหอง 100 ml 7. ไมขดไฟ 1 กลอง 4. ขวดพลาสตกใสขนาด 1.5 ลตร 4 ใบ สอการเรยนร

วดทศน แสดงลมพดทมความเรวลมแตกตางกน

การเตรยมตวลวงหนา เตรยมขวดพลาสตก 2 ใบ ทเปนชนดเดยวกนและมขนาดเทากน โดยเจาะรดานขางขวดทง 2 ใบ ให

มขนาดเสนผานศนยกลางประมาณฝาขวด ทระยะความสง ประมาณ 2/3 ของความสงขวด

วธท ากจกรรม 1. น าขวดพลาสตก 4 ใบ มาจดเตรยม ดงน 1.1 จดเตรยมขวดใสน าซงเปนตวแทนของพนผว 2 บรเวณ ทมอณหภมแตกตางกน ดงน

ชดท 1 ใสน าอณหภมหองและน าเยน ในปรมาณทเทากน โดยระวงไมใหระดบความสงของน า

เกนรทเจาะไวขางขวด

ชดท 2 ใสน าอณหภมหองและน าทอณหภมหอง ในปรมาณทเทากน โดยระวงไมใหระดบ

ความสงของน าเกนรทเจาะไวขางขวด

3

1.2 มวนแผนใสเปนทอแลวเชอมตอระหวางขวดน า 2 ใบ ทางบรเวณรทเจาะไวขางขวด ดงรป โดยท าเชนเดยวกนกบชดการทดลองทง 2 ชด

2. ทดลองพรอมกนทงสองชดการทดลอง ดวยการจดธปและน าไปเจาะตรงกลางทอแผนใส (ระวง

ไมใหทะล ผานไปยงผนงทอ ดานลาง ) ปลอยควนธปใหเคลอนทอยในทอแผนใส สงเกตทศทาง และความเรวในการเคลอนทของควนธป และบนทกผลการสงเกตในใบบนทกกจกรรมท 1 ขอท 1-2 3. หลงจากดวดทศนซงแสดงลมทมความเรวแตกตางกน ดงภาพตวอยาง โดยวดทศนทางขวามอแสดงลมสงบ และวดทศนทางซายมอแสดงลมพดเบา ดงรป

ล

รปท 1 ลมพดเบา รปท 2 ลมสงบ

4. รวมกนอภปรายวาชดการทดลองและสถานการณใดในวดทศนใดทสอดคลองกน 5. ดวดทศนอกครงแตเปลยนเปนวดทศนแสดงลมพดแรง แลวรวมกนอภปรายวา ถาตองออกแบบ

การทดลองใหสอดคลองกบสถานการณดงกลาว ควรออกแบบการทดลองในลกษณะอยางไร และ บนทกผลการออกแบบลงในใบบนทกกจกรรมท 1 ขอท 3

6. รวมกนอภปรายเพมเตมวา ถาเพมระยะทางระหวางบรเวณสองบรเวณ (ทไดออกแบบไดขอ 6) จะสงผลอยางไรตอความเรวลม จากกนนใหออกแบบการทดลองเพอตรวจสอบ และตอบค าถามในใบบนทกกจกรรมท 1 ขอท 4

แผนใสมวนเปนทอ

4

ใบบนทกกจกรรมท 1

เรอง ปจจยทสงผลตอความเรวลม

1. จากการทดลองใหเปรยบเทยบความกดอากาศเหนอผวน าในชดการทดลองท 1 โดยเตมเครองหมาย > หรอ < ลงในชองวาง

น าอณหภมหอง น าเยน

น าอณหภมหอง มความกดอากาศ ............................ น าเยน

2. ใหวาดภาพลกศรแสดงทศทางการเคลอนทของลม ลงในรปภาพบรเวณทอแผนใส พรอมเปรยบเทยบความแตกตางของความกดอากาศและความเรวลมโดยเตมเครองหมาย > หรอ < ลงในชองวาง

ชดท 1 ชดท 2

น าอณหภมหอง น าเยน น าอณหภมหอง น าอณหภมหอง

ชดการทดลองท 1 มความแตกตางของความกดอากาศ ....................... ชดการทดลองท 2

ชดการทดลองท 1 มความเรวลม ............................ ชดการทดลองท 2

แผนใสมวนเปนทอ แผนใสมวนเปนทอ

แผนใสมวนเปนทอ

5

3. ใหระบลกษณะของน าทเลอกมาใชในการสรางแบบจ าลองการเกดลมพดแรงลงในชองวา พรอมระบทศทางการเคลอนทของลมลงในรปภาพบรเวณทอแผนใส

ลกษณะของน าทเลอกใช ..................... ......................

4. เมอเพมความยาวของแผนใสทมวนเปนทอของชดการทดลองในขอ 3 ความเรวลมจะเปลยนแปลงอยางไร ตอบ............................................................................................................................. ........................................... 5. ความเรวของลมขนกบปจจยใดบาง ตอบ............................................................................................................................. ...........................................

แผนใสมวนเปนทอ

6

ตวอยางกจกรรมการเรยนรท 2 เรอง ความแตกตางของความกดอากาศเหนอพนดนและพนน า

จดประสงคการเรยนร

1. ทดลอง และเปรยบเทยบอณหภมของเหนอพนดนและพนน าเมอมการเพมและลดพลงงาน ความรอน

2. อธบายการเกดลมทเปนผลมาจากความแตกตางของความกดอากาศเหนอพนดนและพนน า

เวลา 40 นาท วสด-อปกรณ

วสด-อปกรณ จ านวน วสด-อปกรณ จ านวน

1.น ารอน 2 ลตร 6.แผนใส 1 แผน 2.เทอรมอมเตอร 2 อน 7.ธป 1 ดอก 3.ถาด 1 ใบ 8.ไมขดไฟ 1 กลอง 4.บกเกอรขนาด500 ml 2 ใบ 9.ขวดพลาสตกใสขนาด 2 ลตร 2 ใบ 5.ทราย 200 กรม 10.น าทอณหภมหอง 200 ml สอการเรยนร

วดทศน เรองลมทะเล การเตรยมตวลวงหนา

เตรยมขวดพลาสตก 2 ใบ ทเปนชนดเดยวกนและมขนาดเทากน โดยตดปากขวดและกนขวดออก พรอมเจาะรดานขางขวดทง2 ขวด ใหมขนาด เสนผานศนยกลางประมาณ ฝาขวด ทระยะความสง ประมาณ 2/3 ของความสงขวด วธท ากจกรรม

1. น าทราย 200 กรม และน า ปรมาตร 200 ml ใสบกเกอร อยางละ 1 ใบ 2. เชอมตอขวดพลาสตกใส 2 ใบ ดวยทอทท าจากแผนใส พรอมตดเทอรมอมเตอรใหอยสงจากพนผว

ทรายและน าในระยะทางเทากน (ประมาณ 10 เซนตเมตร) 3. น าขวดพลาสตกทประกอบแลวจากขอ 2 ใสลงในบกเกอรทรายและน า แลวยกตงในถาด ดงรป

บนทกอณหภมอากาศเหนอพนผวเรมตนของทงทรายและน า

7

4. เทน ารอนลงในถาดใหไมเกนระดบผวหนาของทรายและน าในบกเกอร สงเกตและเปรยบเทยบการเปลยนแปลงอณหภมอากาศเหนอผวทรายและน า ประมาณ 5 นาท

5. จดธปและน าธปไปเจาะตรงกลางทอแผนใส (โดยระวงไมใหทะลดานลาง ) ปลอยควนธปใหเคลอนทอยในทอแผนใส สงเกตทศทางการเคลอนทของควนธป

6. หลงจากปฏบตในขอ 5 ใหยกชดบ กเกอรทงชดออกจาก ถาดน ารอน มาตงบนพนโตะ สงเกตและเปรยบเทยบการเปลยนแปลงอณหภมอากาศเหนอพนผวทรายและน า ประมาณ 5 นาท

7. จดธปและน าธปไปเจาะตรงกลางทอแผนใส (โดยระวงไมใหทะลดานลาง ) ปลอยควนธปใหเคลอนทอยในทอแผนใส สงเกตทศทางการเคลอนทของควนธป

** ขอเสนอแนะเพมเตม 1. ควรตรวจสอบเทอรมอมเตอรใหอยในสภาพพรอมใชงาน เชน อณหภมทวดไดใกลเคยง

กนหรอไม อตราเรวในการเปลยนแปลงอณหภมใกลเคยงกนหรอไม 2. ควรจดใหกระเปาะเทอรมอมเตอรอยใกลพนผวของน าและทราย เพอทจะสามารถ

สงเกตเหนความแตกตางของอณหภมชดเจน

3. การตงชดการทดลอง ควรหาสถานททไมมลมจากภายนอกมารบกวน

4. ไมควรปรบระดบทอพลาสตกทเชอมระหวางภาชนะทใสดนและน า ใหอยสงจนเกนไป

เพราะอณหภมของอากาศของทงสองบรเวณอาจไมแตกตางกนมากนก จะสงผลตอการ

สงเกตการเคลอนทของอากาศ

ทราย น า ถาด

ทราย น า

8

ใบบนทกกจกรรมท 2 เรอง ความแตกตางของความกดอากาศเหนอพนดนและพนน า

1. ใหวาดภาพลกศรแสดงทศทางการเคลอนทของลม ลงในรปภาพบรเวณทอแผนใส

เพมพลงงานความรอน ลดพลงงานความรอน 2. ดนและน าดดกลนและคายพลงงานแตกตางกนอยางไร ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………

ทราย น า ทราย น า ถาด

9

แบบฝกหดท 1

จากภาพ ใหระบวาในชวงเวลาทแตกตางกน บรเวณใดในภาพทก าหนด มความกดอากาศสงหรอความกดอากาศต าเมอเปรยบเทยบกนสองบรเวณ โดยใหเตมอกษร H ลงในชอง สเหลยมทแสดงบรเวณทมความกดอากาศสงกวา และเตมอกษร L ลงในชองวาง ทแสดงบรเวณทมความกดอากาศต ากวา พรอมระบชอลมลงในชองวาง และวาดลกศรแสดงทศทางของลมแตละชนด

ขอ 1

ชอลม...................................................................... ชอลม...................................................................... ขอ 2

ชอลม...................................................................... ชอลม......................................................................

10

ภาพ แสดงการโคจรรอบดวงอาทตย ณ ต าแหนงหนง

ขอ 3

ชอลม.................................................................

ชอลม......................................................................

ภาพ แสดงการโคจรรอบดวงอาทตย ณ ต าแหนงหนง

11

แบบฝกหดท 2 กราฟแสดงความสมพนธระหวางการแผรงสของพนผวโลกกบอณหภมทเปลยนแปลงไปในแตละชวงเวลา ภายใน 1 วน

ขอ 1 จากกราฟ ชวงเวลาใดของวนทมอณหภมอากาศสงสด ตอบ……………………………………………………………………………………………………

ภาพแสดงต าแหนงของดวงอาทตยทเปลยนไปตามฤดกาล

ขอ 2 จากแผนภาพ ใน 1 ป ดวงอาทตยจะขนตกในลกษณะเหมอนกนหรอไม อยางไร ตอบ…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

12

สมประสทธการสะทอน (albedo) เปนอตราสวนของปรมาณรงสทพนผวโลกสะทอนออก กบ ปรมาณรงสทงหมดทตกกระทบ

ภาพ แสดงคาสมประสทธการสะทอนของแสงของพนผวโลก

ขอ 3 จากภาพ ใหยกตวอยางคาสมประสทธการสะทอนของแสงของพนผวมา 1 ตวอยาง พรอมแปลความหมาย ตอบ…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… สถานการณ นาย A ไดรบมรดกเปนทดนแปลงหนง โดยนาย A ตองการออกแบบบรเวณบานเพอชวยลดอณหภมของอากาศ และลดการใชเครองปรบอากาศ โดยเฉพาะในชวงฤดรอน ซงอาศยหลกการทางวทยาศาสตรเกยวกบทศทางลมและแสงแดด

โดยนาย A มแนวคดในการออกแบบเบองตนตอไปน 1. ชองเปดของบานควรหนทางทศใด 2. ลกษณะพนผวหรอสงแวดลอมรอบตวบานควรเปนอยางไร 3. รวบานควรมลกษณะอยางไร 4. ทตงของสระน าควรอยทางทศใด

ขอ 4 จากสถานการณขางตน ผเรยนจะชวยนาย A ออกแบบบรเวณบานไดอยางไรบาง

13

กระบวนการออกแบบเชงวศวกรรม 1. การระบปญหา

.....................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... 2. แนวคดทเกยวของ

.....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... 3. การวางแผนและการพฒนา

..........................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................... .......

....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... 4. การทดสอบและการประเมนผล

..........................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................... ...........

....................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... 5. การน าเสนอผลลพธ

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... หมายเหต ใหน าเสนอผลงาน ในประเดนตอไปน

- ภาพแสดงแบบจ าลองบรเวณบานตามทออกแบบ พรอมแนวคดในการออกแบบ - ทศทางการหมนเวยนของลมภายในบรเวณบาน

14

ปจจยทสงผลตออณหภมของอากาศ

1. ทศทางลม ความจรงแลวลมจะมาจากทกทศทางขนอยกบสภาพพนทของแตละบรเวณ เชน ตดภเขา แมน า หรออาคารสง ซงจะสงผลตอความเรวและทศทางลม แตในทก ๆ ป ลมจะพดประจ าอย 2 ทศทาง คอ

- ชวงเดอนกมภาพนธ – กนยายน ลมประจ าอยทางทศตะวนตกเฉยงใตและทศใต - ชวงเดอนตลาคม – มกราคม ลมประจ าอยทางทศตะวนออกเฉยงเหนอและทศเหนอ

2. กระบวนการเปลยนแปลงอณหภมของอากาศใน 1 วน

อณหภมสงสดของอากาศในแตละวนนนเกดขนเมอ พลงงานความรอนทบรรยากาศไดรบจากการดดกลนรงสจากดวงอาทตยและพลงงานความรอนทพนผวโลกแผรงสออกมามคาเทากน สวนอณหภมต าสดของแตละวนเกดเมอ พลงงานความรอนทพนผวโลกแผรงสออกมามคาลดลงเทากบพลงงานความรอนทบรรยากาศเรมดดกลนร งสจากดวงอาทตยในชวงเชาของวนใหม

นอกจากน อณหภม อากาศ อาจมแนวโนมเพมหรอลดลงเนองจากปจจยตาง ๆ เชน ปรมาณเมฆบน ทองฟา แนวปะทะอากาศ 3. การขน-ตกของดวงอาทตย การขน-ตกของดวงอาทตยมผลตอความรอนโดยตรง แตละวนแสงแดดตอนเชาเรมจากทางทศตะวนออก และเปลยนทศทางไปทางทศตะวนตกในชวงบายถงเยน โดยแสงแดดจะเอยงออมไปทางทศเหนอหรอใตขนกบฤดกาล เชน ชวงเดอนพฤษภาคม – สงหาคม แสงแดดจะออมไปทางทศเหนอ และชวงเดอนมกราคม – เมษายน และเดอนกนยายน – ธนวาคม จะออมไปทางทศใต

ภาพท 2 ภาพแสดงการขนตกของดวงอาทตยในชวงเดอนตาง ๆ

ภาพท 1 กราฟแสดงความสมพนธระหวางการแผรงสของพนผวโลกกบอณหภมทเปลยนแปลงไปในแตละชวงเวลา ภายใน 1 วน

15

4. ลกษณะของพนผวโลก 4.1 พนดนและพนน า พนดนจะดดกลนและคายความรอนไดดกวาพนน า ท าใหในเวลา

กลางวนอณหภมพนดนมอณหภมสงขนเรวกวาพนน า สวนในเวลากลางคนพนดนจะคายความรอนไดเรวท าใหอณหภมลดลงเรวกวาพนน า

4.2 ลกษณะของพนผว บางบรเวณอาจปกคลมตนไม บางบรเวณเปนพนถนน บางบรเวณดนมสแตกตางกน หรอพนน าบางบรเวณมความโปรงใสไมเทากน ทงหมดลวนสงผลตอสมประสทธการสะทอนของแสง

ภาพท 3 แสดงคาสมประสทธการสะทอนของแสงของพนผวโลก

สมประสทธการสะทอน (albedo) เปนอตราสวนของปรมาณรงสทพนผวโลกสะทอนออก กบ ปรมาณรงสทงหมดทตกกระทบ จะแสดงดวย ตวเลขทศนยม ระหวาง 0 – 1 เชน ถาสมประสทธการสะทอน เปน 30% หมายความวา พนผวนนสะทอนแสงออกไป 30% โดยดดกลนแสงไว 70 %