การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการหยุดยั้งการเคลื่อนที่ของวัตถุในทางทราย
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
สิริกร เหล่าสกุลไทย, จิราพัชร สินสวัสดิ์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
รวิวรรณ กองมาศ, มาฆภูมิ ชุมพลวงศ์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
โครงงานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาขนาดของทราย ความสูงจากระดับอ้างอิง และความลาดเอียงของพื้นเอียง ที่ส่งผลต่อการหยุดยั้งการเคลื่อนที่ของวัตถุทรงกระบอกตันในทางทราย โดยแบ่งการทดลองออกเป็น 3 การทดลอง ในการทดลองที่ 1 ศึกษาขนาดของทรายต่อความสามารถในการการหยุดยั้ง โดยศึกษาทราย 4 ขนาดได้แก่ ทรายขนาดที่ 1 (0.155±0.145), ทรายขนาดที่ 2 (0.605±0.295), ทรายขนาดที่ 3 (1.455±0.545) และทรายขนาดที่ 4 (2.605±0.595) กับวัตถุทรงกระบอกตัน ในการทดลองที่ 2 ศึกษาความสูงจากระดับอ้างอิงที่ 20, 30, 40 เซนติเมตร ตามลำดับกับวัตถุทรงกระบอกตัน ในการทดลองที่ 3 ศึกษาความลาดเอียงของพื้นเอียงที่ทำมุมกับแนวระนาบ 24.12 องศา, 27.20 องศา, 28.26 องศา และในการเก็บผลการทดลองได้มีการทำการทดลองซ้ำ 10 รอบ โดยสังเกตการเคลื่อนที่ของวัตถุทรงกระบอกตันบนแผ่นอะคริลิกมาถึงทางทรายและบันทึกวิดีโอ และวิเคราะห์ผลการทดลองโดยใช้โปรแกรม Tracker รวมถึงการทำกราฟเพื่อให้เห็นถึงแนวโน้มในโปรแกรม Excel และคำนวณพลังงานการเคลื่อนที่ของวัตถุ
จากสมการ W_{obj}=W_{kin}+W_{rot} และงานต้านการเคลื่อนที่ จากสมการ
W_D=frac{1}{2}C_dAQs_1({V_0}^2+gh)
ผลการทดลอง จากการทดลองที่ 1 ศึกษาขนาดของทราย พบว่าขนาดของทรายที่ 1 (0.155±0.145) กับวัตถุทรงกระบอกตัน มีระยะทางการเคลื่อนที่ไปได้สั้นที่สุด ส่งผลทำให้เกิดการหยุดยั้งดีที่สุด เพราะทรายที่มีขนาดเล็กมีผลรวมของช่องว่างระหว่างเม็ดทรายมากกว่าทรายขนาดใหญ่ และเมื่อมีผลรวมของช่องว่างระหว่างเม็ดทรายมาก ส่งผลให้วัตถุสามารถจมลงไปได้มาก ดังนั้นวัตถุจึงหยุดเร็ว ทำให้เคลื่อนที่ได้ระยะทางสั้น ผลการทดลองจากการทดลองที่ 2 ศึกษาความสูงจากระดับอ้างอิง พบว่าที่ระดับความสูง 20 เซนติเมตร จากระดับอ้างอิง กับวัตถุทรงกระบอกตัน มีระยะทางการเคลื่อนที่ไปได้สั้นที่สุด ส่งผลให้เกิดการหยุดยั้งดีที่สุด เพราะความสูงที่น้อยส่งผลให้ความเร็วต้นน้อย ทำให้ระยะทางการเคลื่อนที่สั้นกว่า และระยะทางการเคลื่อนที่จะขึ้นอยู่กับความเร็วต้น รวมถึงการกระจายพลังงานจลน์ของพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่ และผลการทดลองที่ 3 ศึกษาความลาดเอียงของพื้นเอียงที่ทำมุมกับแนวระนาบ พบว่า มุมที่ทำกับแนวระนาบที่ 24.12 องศา เกิดการหยุดยั้งได้ดีที่สุด เพราะความชันที่มาก ส่งผลทำให้วัตถุทรงกระบอกตันหยุดการเคลื่อนที่ได้ดี