การศึกษาวิถีการตกอย่างอิสระของใบยูคาลิปตัส
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
อธิบดี การะเกด, ธัญญรัศม์ รังรองธานินทร์, ณัฐรดา มณีศรี
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
จันทร์จิรา ชัยอินทรีอาจ
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
โครงงานวิทยาศาสตร์เรื่อง การศึกษาวิถีการตกอย่างอิสระของใบยูคาลิปตัส มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเคลื่อนที่ใน 2 มิติของใบยูคาลิปตัส ในด้านของความเร็วและแรง และสร้างรูปแบบเชิงคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับวิถีการตกของใบยูคาลิปตัส ทำการทดลองโดยบันทึกวิดีโอการเคลื่อนที่การตกของใบยูคาลิปตัสด้วยกล้องจาก iPhone 14 Pro Max และนำข้อมูลที่ได้จากการทดลองมาประมวลผลในโปรแกรม Tracker v6.1.3 ทำการศึกษากราฟการเคลื่อนที่และความสัมพันธ์ของตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ ได้แก่ ความเร็วเชิงเส้น ความเร็วเชิงมุม มุมของปลายใบไม้ พลังงาน และ แรง แล้วนำมาประมวลผล ผลการทดลองพบว่าจากการทดลองปล่อยใบไม้ทั้งหมด 60 ครั้ง พบว่าใบไม้เคลื่อนที่คล้ายกราฟ Damped Sine Wave Sine wave และเคลื่อนที่อย่างไม่มีรูปแบบ โดยมีทั้งหมด 3 รูปแบบ โดยมวลเป็นตัวกำหนดให้เกิดการเคลื่อนที่ทั้งสามรูปแบบ ได้แก่ Polynomial Damped Sine Wave และ Sine Wave โดยสรุปได้ว่าวัตถุมีร้อยละที่จะเคลื่อนที่ได้ดังสมการ
S_x= Ae^(-λt) cos(ωt+ϕ) (ร้อยละ 75) และ S_y= at^2±bt±c มากที่สุด (ร้อยละ 100) และอนุพันธ์ของสมการคือ v_x (t)= -Ae^(-λt) (ωsin(ωt+ϕ)+cos(ωt+ϕ) ) โดยความเร็วสัมพัทธ์ของใบไม้จะแปรผันตรงกับมวล ใบไม้ที่มีมวลมากจะยิ่งมีความเร็วสัมพัทธ์ที่มากตามและปัจจัยที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่รูปแบบนี้ มาจากแรงที่มากระทำ พื้นที่สัมผัสของใบไม้ แรงลม และแรงยก จึงทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานและมีการเปลี่ยนพลังงานให้อยู่ในรูปอื่นด้วยการอนุรักษ์พลังงาน และยังมีแรงที่มากระทำนั้นจะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ ได้แก่ แรงโน้มถ่วงของโลก แรงต้านอากาศและแรงยก โดยมีแรงยกเป็นแรงสำคัญที่ทำให้ใบไม้มีการเคลื่อนที่แบบกลับไปกลับมา เพราะแรงยกจะเป็นแรงที่มาจากลมที่มาสัมผัสกับใบไม้ และด้วยวิถีการเคลื่อนที่ที่เปลี่ยนไปจากเดิม จะทำให้แรงยกเปลี่ยนทิศและทำให้เกิดวิถีที่แตกต่างไปจากเดิม นอกจากนี้ ความถี่ของการหมุน ซึ่งแปรผันตรงกับความเร็วของวัตถุ ก็จะมีค่าที่เพิ่มขึ้นเมื่อใบไม้มีมวลมากขึ้นตาม