การพัฒนาสื่อการสอนชุดปฏิบัติการทดลองทางฟิสิกส์เรื่องการตกอย่างอิสระ

บทคัดย่อ

หลักการตกอย่างอิสระ (Free Fall) เป็นรูปแบบลักษณะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของวัตถุต่าง ๆ ที่ ต้องมีการตกของวัตถุจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำตามแนวดิ่ง โดยเป็นผลมาจากความเร่งจากแรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งมี ค่าอ้างอิงมาตรฐานโดยประมาณ คือ 9.81 m/s2 และในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและออกแบบชุด การทดลองการตกอย่างอิสระ โดยใช้วงจรไมโครคอนโทรเลอร์ในตระกูล AVR รุ่นวงจรอาร์ดูโน่ ยูโน่ (Arduino UNO) เพื่อการประมวลผลตรวจวัดการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกแบบอิสระด้วยระบบเซ็นเซอร์ ตรวจวัดแบบอินฟาเรดและแสดงผลการตรวจวัดเป็นผลต่างของเวลาที่วัตถุใช้เคลื่อนที่ ( t) ตั้งแต่เริ่มปล่อย จากแท่นปล่อยจนกระทั้งตกถึงพื้นในกระบอกทดสอบ ซึ่งในการทดลองนี้ได้ใช้วัตถุทดสอบรูปร่างทรงกลมที่มี เส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 3.56 cm และมีมวลที่ 1 ขนาด 14.90 g (ลูกบอลไม้) และ มวลที่ 2 ขนาด 30.88 g (ลูกบิลเลียด) และมีการกำหนดระดับความสูงในการปล่อยวัตถุ 4 ระดับ ได้แก่ 0.2, 0.4, 0.6 และ 0.8 m ตามลำดับ และจากผลการทดลองได้เวลาที่วัตถุใช้ในการตกที่แปรผันตรงกับระดับความสูงที่เพิ่มมากขึ้น และ นำไปคำนวณค่าความเร่งเรื่องจากแรงโน้มถ่วงเฉลี่ย สำหรับมวลที่ 1 คือ 9.76 m/s2 โดยมีร้อยละความ คลาดเคลื่อนเท่ากับ 0.41 และค่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเฉลี่ยสำหรับมวลที่ 2 คือ 9.72 m/s2 โดยมี ร้อยละความคลาดเคลื่อนเท่ากับ 0.81