วอร์เทกซ์วงแหวน
Ring Vortex

บทนำ

Ring vortex หรือ วอร์เทกซ์วงแหวน เป็นปรากฎการณ์ธรรมชาติอย่างหนึ่ง ที่มีส่วนคล้ายคลึงกับพายุหมุน แต่แทนที่แกนกลางจะเป็นแนวตรง กลับเป็นวงกลมแทน ในการระเบิดของภูเขาไฟบางครั้ง ก้อนอากาศจะถูกอัดกระเด็นออกมาด้วยความแรง เมื่อวิ่งผ่านควัน ก็จะม้วนรวมควันเข้าไปในต้วด้วย จีงเรียกว่า smoke ring vortex

อุปกรณ์จำลองการเกิด smoke vortex ring นี้ ทำขึ้นง่ายๆ จากกล่องกระดาษ เจาะรูกลมด้านหน้า และเปลี่ยนฝาหลังให้มีการยืดหยุ่นได้ เมื่อบรรจุควันเข้าไปในกล่อง เช่น ควันธูป แล้วเคาะเบาๆ ที่ด้านหลัง จะปรากฎ smoke ring vortex ออกมาจากด้านหน้ากล่อง

น้องๆ สามารถเล่นสนุก เรียนสนุก กับ ring vortex ได้หลายอย่าง อาทิ ยิงขึ้นที่สูง, ยิงดับเปลวเทียน, เป็นต้น

ทำแล้ว สำเร็จหรือไม่สำเร็จ เขียนมาบอกกันบ้างนะครับ ถ้ามีรูปสวยๆ มาแบ่งกันดูบ้าง ก็ยิ่งดีครับ


การค้นคว้าวิจัยเรื่องวอร์เทกซ์วงแหวน

ที่แรกบน web ที่ผู้สนใจเรื่องวอร์เทกซ์ และ วอร์เทกซ์วงแหวน พลาดชมไม่ได้ทีเดียว คือ web ของ T.T.Lim คุณ Lim จบปริญญาเอกจาก University of Melbourne ออสเตรเลีย แล้วมาทำวิจัยเรื่องวอร์เทกซ์อยู่ที่ Fluid Mechanics Division, Department of Mechanical Engineering ของ National University of Singapore (NUS) บนหน้า web นี้ จะมีภาพและวีดีโอที่น่าตื่นตาตื่นใจมาก เช่น การชนกันของวอร์เทกซ์วงแหวน, การทะลุและกระโดดของวอร์เทกซ์วงแหวน, และภาพของวอร์เทกซ์อื่นๆ

บน web ของ woodrow.org มีภาพการทดลองวอร์เทกซ์วงแหวน แสดงให้เห็นว่า ขนาดของวงแหวนจะใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ตามระยะทางที่มันเคลื่อนที่ไป

รายละเอียดของวอร์เทกซ์วงแหวน หาอ่านได้บน Wikipedia เช่นกันครับ จะเห็นภาพกราฟฟิคที่แสดงให้เห็นความเกี่ยวข้องของเฮลิคอปเตอร์ กับวอร์เทกซ์วงแหวน ด้วยครับ

ยังมีงานวิจัยของประเทศอื่นๆ อีกนะครับ เช่น ที่ประเทศญี่ปุ่น ลองใช้ google หาดูได้ครับ ใช้ keyword ว่า ring, vortex, research

ขอขอบคุณคุณครู, ผู้ปกครอง และ นักเรียน ที่ให้ความสนใจกิจกรรมปืนใหญ่วอร์เทกซ์วงแหวน ณ บูธของ สทอภ. ในงานมหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ประจำปี 2552 ณ อิมแพค เมืองทองธานี ครับ

เชิญชมภาพในงานฯ ครับ




วอร์เทกซ์วงแหวน แค่วงแหวนหลอกเด็ก หรือเทคโนโลยีอนาคต ?
ผู้อ่านบางท่านที่มีโอกาสไปเที่ยว งานสัปดาห์วิทยาศาสตร์ 3-4 ปีที่ผ่านมา อาจได้เห็นควันรูปคล้ายขนมโดนัทหลายลูก วิ่งออกไปหลายทิศทาง เร็วบ้างช้าบ้าง ทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ บางลูกชนกันแล้วสลายตัวไป ในขณะที่บางลูกโดนชนแล้วเบี้ยวไปมา ดูแล้วน่าสนุกยิ่งนัก

ปรากฏการณ์ที่เห็นนั้น เป็นการจำลองการเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติอย่างหนึ่งที่หาดูได้ยากยิ่ง เรียกว่า "ควันวอร์เทกซ์วงแหวน" หรือ "Smoked Ring Vortex" นั่นเอง ที่ว่าหาดูได้ยาก ก็เพราะเจ้าวอร์เทกซ์วงแหวนนี้ เคยเกิดขึ้นในช่วงการระเบิดของภูเขาไฟ ในช่วงที่สภาวะอำนวย การระเบิดจะกระแทกก้อนอากาศให้หลุดกระเด็นออกมาด้วยความเร็ว ก้อนอากาศที่ว่านี้เมื่อเกิดในบริเวณที่มีควัน ก็จะม้วนรวมเอาควันให้เคลื่อนที่ไปด้วยกัน ในลักษณะที่เสถียรที่สุด ซึ่งก็คือรูปแบบของวงแหวนนั่นเอง

ทำไมต้องเป็นรูปวงแหวนด้วย ? ทำไมไม่เป็นรูปอื่นๆ บ้าง เช่น ก้อนกลม หรือ สี่เหลี่ยมลูกบาศก์ สาเหตุก็เพราะว่าเมื่อก้อนอากาศเดินทางผ่านอากาศ มวลอากาศที่อยู่ด้านในก้อน จะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่ามวลอากาศที่อยู่รอบนอกของก้อนอากาศ เนื่องจากแรงเสียดทานระหว่างผิวด้านนอกกับอากาศรอบๆ ที่มันเคลื่อนตัวผ่าน เมื่อมวลอากาศตรงกลางเคลื่อนที่ทะลุผ่านออกไป ก็จะถูกม้วนกลับออกทางด้านผิวนอก แล้วกลับเข้ามายังด้านท้ายอีก จนในที่สุดกลายเป็นรูปวงแหวนอย่างที่เราเห็นกัน ภาพการเกิดวอร์เทกซ์วงแหวนจากภูเขาไฟ Etna ดูได้ที่ web ของ BBC และ ที่ web ของ ceticismoaberto

วอร์เทกซ์วงแหวนนี้ เกิดได้ทั้งในอากาศ และในของไหลอื่น เช่น น้ำ โดยเมื่อเกิดวงแหวนของอากาศในน้ำ จะเรียกว่า บับเบิ้ลริง (Bubble Ring) หากสนใจดูภาพสวยๆ ของบับเบิ้ลริง เข้าไปดูได้ที่ web ของ BubbleRings หรือจะชมวีดีโอคลิปวิธีการทำบับเบิ้บริง ที่หนุ่มคนหนึ่ง เป่าอากาศจากปากที่ก้นสระว่ายน้ำ ได้ที่ web ของ cre.ations.net

web ของ earthtrust.org รายงานว่าปลาโลมาสามารถสร้างบับเบิ้ลริงได้ จริงหรือเท็จคงต้องพิจารณากันเองครับ เข้าไปอ่านได้ที่ web ของ earthtrust.org

การ(บังเอิญ)เกิด smoke ring vortex ในประเทศไทย

ในประเทศไทยเอง ก็เคยเกิดปรากฏการณ์วอร์เทกซ์วงแหวนขึ้นนะครับ มีคนเห็นหลายคนและถ่ายภาพไว้ด้วย... หนังสือพิมพ์ข่าวสด วันพุธที่ 29 ตุลาคม 2546 ลงข่าวการเกิดควันวอร์เทกซ์วงแหวน ในระหว่างการถ่ายทำละครโทรทัศน์ "สายโลหิต" เมื่อครั้งไปถ่ายทำที่ อ.สังขละบุรี จ.กาญจนบุรี ซึ่งเป็นฉากการยิงต่อสู้ด้วยปืนใหญ่ระหว่างทัพไทย กับทัพศัตรู ผลจากการระเบิดของถุงน้ำมันที่ซ่อนไว้ในหลุม ทำให้เกิดควันวอร์เทกซ์วงแหวนสีดำขึ้น เนื่องจากเป็นวันที่ไม่มีลม วงแหวนสีดำดังกล่าวจึงค่อยๆ ลอยขึ้นบนอากาศได้เป็น เวลานาน ให้ผู้คนในกองถ่ายได้ตกตะลึงกันถ้วนหน้า

ข่าววอร์เทกซ์วงแหวนบน นสพ.ข่าวสด Black Smoke Ring Vortex
ขอขอบคุณไทยทีวีสีช่อง 3 และบางกอกการละคอน ที่ให้ความอนุเคราะห์รูป เพื่อเป็นวิทยาทาน

การประยุกต์ใช้วอร์เทกซ์วงแหวน

ป้ายโฆษณาของบุหรี่ยี่ห้อ Camel

ป้ายโฆษณาของบุหรี่ตราอูฐ ที่ ไทม์แสควร์

การประชาสัมพันธ์บุหรี่ ที่นับว่านานที่สุดและมีชื่อเสียงที่สุด คงจะไม่พ้นป้ายโฆษณาของบุหรี่ยี่ห้อ Camel เป็นแน่แท้ ในช่วงประมาณ ปี ค.ศ.1941-1965 มีการติดตั้งเครื่องสร้างควันวอร์เทกซ์วงแหวนด้านหลังป้ายโฆษณาบุหรี่ขนาดใหญ่ของ Camel ที่ ไทม์แสควร์ มุมถนนบรอดเวย์ กับถนนสายที่ 44 เมื่อมองจากด้านหน้าจะเป็นภาพของคนสูบบุหรี่ พ่นควันบุหรี่รูปวงแหวน ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 ฟุต ออกมาอย่างต่อเนื่อง

พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ ในต่างประเทศหลายแห่ง จะมีอุปกรณ์สร้างควันวอร์เทกซ์วงแหวน ไว้ให้เด็กๆ และผู้เข้าชมลองเล่น ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ได้รับความนิยมมาก เนื่องจากเป็นปรากฏการณ์ที่ ดูสวยงาม และเล่นได้ง่าย ตัวอย่างเช่น Nagoya City Science Museum, ที่ National History Museum ประเทศอังกฤษ และที่ 21c Museum

บริษัทของเล่น เล็งเห็นกำไรจากเทคโนโลยีนี้ ได้ผลิตของเล่นออกมาจำหน่ายแล้ว ได้แก่ Airzooka (หรือ Air Bazooka) ของบริษัท Can You Imagine และ Zero Blaster ของ บริษัท Zero Toys Airzooka เป็นปืนวอร์เทกซ์ขนาดใหญ่ ที่สามารถเป่าเทียนให้ดับอย่างแม่นยำได้ในระยะ 6 เมตร และยิงได้ไกลถึง 20 เมตร ในขณะที่ Zero Blaster เป่าควันวอร์เทกซ์วงแหวนออกมาเบาๆ ได้อย่างต่อเนื่อง
airzooka

Airzooka ของบริษัท Can You Imagine

ทางด้านการทหาร มี รายงานการพัฒนาปืนวอร์เทกซ์วงแหวน (Vortex Ring Gun) วอร์เทกซ์วงแหวนที่ยิงจากปืนดังกล่าวจะสามารถล้มหุ่นคนน้ำหนัก 75 กิโลกรัม จากระยะ 10 เมตร ส่วนปืนสำหรับใช้ทางการทหารจริง จะต้องสามารถใช้งานได้จากระยะ 20 เมตร ปืนที่ติดตั้งเทคโนโลยีวอร์เทกซ์วงแหวน จะเป็นปืนที่สามารถสลับใช้ ทั้งอาวุธที่ฆ่าคน (เช่น ลูกกระสุน หรือ ระเบิด) กับอาวุธที่ไม่ฆ่าคน (วอร์เทกซ์วงแหวน) ปืนดังกล่าวจะส่งแรงกระแทกที่มีความถี่ 10 ครั้งต่อวินาที ซึ่งสร้างผลกระแทกสูงสุดกับร่างกายของมนุษย์

นอกจากด้านการทหาร ฝรั่งยังวาดฝันที่จะประยุกต์ใช้วอร์เทกซ์วงแหวนในด้านอื่นๆ อีกด้วย ทั้งในด้านการรักษาความสงบเรียบร้อย, การดับเพลิง, และ การรักษาคนไข้

ด้านการทหาร วอร์เทกซ์วงแหวนสามารถนำแกสน้ำตา คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำมัน-อากาศ ไปยังเป้าหมายทางการทหาร

ตำรวจอาจยิงปืนวอร์เทกซ์วงแหวนเพื่อนำคาร์บอนไดออกไซด์ไปยังรถของคนร้ายที่แล่นอยู่ ทำให้รถเกิดปัญหาเครื่องยนต์ ทำให้รถหยุดหรือชะลอความเร็วลง

ตำรวจดับเพลิงยิงวอร์เทกซ์วงแหวนบรรจุฮาลอน หรือคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อดับไฟในพื้นที่ที่เข้าไปได้ยาก

แพทย์ใช้วอร์เทกซ์วงแหวนบรรจุละอองยาให้ผู้ป่วย ...
zeroblaster

Zero Blaster ของ บริษัท Zero Toys

ผู้อ่านลองคิดเล่นๆ ดูก็ได้นะครับ ว่าเทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ในด้านอะไรได้อีกบ้าง

อนาคตจะเป็นอย่างไร ? ...

ความรู้เรื่องวอร์เทกซ์วงแหวนยังคงมีให้ศึกษากันต่อไปอีกมากมาย ก่อนที่เราจะสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในเรื่องจริงจังได้นั้น เราคงต้องเข้าใจวอร์เทกซ์วงแหวนในระดับพื้นฐานก่อน ถ้างั้น...ใครมีกาละมังก้นรั่ว หรือ ถังน้ำก้นทะลุ รีบไปฉวยมาทำปืนใหญ่วอร์เทกซ์วงแหวนเล่นกันดีกว่านะ

การทำปืนเล็กควันวอร์เทกซ์วงแหวน ธูป
ก่อนอื่น หาธูป ก่อนครับ
ถุง
ถุงพลาสติก : หาที่มีอยู่ในบ้านแหละครับ ถ้าหาขนาดที่ใกล้เคียงกับขนาดของกล่องใส่ทิชชูไม่ได้ ใช้ขนาดที่ใหญ่กว่านิดหน่อยก็ได้ครับ แกะเอาฐานของกล่องพลาสติกใส่ทิชชูม้วนออก
กล่องทิชชู
กล่องพลาสติกใส่ทิชชูม้วน : จะลองหาอันเก่าๆ ที่ไม่ใช้แล้ว ที่วางอยู่ในบ้าน หรือจะซื้อใหม่ก็ไม่แพงครับ ช่องวงกลมตรงกลางควรมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณครึ่งหนึ่งของเส้นผ่าศูนย์กลางของกล่องฯ
ถุงสำหรับทำปีืนวอร์เทกซ์
ใช้กรรไกรตัดถุงพลาสติกให้เรียบ
ปืนวอร์เทกซ์
สวมถุงพลาสติกเข้ากับกล่องทิชชูด้านฐาน (ที่มีช่องเปิดขนาดใหญ่) ใช้หนังสติ๊กรัดถุงกับกล่องทิชชู : ใช้แบบที่เป็นเส้นแบนๆ จะรัดดีกว่านิดหน่อยครับ
ปืนวอร์เทกซ์
ด้านหลังจะดูเป็นแบบนี้ครับ
ปืนวอร์เทกซ์
จุดธูปหลายๆ ดอก แล้วยื่นเข้าไปในปืนฯ รอให้ควันเต็ม
ปืนวอร์เทกซ์
ใช้มือข้างหนึ่งถือปืนฯ ไว้ แล้วใช้มืออีกข้างดึงถุงพลาสติกให้พองออกมากที่สุด จุดธูป 4-5 ดอก ให้มีแต่ควันนะครับ ไม่เอาเปลวไฟ ใส่ปลายธูป เข้าไปในปากด้านเล็กของปืนฯ ระวังอย่าให้ปลายธูปชนกับถุงพลาสติก เดี๋ยวเป็นรูครับ รอสัก 15 วินาที หรือจนกว่าควันธูปจะเต็มกล่องฯ แล้วดึงธูปออก ใช้มือข้างหนึ่งถือปืนฯ แล้วใช้มืออีกข้างตบที่ถุงพลาสติกเบาๆ จะเห็นควันวอร์เทกซ์วงแหวนพุ่งออกมา
ข้อสังเกตุของวอร์เทกซ์วงแหวน
  1. วอร์เทกซ์วงแหวนเกิดได้ดีกว่า เมื่อใช้การเคาะ ไม่ใช่การผลักหรือกด
  2. ควันที่ใช้ จะเป็นควันอะไรก็ได้ เช่น ไอน้ำจากเครื่องทำหมอก, ควันธูป, ไอของน้ำแข็งแห้ง, ควันจากเครื่องทำควัน แต่ละอย่างจะมีข้อดีข้อเสียต่างกันออกไป
  3. เมื่อวอร์เทกซ์วงแหวนเคลื่อนที่ไป จะสูญเสียพลังงานให้กับสภาพแวดล้อม ทำให้มีแรงยึดเหนี่ยวน้อยลง ส่งผลให้วงแหวนมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ
  4. เราจะเห็นควันวอร์เทกซ์ได้ดีขึ้น ถ้าเรายิงเข้าหาแหล่งกำเนิดแสง เช่น หลอดไฟฟ้า
  5. วอร์เทกซ์วงแหวนไม่ชอบลมครับ หาที่เล่นที่อับลม จะทำให้ยิงไปได้ไกลมากๆ

ทดลองทำอะไรดี?

  1. ไม่ต้องใส่ควันในปืน ทดลองยิงใส่เพื่อน ถามว่ารู้สึกอย่างไร? บอกลักษณะของก้อนอากาศที่มากระทบได้ไหม?
  2. ใส่ควันในปืน แล้วทดลองยิงอีกครั้ง สังเกตุรูปร่าง และลักษณะการหมุนวนของวอร์เทกซ์ เปรียบเทียบการสังเกตุกับสิ่งที่อ่านมาแล้ว
  3. ใส่ควันในปืน ทดลองยิงใส่เทียนที่จุดไฟ เมื่อวอร์เทกซ์วิ่งผ่านเปลวเทียน จะทำให้เปลวเทียนดับ ลองหาเหตุผลว่าทำไมเทียนถึงดับ?
  4. ทดลองใช้ควันชนิดต่างๆ แล้วสังเกตุความแตกต่าง

ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
อุปกรณ์ที่ใช้ประดิษฐ์ ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
  1. กล่องกระดาษเปล่า หรือ แผ่นพลาสติกลูกฟูก / ฟิวเจอร์บอร์ด (ถ้าต้องการตัดกล่องเอง)
  2. ผ้าใบพลาสติกเคลือบ 2 หน้า, สำหรับผ้าใบ หน้ากว้าง 72 นิ้ว ราคาประมาณ 47 บาท/เมตร หรือจะใช้ถุงปุ๋ย หรือ ถุงขยะแบบหนา ก็น่าจะได้เช่นกัน
  3. เทปสันปก , สำหรับเทป หน้ากว้าง 1.5 นิ้ว ยาว 18 หลา ราคาประมาณ 95 บาท เทปอื่นๆ ก็ใช้ได้ครับ
  4. อุปกรณ์อื่นๆ เช่น มีดคัตเตอร์ , กรรไกร , ไม้บรรทัด เป็นต้น
  5. อุปกรณ์ทำควัน : สำหรับตัวนี้ มีทางเลือกให้หลายอย่างด้วยกัน
    • ง่ายที่สุด คงจะเป็นควันธูป เลือกซื้อยี่ห้อที่มีควันมากๆ สักหน่อยนะครับ จุดทีละ 10-15 ดอก แหย่เข้าไปใน ring vortex cannon สัก 10 วินาที ก็ใช้การได้แล้ว ถ้าต้องการควันที่หนา ก็แหย่ทิ้งไว้นานหน่อยครับ
    • ถ้าเป็น ring vortex cannon แบบที่ใช้กาละมังทำ ก็สามารถใช้เครื่องทำหมอกที่ขายที่ตลาดนัดจตุจักร รุ่นราคาถูกที่สุด ประมาณ 550 บาทครับ ค่อนข้างจะปลอดภัย เพราะมีหม้อแปลงไฟด้วย แค่เสียบปลั๊ก เติมน้ำให้ท่วมเครื่องสักหน่อย ก็ใช้ได้แล้ว ถ้าควันไอน้ำน้อยไป จะลงทุนซื้อหลายเครื่อง ก็ไม่ผิดกติกาครับ
    • ที่แพงขึ้นมาอีกขั้นหนึ่ง ก็คงจะเป็นเครื่องทำควัน ที่ใช้ในดิสโก้เธค หรือ ตามงานคอนเสิร์ท ต้องใส่น้ำยาทำควัน เสียบปลั๊ก เปิดเครื่องให้อุ่นสัก 10 นาที หลังจากนั้น แค่กดปุ่ม ก็ได้ควันหนาสีขาว มาใช้กับปืนใหญ่แล้ว แหล่งซื้อแหล่งหนึ่ง คือแถวบ้านหม้อ ถ้าเป็นตัวที่ทำในจีน ราคาประมาณ 6,400 บาท/ตัว ครับ
ขั้นตอนการประดิษฐ์ ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
ที่จริงแล้ว ขั้นตอนก็ไม่มีอะไรมากมายครับ
  1. หากล่องกระดาษมาสัก 1 ใบ เล็กใหญ่ แล้วแต่ชอบ
  2. เจาะรูวงกลม 1 วง ด้านหน้ากล่อง (ด้านที่มีพื้นที่มากที่สุด) เริ่มต้น ลองใช้ เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 40-50% ของความกว้าง
  3. ตัดฝากล่องด้านตรงข้ามออก
  4. ใช้กรรไกร หรือ มีดคัตเตอร์ ตัดฝากล่องที่ตัดออกมาแล้ว ให้มีขนาดเล็กลง ประมาณด้านละ 1 นิ้ว
  5. ตัดผ้าใบพลาสติก หรือ ถุงขยะ แบบหนา ให้เป็นแผ่นยาว กว้าง 4 นิ้ว ให้ยาวพอที่จะขึงตลอดความยาวเส้นรอบรูปของกล่องได้
  6. ใช้เทปกาว ยึดผ้าใบพลาสติก หรือ ถุงขยะ ด้านหนึ่งติดกับขอบกล่อง อีกด้านติดกับขอบฝากล่อง ให้อยู่ในลักษณะที่หลวมๆ สามารถเคลื่อนเข้า-ออก ได้เมื่อเคาะ

หรือถ้าขี้เกียจหน่อย จะลองใช้แผ่นพลาสติก หรือแผ่นถุงขยะ ครอบกล่องด้านที่ตัดออก แล้วยึดด้วยเทปกาว ก็ได้ครับ แต่รู้สึกจะไม่ดีเท่าวิธีข้างบน

ในต่างประเทศ มักใช้แผ่นยางขนาดใหญ่ขึงด้านหลัง แต่จากการทดลอง พบว่า การประดิษฐ์แบบที่นำเสนอนี้ จะให้ ring vortex ที่ง่ายกว่า คาดว่าเนื่องจากการผลักมวลอากาศของแผ่นแข็ง มีประสิทธิภาพสูงกว่าการผลักโดยใช้แผ่นยาง

ขนาดของปืนใหญ่

ที่จริงแล้ว ขนาดไม่สำคัญเท่าไรครับ ขอให้หลักใหญ่ๆ ถูกต้องก็พอ แต่ก็รวมไว้ให้ดูในตาราง เผื่อน้องๆ ใช้เป็นไอเดียเริ่มต้นไงครับ

ขนาดปืนใหญ่ที่ใช้ในงานสัปดาห์วิทย์ ขนาดกล่องด้านหน้า
นิ้ว x นิ้ว
ความหนากล่อง
นิ้ว
เส้นผ่าศูนย์กลางรูหน้ากล่อง
นิ้ว
เล็ก 13 x 13 10 5
กลาง 19.5 x 19.5 13 8
ใหญ่ 26 x 26 15 10


ภาพปืนใหญ่ฯ และ วอร์เทกซ์วงแหวน ที่ใช้ในกิจกรรมต่างๆ
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
ด้านหลังของปืนใหญ่
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
ปืนใหญ่ขนาดต่างๆ
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
ภาพตัดขวางของ smoke ring vortex
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
แทนที่จะทำเป็นกล่อง ที่มีรูกลมอยู่ด้านหน้า และแผ่นสำหรับเคาะ อยู่ด้านหลัง อาจใช้กาละมังแทนกล่อง และทำแผ่นเคาะที่มีรูกลม อยู่ด้านบน ก็ได้
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
เวลายิง ใช้สองมือกดกระแทกจากด้านบน ให้วงแหวนวอร์เทกซ์ลอยสวนขึ้นสู่ด้านบน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2546
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
น้องๆ ให้ความสนใจกันอย่างท่วมท้น
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2546
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
smoke ring vortex จากปืนใหญ่ 15 นิ้ว
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2546
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
การทดลองใช้ smoke ring vortex เป่าเทียนให้ดับ
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2546
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
ว้าว
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2546
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
การสาธิต หลังจบการบรรยาย "วิทยาศาสตร์สนุก"
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2546
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
ปืนใหญ่กระบอกนี้ ใช้ถังขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.5 เมตร และรูด้านหน้าขนาด 80 เซนติเมตร (ประมาณ 31 นิ้ว)
ปืนใหญ่ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
vortex ring ยิงจากปืนใหญ่ 80 ซม. ในงานประจำปี โรงเรียนสาธิตเกษตรฯ
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
การสาธิต ในงาน Wattana Fair 2003
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
การสาธิต ในงาน Wattana Fair 2003
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
ภาพขยายของ ring vortex
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2547
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2547
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2547
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2548
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2548
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2549
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2549
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2549
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
งานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2549
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
นิทรรศการมหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ประจำปี 2550
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
นิทรรศการมหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ประจำปี 2550
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
นิทรรศการมหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ประจำปี 2550
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
วีดีโอความเร็วสูง การยิงวอร์เทกซ์วงแหวน ณ อุทยานการเรียนรู้เมืองนครศรีธรรมราช
ควันวอร์เทกซ์วงแหวน
การยิงปืนใหญ่วอร์เทกซ์วงแหวน ณ อุทยานการเรียนรู้เมืองนครศรีธรรมราช

วาฬเบลูก้าสามารถสร้างวอเทกซ์วงแหวนใต้น้ำได้ด้วยครับ

คำถามที่ถามบ่อยๆ
ถ้ารูด้านหน้ากล่องเป็นรูปสี่เหลี่ยม ring vortex จะออกเป็นรูปสี่เหลี่ยม ใช่ไหม?
ไม่ใช่ครับ ถึงจะเจาะเป็นรูปอะไร ก็จะออกมาเป็นรูปวงแหวนครับ (หรือไม่ ก็ไม่ออกเลย) ก็เรียกว่า วอร์เทกซ์วงแหวนนี่นา

ใช้ควันสีได้หรือไม่ครับ ?
ใช้ได้ครับ แต่ที่งานสัปดาห์วิทยาศาสตร์ ใช้ควันจากเครื่องทำควัน เพราะไม่อันตรายครับ ถ้าใครหาควันสี ที่เล่นแล้วปลอดภัย ก็ใช้ได้ครับ

ยิงไปได้ไกลแค่ไหนครับ ?
ค่อนข้างจะไกลครับ แต่ต้องดูสถานที่ที่ยิงด้วย ถ้าเป็นห้องกว้างๆ ที่ไม่มีลมกวน ring vortex จะเคลื่อนที่ไปได้ไกล อย่างน้อยก็ 20-30 เมตร

ทำอย่างไรจึงจะมองเห็นชัดๆ ?
เนื่องจากเราใช้ควันเป็นตัวย้อมอากาศ ให้มองเห็น ring vortex ควันที่ใช้ ควรเป็นควันที่หนา สีขาว ถ้าใช้หลอดไฟช่วยส่อง ก็จะทำให้เห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น โดยเฉพาะ ถ้า ring vortex เคลื่อนที่เข้าหาหลอดไฟ และ ฉากหลังเป็นสีค่อนข้างดำ

ถ้าไม่ใช้ควัน จะเกิด ring vortex หรือไม่ ?
เกิดแน่นอนครับ เพียงแต่เรามองไม่เห็นเท่านั้นเอง การที่เราใส่ควันเข้าไปด้วย ก็เพื่อให้สามารถมองเห็น ring vortex ได้ด้วยตาเปล่า

smoke ring vortex เกิดที่ไหน ในธรรมชาติ ?
เท่าที่สืบค้นบน web พบว่ามีการเกิดในขณะที่มีการปะทุของภูเขาไฟ

ring vortex เกิดในน้ำได้หรือไม่ ?
นักดำน้ำบางคน สร้าง ring vortex ใต้น้ำ จากอากาศ ดูรูปได้ที่ BubbleRings.com และ web ของ earthtrust.org มีภาพปลาโลมาสร้าง air ring vortex ใต้น้ำ

เราใช้ความรู้ของ ring vortex ไปทำอะไรได้บ้าง ?
ขณะนี้ มีงานวิจัยต่างประเทศ ที่ศึกษาการส่งกาซ โดยไม่ใช้ท่อ โดยอาศัยหลักการของ ring vortex ครับ ลองอ่านเล่นๆ Technology Commercialization Opportunity Ring Vortex Method for Delivering Gasses

เราใช้ควันจากกาซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือ ไนโตรเจนเหลว แทนควันธูป ได้ไหมครับ ?
อันนี้ ยังไม่ได้ลองเองครับ คิดว่าคงจะได้ เพียงแต่วงแหวนอาจไปได้ไม่ไกล เพราะควันของคาร์บอนไดออกไซด์ และ ไนโตรเจน น่าจะสลายตัวได้เร็วกว่า ควันธูป หรือ ควันเคมี ครับ

น้ำยาทำควัน (Smoke Fluid) ทำมาจากอะไร ?
จาก web ของ tesladownunder.com บอกว่า น้ำยาทำควัน ทำมาจากส่วนผสมของ propylene glycol และ triethylene glycol ในน้ำ
ราคาเมื่อเดือนสิงหาคม 2552 คือ 650 บาทต่อ 1 แกลลอน ครับ (ซื้อจากร้านขายอุปกรณ์สำหรับคอนเสิร์ท)

ภาพสวยๆ จากการทดลองต่างประเทศ มีที่ไหนบ้างครับ ?
ลองดูงานวิจัยของ T. T. Lim ม Ph.D., B.E(Hons), University of Melbourne, AUSTRALIA สิครับ เกี่ยวกับ vortex dynamics ที่ http://www.eng.nus.edu.sg/mpelimtt/TT_LIM.htm มีภาพการชน และการกระโดด ของ vortex ring

และที่ Dynamics of Vortex Rings

ภาพ animated gif ดีๆ ที่ LES of the Self-Propagation of An Initially Perturbed "Fat" Vortex Ring

ของ Princeton ก็มีครับ ภาพการขยายตัวของ Vortex Rings

Gallery of Fluid Dynamics มีภาพของ aurora, condensation, shock wave, supersonic cars, vortex flow, waves

Falaco Solitons : อันนี้ไม่ใช่การทดลองครับ แต่เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในสระว่ายน้ำ จะเห็นเป็นจุดดำ ที่พื้นสระ

มีของเล่นที่เกี่ยวกับ ring vortex ไหมครับ ?
ก็มี ที่ smoke vortex blaster ของ Zero Toys และ Airzooka Air Cannon ของ Arbor Scientific

อยากดูผลงานของต่างประเทศบ้างครับ ?
Giant Air Cannon : ของ The Saturday Scientists มีการใช้สารเคมี เพื่อทำให้เกิดควัน คือ Hydrochloric (Muriatic) acid (HCl) และ ammonia (NH3OH solution)

Ring-Vortex (smoke ring) Launchers : ของ amasci.com ประกอบด้วย รายละเอียดการทำ ring cannon จากกระป๋อง, giant ring cannon, animated gif แสดงการเคลื่อนที่ของโมเลกุลอากาศ ของ ring vortex, และ link น่าสนใจอยู่หลายแห่งครับ

Vortex Ring Gun ของ Washington University in St.Louis

Physics Van เป็นกล่อง polycarbonate ขนาด 2x2x2 ฟุต

Giant Vortex Ring Generator ตัว cannon เป็นกล่องไม้ 8 เหลี่ยมขนาดใหญ่ ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางของรูด้านหน้าขนาด 0.9 เมตร เป็นปืนใหญ่ที่ค่อนข้างเทอะทะ และต้องใช้ช่างไม้ที่มีฝีมือในการประกอบ

Bill Grundmann's PS99 Vortex Ring Generator (VRG) : น่าจะเป็น ring vortex cannon ใหญ่ที่สุดในโลกขณะนี้ มีความสูง 5 ฟุต 8 นิ้ว ลึก 38 นิ้ว และมีเส้นผ่าศูนย์กลางของรูด้านหน้าขนาด 3 ฟุต

Fc-8 SMOKE RING GENERATOR เป็น ring vortex cannon ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางกล่อง 61.5 เซนติเมตร และเส้นผ่าศูนย์กลางของรูด้านหน้าขนาด 30 เซนติเมตร กล่องลึก 30 เซนติเมตร

Vortex Generator ของ Phun Physics ตัวกล่องเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส ขนาด 26x26 นิ้ว หนา 15 นิ้ว มีรูขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 นิ้ว

Fog Fountain ของ Exploratorium แสดงภาพโครงการสร้างบ่อควัน ที่ Union Square Plaza ใน San Francisco ในบ่อจะมีควันลอยอยู่ตลอด และจะยิง ring vortex ออกมาเป็นระยะๆ

UMSEDS Experiment Studies Propagation of a Vortex Ring Through a Liquid-Gas Interface in Microgravity Aboard Space Shuttle Endeavour ของ iotech.com เป็นการทดลองที่มีชื่อว่า Vortex Ring Transit Experiment (VORTEX), G-093 ออกแบบโดย University of Michigan Students for the Exploration and Development of Space (UMSEDS) เพื่อศึกษาฟิลิกส์ของ fluid atomization in microgravity




All pages were created on Macintosh Computer, using Adobe PhotoShop and BBEdit.

คำถาม? ข้อคิดเห็น! ข้อเสนอแนะ . . . ติดต่อกับเราได้ครับ
Sci4Fun | กลับขึ้นข้างบน

All rights reserved.
Reproduction in whole or in part without permission is prohibited.
P i t a n S i n g h a s a n e h
ผู้เขียน : ดร. พิธาน สิงห์เสน่ห์