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

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

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

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

สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) - สทอภ.
กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี - วท.

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

คำถาม? ข้อคิดเห็น! ข้อเสนอแนะ . . . ติดต่อกับเราได้ครับ
Fun Science | 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

กล่องอัดอากาศ     กล่องนักคิด สอนน้องๆ  เรื่องจรวดโดยสร้างกล่องอัดอากาศ สามารถยิงถ้วยในระยะไกลให้หล่นได้  คลิกค่ะ   ปืนอัดอากาศ Giant Vortex Box 20 Meter Test    ทีมวิศวกรชาวญี่ปุ่น ช่วยกันสร้างปืนขนาดใหญ่ยิงได้ไกลกว่า 20  เมตร คลิกค่ะ   ปืนอัดอากาศขนาดใหญ่ Candle Cannon Behind the Scenes    น้กฟิสิกส์  สร้างปืนอัดอากาศขนาดใหญ่  ยิงลูกโบว์ลิ่งกระจุย คลิกค่ะ   ปลาโลมาพ่นวงแหวน Dolphin play bubble rings    ปลาโลมาในพิพิธภ้ณฑ์สัตว์น้ำ   ท่าทางมีความสุข พ่นวงแหวนน้ำ และเล่นอยู่กับมัน คลิกค่ะ