หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 66 – การสร้างหอคอย (1)

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


การสร้างหอคอย

หอคอย (Tower) มีรูปทรง (Shape) และขนาดที่แตกต่างกันตามนานาจุดประสงค์ บางหอคอยรองรับไฟฟ้าแรงสูง (High-voltage power) ซึ่งเรียกว่า “หอคอยส่งกำลังไฟฟ้า” (Transmission tower) นอกจากนี้ ยังมีหอวิทยุ หอโทรศัพท์มือถือ (Cell phone) หอนาฬิกา ตลอดจนโครงสร้างโบราณคล้ายหอคอย อาทิ อนุสาวรีย์แบบอียิปต์ (Obelisk)

หอคอยอื่นๆ ที่มีชื่อเสียงโด่งดังไปทั่วโลก ได้แก่ หอคอยไอเฟล (Eiffel) ในนครปารีส ฝรั่งเศส หอคอยซีเอ็น (CN Tower) ในนครโตรอนโต แคนาดา หอคอยเบอร์จ คาลิฟา (Burj Khalifa) ในนครดูไบ สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ หอคอยเอซาดี (Azadi) ในนครเตหะราน และหอคอยปิซ่า (Pisa) ในเมืองชื่อเดียวกันของอิตาลี

ทำไมหอคอยปิซ่าจึงเอน (Leaning)? คำตอบคือ ดินข้างใต้ (Underneath) ซึ่งประกอบด้วยดินเหนียว (Clay) ทราย และโคลน เริ่มฝังราก (Settle) ในวิถีที่ไม่เสมอกัน (Uneven) [กล่าวคือ รากฐานไม่เพียงพอ (Inadequate foundation)] หลังการก่อสร้างได้เริ่มขึ้น การสร้างหอคอยดังกล่าวสิ้นสุดลงในปี ค.ศ.1350 แต่หอคอยแห่งนี้ ยังคงเอนลงทุกๆ ปี เป็นที่กล่าวขานกันว่า กาลิเลโอ (Galileo) ได้ทำการทดลองที่โจษจันไปทั่ว (Famous) ในการทิ้งปืนคาบศิลา (Musket) และลูกกระสุนปืนใหญ่ (Cannonball) จากยอดหอคอยนี้ ในคริสต์ศตวรรษที่ 16

หอคอยเป็นโครงสร้างสูง มักจะมีความสูงกว่าความกว้างของมันเอง ความกว้างจะเรียวเล็กลง (Taper off) จากความสูง แต่ทำไมลักษณะนี้จึงเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบ? ลองหาวัสดุต่อไปนี้มาทำการทดลอง - กระป๋องน้ำอัดลมเปล่า (Empty) 100 ใบ และถุงหนังยาง (Rubber band) หนา

เริ่มต้นด้วยการบอกเด็กให้สร้างหอคอยสูงที่สุดเท่าที่เขาจะสามารถทำได้จากการเรียงกระป๋องเปล่าทีละชั้น (Stack) แล้วทดสอบความแข็งแกร่ง (Sturdiness) ของหอคอย โดยใช้ปากเป่าลมอย่างแรง (Blow hard) ใส่แต่ละชั้น หากมันล้มคว่ำ (Tumble) ง่าย ก็ให้นำกระป๋องบนออก แล้วทำซ้ำ กล่าวคือ นำกระป๋องออกทีละชั้นจนกว่า จะเป่าลมแล้วไม่ล้มคว่ำ

จากนั้นให้เด็กสร้างหอคอยรูปแบบที่แตกต่างกัน โดยมีฐานกว้าง (Wide bottom) แล้วค่อยๆ (Gradually) แคบลง (Narrow) ตามมลำดับชั้นที่สูงขึ้น ให้เด็กใช้กระป๋อง 36 ใบ ในการสร้างฐานของหอคอย แล้วให้เขาใช้หนังยางหนารัดคู่กระป๋องทุกๆ 2 ใบ วางกระป๋อง 3 คู่ไว้ด้านหนึ่งในแถว (Row) เดียวกัน แล้วเรียงอีกแถวหนึ่งของกระป๋อง 3 คู่ ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนได้ 6 แถว โดยมีกระป๋อง 6 ใบในแต่ละแถว

ให้เด็กใช้หนังยางหนารัดกระป๋องทุกๆ 2 ใบที่ประชิดกัน (Adjacent) แต่ยังมิได้ผูกติดกัน [ด้วยหนังยางหนา] จนกว่ากระป๋องที่ยังหลวมอยู่ (Loose) จะเชื่อมติดกันเป็นแผ่น (Body) เดียวกัน จากนั้นให้เด็กใช้กระป๋อง 25 ใบ สร้างขบวน (Array) เดียวกัน แล้วเรียงเป็นรูปทรงจัตุรัส (Square shape) โดยมี 5 แถว แต่ละแถวมีกระป๋อง 5 ใบ และยึดมั่น (Secure) กระป๋องซึ่งกันและกัน ด้วยหนังยางหนา จากนั้นให้เด็กวางกระป๋องจัตุรัสที่เล็กกว่าบนกระป๋องจัตุรัสที่ใหญ่กว่า โดยให้จัตุรัสทั้ง 2 อยู่ตรงกึ่งกลาง

แหล่งข้อมูล:

  1. Sawah, Rihab and Anthony Clark. (2015). The Everything STEM Handbook – Help Your Child Learn and Succeed in the Fields of Science, Technology, Engineering, and Math. Avon, MA: Adams Media.
  2. Leaning Tower of Pisa - https://en.wikipedia.org/wiki/Leaning_Tower_of_Pisa [2017, September 28].
  3. How to build your tower - https://www.slideshare.net/alaska150/how-to-build-a-tower [2017, September 28].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน