หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 67 – การสร้างหอคอย (2)

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


การสร้างหอคอย

ขั้นตอนต่อไปก็คือ ให้เด็กใช้กระป๋องน้ำอัดลม 16 ใบ สร้างขบวนเดียวกัน (Similar array) แล้วเรียงเป็นรูปทรงจัตุรัส (Square shape) โดยมี 4 แถว แต่ละแถวมีกระป๋อง 4 ใบ และยึดมั่น (Secure) กระป๋องซึ่งกันและกันด้วยหนังยางหนา แล้วก็ให้เด็กวางกระป๋องจัตุรัสที่เล็กกว่าบนกระป๋องจัตุรัสที่ใหญ่กว่า (ซึ่งจัดเรียงไว้แล้วก่อนหน้านี้)

จากนั้น ให้เด็กใช้กระป๋องน้ำอัดลม 9 ใบ สร้างขบวนเดียวกัน แล้วเรียงเป็นรูปทรงจัตุรัส โดยมี 3 แถว แต่ละแถวมีกระป๋อง 3 ใบ และยึดมั่นกระป๋องซึ่งกันและกันด้วยหนังยางหนา แล้วก็ให้เด็กวางกระป๋องจัตุรัสที่เล็กกว่าบนกระป๋องจัตุรัสที่ใหญ่กว่า (ซึ่งจัดเรียงไว้แล้วก่อนหน้านี้)

จากนั้น ให้เด็กใช้กระป๋องน้ำอัดลม 4 ใบ สร้างขบวนเดียวกัน แล้วเรียงเป็นรูปทรงจัตุรัส โดยมี 2 แถว แต่ละแถวมีกระป๋อง 2 ใบ และยึดมั่นกระป๋องซึ่งกันและกัน ด้วยหนังยางหนา แล้วก็ให้เด็กวางกระป๋องจัตุรัสที่เล็กกว่าบนกระป๋องจัตุรัสที่ใหญ่กว่า (ซึ่งจัดเรียงไว้แล้วก่อนหน้านี้)

ในที่สุด ให้เด็กวางกระป๋อง 1 ใบ ไว้ตรงกึ่งกลาง บนสุดของทั้งกอง (Entire pile) ณ จุดนี้ เด็กได้สร้างหอคอยที่ทรงพลัง (Powerful) อย่างเสร็จสิ้นแล้ว (Completed)

เมื่อเด็กเป่าลมอย่างแรง (Blow hard) จากปาก ใส่หอคอยจากด้านข้าง แล้วสังเกตดูว่า คราวนี้พังทลาย (Collapse) อย่างง่ายดายเหมือนชั้นเดียวของกระป๋องเปล่าหรือไม่? ลองถามเด็กว่า หอคอยใหม่มีความแข็งแกร่ง (Sturdy) กว่าเก่าหรือไม่? แล้วสูงขึ้นอีกกี่ชั้น (นับเป็นจำนวนกระป๋อง) จึงจะไม่พังทลายลง กล่าวคือ ไม่มีผลกระทบ (Intact) เมื่อเป่าลมเข้าใส่

ลองถามเด็กดูว่ามีอะไรแตกต่างระหว่างหอคอยทั้งสอง? ทำไมหอคอยที่ 2 จึงแข็งแกร่งกว่าหอคอยแรก? เป็นไปได้ไหมว่า เนื่องจากมันมีฐานที่กว้างกว่าในการรองรับ (Stand on) หากเด็กตอบว่า ฐานที่กว้างกว่าให้แรงค้ำจุน (Support) ที่แข็งแกร่งกว่า แสดงว่า เด็กเข้าใจโดยการหยั่งรู้ (Intuitively) ในเรื่องหลักเกณฑ์ (Criteria) ที่จำเป็นต่อการออกแบบสำหรับหอคอยส่วนใหญ่

หลักพื้นฐาน (Basic principles) ทางวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการสร้างหอคอย ได้แก่ (1) การกระทำที่ยืดจนสุดความแข็งแกร่ง(Tension) (2) การกระทำที่ถูกบีบหรือกดทับ (Compression) (3) ภาระที่รองรับน้ำหนักตามแรงโน้มถ่วง (Weight) (4) รากฐานที่ค้ำจุน (Support) และ (5) ความกดดันสูงสุดที่วัตถุสามารถรับได้โดยปราศจากการแตกสลาย (Tensile strength)

รูปทรงโครงสร้างขั้นพื้นฐาน ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างหอคอย ได้แก่ (1) ความแข็งแกร่งของรูปทรงสามเหลี่ยม (Triangle) ที่สามารถค้ำจุนน้ำหนักอย่างมั่นคง (2) รูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัส (Square) ที่รองรับน้ำหนัก แต่อาจบิดพลิ้วและล่มสลายได้หากไม่ได้รับการค้ำจุน และ (3) รูปทรงหลายเหลี่ยม (Polygons) ที่รองรับน้ำหนักได้บางส่วน แต่อาจบิดพลิ้วและล่มสลายได้หากไม่ได้รับการค้ำจุน

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. How to build your tower - https://www.slideshare.net/alaska150/how-to-build-a-tower [2017, October 5].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน