2.4.3 ตัวอย่างการสร้างต้นแบบ

ในส่วนนี้จะเป็นตัวอย่างการสร้างต้นแบบสะพานจำลองจากไม้ไอศกรีม ซึ่งเป็นการทดลองและกิจกรรมที่นิยมในโรงเรียนและวิชาวิศวกรรม เนื่องจากเป็นวัสดุที่หาได้ง่าย มีต้นทุนต่ำ และสามารถนำมาสร้างโครงสร้างสะพานอย่างง่าย ๆ ได้ การสร้างต้นแบบสะพานจากไม้ไอศกรีมนี้ช่วยให้ผู้เรียนได้เข้าใจถึงหลักการทางวิศวกรรม เช่น การกระจายน้ำหนัก ความแข็งแรงของโครงสร้าง และการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวอย่าง: สร้างสะพานจำลองจากไม้ไอศกรีม

วัสดุที่ใช้:

1. ไม้ไอศกรีม (Popsicle Sticks) จำนวน 100-200 ชิ้น (ขึ้นอยู่กับขนาดสะพาน)
2. กาวร้อนหรือกาวลาเท็กซ์ (Hot Glue or White Glue)
3. คัตเตอร์หรือกรรไกรสำหรับตัดไม้ไอศกรีม
4. แผ่นรองตัดหรือกระดาษแข็งสำหรับวางโครงสะพาน
5. ไม้บรรทัดหรือเครื่องมือวัดเพื่อการวัดขนาดที่แม่นยำ

ขั้นตอนการสร้างสะพานจำลองจากไม้ไอศกรีม

1. ออกแบบสะพาน

• ก่อนเริ่มสร้าง ควรมีการวาดแบบร่างสะพานเพื่อให้เห็นโครงสร้างชัดเจน โดยระบุขนาดความยาว ความกว้าง และความสูงของสะพาน การออกแบบควรพิจารณาโครงสร้างที่สามารถรับน้ำหนักได้ดี เช่น การใช้โครงสร้างสามเหลี่ยมที่สามารถกระจายน้ำหนักได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. การสร้างฐานสะพาน

• เริ่มต้นด้วยการสร้างฐานสะพานจากไม้ไอศกรีม วางไม้ไอศกรีมต่อกันเป็นแผ่นเพื่อสร้างพื้นสะพาน โดยติดกาวที่ปลายไม้แต่ละอันเพื่อเชื่อมเข้าด้วยกัน ควรให้ฐานสะพานแข็งแรงเพื่อรองรับโครงสร้างด้านบน
• ใช้ไม้ไอศกรีมเสริมตรงส่วนฐานเพื่อให้สะพานมีความแข็งแรงขึ้น

3. การสร้างโครงสร้างด้านข้าง

• สร้างโครงสร้างด้านข้างของสะพานโดยใช้โครงสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม ทำให้โครงสร้างสามารถกระจายน้ำหนักได้ดีขึ้น วางไม้ไอศกรีมต่อกันเป็นรูปสามเหลี่ยมและยึดติดกันด้วยกาว
• ทำโครงด้านข้างทั้งสองด้านและให้แน่ใจว่าทั้งสองด้านมีขนาดและรูปทรงที่สมดุลกัน

4. การประกอบสะพาน

• เมื่อสร้างฐานและโครงด้านข้างเสร็จแล้ว ให้นำโครงด้านข้างมาติดเข้ากับฐานสะพานโดยใช้กาว ยึดโครงสร้างด้านข้างทั้งสองด้านเข้ากับฐานอย่างแน่นหนา
• เสริมความแข็งแรงของสะพานโดยการติดไม้ไอศกรีมเพิ่มเติมระหว่างโครงสร้างด้านข้างและฐาน เพื่อให้สะพานสามารถรับน้ำหนักได้มากขึ้น

5. การเสริมความแข็งแรง

• ตรวจสอบโครงสร้างสะพานทั้งหมด หากพบส่วนที่อ่อนแอหรือไม่มั่นคง ให้เสริมไม้ไอศกรีมเพิ่มเติมที่จุดเหล่านั้นเพื่อเพิ่มความแข็งแรง เช่น การเสริมไม้ไอศกรีมตรงกลางสะพานหรือเสริมราวกันตก

การทดสอบต้นแบบสะพาน

หลังจากสร้างสะพานจำลองเสร็จแล้ว ขั้นตอนสุดท้ายคือการทดสอบความสามารถในการรับน้ำหนักของสะพาน

• การทดสอบรับน้ำหนัก:
  วางน้ำหนัก เช่น หนังสือหรือวัตถุหนัก ๆ ลงบนสะพานทีละน้อยเพื่อตรวจสอบว่าสะพานสามารถรับน้ำหนักได้มากเพียงใด โดยสังเกตการกระจายน้ำหนักและการโก่งตัวของสะพาน หากสะพานสามารถรองรับน้ำหนักได้ดีโดยไม่แตกหรือพังลง แสดงว่าสะพานมีโครงสร้างที่มั่นคง

• การวิเคราะห์ผลลัพธ์:
  หากสะพานพังหรือล้มเหลว ให้วิเคราะห์ว่าปัญหาเกิดขึ้นจากส่วนใดของสะพาน เช่น โครงสร้างด้านข้างไม่แข็งแรงพอ หรือฐานสะพานไม่สามารถรองรับน้ำหนักได้ จากนั้นสามารถปรับปรุงต้นแบบเพื่อให้โครงสร้างแข็งแรงขึ้น

การสร้างสะพานจำลองจากไม้ไอศกรีมเป็นตัวอย่างที่ดีของการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการสร้างต้นแบบ ผู้เรียนสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับการวางแผนการออกแบบ การเลือกวัสดุ และการทดสอบความแข็งแรงของโครงสร้างได้อย่างชัดเจน นอกจากนี้ยังสามารถนำความรู้ที่ได้ไปปรับใช้ในการออกแบบและสร้างโครงสร้างอื่น ๆ ในอนาคต