2.5.3 ตัวอย่างการทดสอบต้นแบบ
เพื่อให้เข้าใจถึงกระบวนการทดสอบต้นแบบได้ชัดเจนยิ่งขึ้น เราจะใช้ตัวอย่างการทดสอบสะพานไม้ไอศกรีมเพื่อวัดความสามารถในการรับน้ำหนักของวัตถุ โดยการทดสอบนี้จะช่วยให้เราทราบว่าสะพานต้นแบบสามารถรับน้ำหนักได้มากน้อยเพียงใด และสามารถทนทานต่อแรงกดดันได้หรือไม่
ตัวอย่าง: วัดความสามารถของสะพานไม้ไอศกรีมในการรับน้ำหนักของวัตถุ
วัตถุประสงค์:
ทดสอบความสามารถของสะพานไม้ไอศกรีมในการรับน้ำหนัก และประเมินว่าโครงสร้างสามารถทนทานต่อการใช้งานจริงได้เพียงใด
วัสดุที่ใช้ในการทดสอบ:
- สะพานไม้ไอศกรีมที่สร้างขึ้นตามแบบร่าง
- วัตถุที่ใช้ทดสอบน้ำหนัก (เช่น หนังสือ ถุงทราย หรือดัมเบล)
- เครื่องชั่งน้ำหนักเพื่อวัดน้ำหนักของวัตถุ
- กล้องหรือสมุดบันทึกเพื่อบันทึกผลลัพธ์
- โต๊ะหรือพื้นที่เรียบเพื่อวางสะพาน
ขั้นตอนการทดสอบ
1. การตั้งค่าสะพาน
- วางสะพานไม้ไอศกรีมบนโต๊ะหรือพื้นที่เรียบ โดยให้ปลายทั้งสองข้างของสะพานยึดกับพื้นผิวที่มั่นคง เช่น โต๊ะสองตัวที่ตั้งอยู่ห่างกันตามความยาวของสะพาน
2. การเพิ่มน้ำหนัก
- เริ่มวางวัตถุที่มีน้ำหนักเบาลงบนสะพานก่อน เช่น หนังสือเล่มเล็ก เพื่อสังเกตปฏิกิริยาของสะพานเมื่อรับน้ำหนัก
- เพิ่มน้ำหนักทีละน้อย โดยใช้วัตถุที่มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น เช่น หนังสือหรือถุงทรายที่หนักกว่า สังเกตการเปลี่ยนแปลงของสะพาน เช่น การโก่งตัว การบิดเบี้ยว หรือการแตกร้าวของไม้ไอศกรีม
3. บันทึกผลลัพธ์
- บันทึกน้ำหนักของวัตถุที่วางบนสะพานในแต่ละขั้นตอน และสังเกตว่าสะพานเริ่มแสดงสัญญาณของความเสียหายเมื่อใด เช่น เริ่มโก่งตัวหรือล้มเหลว
- ใช้เครื่องชั่งน้ำหนักเพื่อวัดน้ำหนักรวมของวัตถุทั้งหมดที่วางบนสะพานเมื่อสะพานยังคงทนทานอยู่
4. การทดสอบความล้มเหลว
- ดำเนินการเพิ่มน้ำหนักต่อไปจนกว่าสะพานจะเกิดการพังทลายหรือเสียหายอย่างสมบูรณ์ บันทึกน้ำหนักสุดท้ายที่สะพานสามารถรองรับได้ก่อนที่จะแตกหัก
- ถ่ายภาพหรือวิดีโอในขณะที่สะพานพังเพื่อวิเคราะห์ในภายหลัง
5. วิเคราะห์ผลลัพธ์
- ตรวจสอบว่าสะพานสามารถรับน้ำหนักได้เท่าใดก่อนที่จะแตกหัก และวิเคราะห์ว่าส่วนใดของโครงสร้างที่อ่อนแอที่สุดหรือเสียหายก่อน
- พิจารณาว่าจำเป็นต้องปรับปรุงหรือเสริมความแข็งแรงในส่วนใดของสะพาน หากต้องการสร้างใหม่หรือปรับปรุงต้นแบบเดิม
ผลลัพธ์ตัวอย่าง:
- น้ำหนักรวมที่สะพานสามารถรองรับได้: 5 กิโลกรัมก่อนที่สะพานจะเริ่มโก่งตัว
- น้ำหนักสุดท้ายก่อนการพังทลาย: 7 กิโลกรัม เมื่อสะพานแตกหักที่จุดกึ่งกลาง
- ข้อสังเกต: โครงสร้างส่วนกลางของสะพานมีความอ่อนแอเมื่อรับน้ำหนักเกิน ทำให้สะพานเริ่มโก่งตัวและแตกหักในที่สุด การเสริมโครงสร้างสามเหลี่ยมในจุดนี้อาจช่วยเพิ่มความแข็งแรง
การทดสอบความสามารถของสะพานไม้ไอศกรีมในการรับน้ำหนักเป็นตัวอย่างที่ดีของการทดสอบต้นแบบในเชิงวิศวกรรม ข้อมูลที่ได้จากการทดสอบสามารถใช้ในการวิเคราะห์และปรับปรุงโครงสร้างให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น การทดสอบนี้ยังเป็นการสอนให้นักเรียนเข้าใจหลักการทางวิศวกรรม เช่น การกระจายน้ำหนักและการเสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง
