การสร้าง: โมเดลสะพานที่สามารถรับน้ำหนักได้มากที่สุดโดยใช้วัสดุจำกัด

สถานการณ์:
นักเรียนได้รับมอบหมายให้ออกแบบโมเดลสะพานที่สามารถรับน้ำหนักได้มากที่สุดโดยใช้วัสดุจำกัด นักเรียนจะต้องทำการวิจัย ออกแบบโครงสร้าง สร้างโมเดล และทดสอบความสามารถในการรับน้ำหนักของโมเดลสะพาน

แนวทางการบรูณาการความรู้และทักษะ:

1. วิศวกรรมศาสตร์

   • การออกแบบโครงสร้างโมเดลสะพาน: ออกแบบโครงสร้างที่มีความมั่นคง เช่น การใช้โครงถักสามเหลี่ยมและการเสริมความแข็งแรงด้วยการเชื่อมต่อที่แน่นหนา
   • การสร้างโมเดลสะพาน: วางแผนและสร้างโมเดลสะพาน โดยใช้วัสดุที่มีอยู่ เช่น ไม้บัลซ่า เชือก และกาว

2. คณิตศาสตร์

   • การคำนวณแรงที่สะพานต้องรับ: คำนวณแรงที่สะพานต้องรับในกรณีรับน้ำหนักสูงสุด เช่น การใช้สูตรแรง \( F = ma \) ในการคำนวณแรงที่เกิดจากน้ำหนักที่กดลงบนสะพาน
     • สมมุติว่ามีน้ำหนักรวม 50 กิโลกรัม ถูกวางบนสะพาน และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคือ 9.8 เมตรต่อวินาที²
     • \( F = 50 \, \text{kg} \times 9.8 \, \text{m/s}^2 = 490 \, \text{N} \)
   • การแจกแจงน้ำหนักในโครงสร้าง: คำนวณการแจกแจงน้ำหนักในโครงสร้างสะพาน เช่น การวางตำแหน่งเสาและคานเพื่อรองรับน้ำหนัก

3. วิทยาศาสตร์

   • การศึกษาหลักการของแรงและความเค้น: ศึกษาหลักการของแรงและความเค้นในโครงสร้างสะพาน เช่น การศึกษาความเค้นอัดและความเค้นดึงในวัสดุ
   • การทดลองและสรุปผล: ทดลองความสามารถในการรับน้ำหนักของโมเดลสะพานและสรุปผลการทดลอง เช่น การวัดแรงที่เกิดขึ้นและการวิเคราะห์ความเสียหายที่เกิดขึ้น

4. เทคโนโลยี

   • การใช้เทคโนโลยีวัดผล: ใช้เทคโนโลยีและเครื่องมือในการวัดการรับน้ำหนักและความเสียหายของสะพาน เช่น การใช้เซ็นเซอร์วัดแรงและกล้องถ่ายภาพความเสียหาย
   • การบันทึกและวิเคราะห์ข้อมูล: ใช้แอปพลิเคชันและซอฟต์แวร์ในการบันทึกและวิเคราะห์ข้อมูลการทดสอบความสามารถในการรับน้ำหนักของสะพานที่ได้จากการทดลอง