การแข่งขัน STEM Challenge ปีการศึกษา 2564

แผ่นดินไหวเป็นภัยธรรมชาติที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบสร้างอาคารสูง หนึ่งในปัจจัยที่สำคัญในการออกแบบอาคารคือ ต้องสามารถทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวได้ การออกแบบอาคารให้สามารถทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนได้จึงนับเป็นเรื่องที่ท้าทาย

โจทย์การแข่งขัน STEM Challenge สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ปีการศึกษา 2564 เกี่ยวข้องกับการออกแบบและสร้างโครงสร้างอาคารให้มีความแข็งแรง ทนต่อแรงสั่นสะเทือนได้ดี

โจทย์การแข่งขัน (ม.4)

ให้นักเรียนออกแบบและสร้างโครงสร้างอาคาร (จำลอง) ที่สามารถทนแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว (จำลอง) ได้มากที่สุด โดยใช้วัสดุและอุปกรณ์ที่กำหนดให้

เงื่อนไขพิเศษ

***เหตุการณ์ Challenge***

เนื่องจากทุก ๆ การออกแบบและแก้ปัญหา มักมีปัญหา/อุปสรรคเฉพาะหน้าที่เกิดขึ้น โดยมิได้คาดหมายเสมอ ดังนั้น ช่วงเช้าวันที่ 25 ธันวาคม 2564 คณะกรรมการจะแจ้งอุปสรรคท้าทายที่เกี่ยวข้องกับข้อจำกัดในการสร้างโครงสร้าง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกติกาการแข่งขัน

กติกาการแข่งขัน

1. นักเรียนแต่ละห้อง แบ่งเป็น 2 ทีมย่อย ทีม A และ ทีม B เช่น 4/1A และ 4/1B โดยต่างสร้างชิ้นงานของตนเอง แต่คิดคะแนนรวมกัน เป็นคะแนนของห้อง

2. แต่ละทีมสร้างโครงสร้างที่สามารถทนทานต่อการสั่นสะเทือนได้ จากอุปกรณ์ที่กำหนดให้

3. โครงสร้างต้องถูกสร้างอยู่ภายในปริมาตรของทรงสี่เหลี่ยมมุมฉากที่มีฐานขนาด 20 cm x 20 cm ซึ่งถูกกำหนดไว้บนฐานไม้อัดที่ให้ และต้องถูกยึดติดกับฐานให้แน่นหนาด้วยปืนกาว

4. ในการทดสอบโครงสร้าง ฐานโครงสร้างที่ให้ไปจะถูกยึดกับแท่น Shaker ด้วยน็อต 4 ตัวอย่างแน่นหนา ดังนั้นจำเป็นต้องมีพื้นที่บริเวณรูน็อตทั้ง 4 ที่เจาะไว้บนฐาน เพื่อให้สามารถยึดน็อตได้

5. โครงสร้างจะต้องมี platform ที่สามารถรับ load ซึ่งเป็นถุงทราย มวล 500 กรัม อย่างน้อย 1 ถุง วางในแนวนอนที่ตำแหน่งสูง 50 cm จากฐานได้

6. Load จะต้องถูกวางภายในปริมาตรของตัวโครงสร้างที่อธิบายดังข้อ 3 เท่านั้น

รูปแบบการแข่งขัน

แบ่งเป็น 2 รอบ คือ

1. รอบคัดเลือก

1. โครงสร้างของทุกทีมจะถูกนำไปทดสอบความทนทานต่อการสั่นสะเทือน โดยวางบนเครื่อง Shaker ซึ่งหมุนด้วยความเร็วรอบ 1 รอบ/วินาที เป็นเวลา 1 นาที และมีถุงทราย 500 g วางอยู่บนโครงสร้างที่ระดับความสูง 50 cm

2. หากทนทานได้ จะผ่านเข้ารอบสุดท้าย

2. รอบสุดท้าย

1. โครงสร้างของทุกทีมจะถูกทดสอบ 3 ครั้ง แต่ละครั้งจะสั่นเป็นเวลา 1 นาที ด้วยความเร็วรอบคงที่ค่าหนึ่ง โดยความเร็วรอบของการสั่นในครั้งที่ 1 2 และ 3 จะเพิ่มขึ้น

2. ในแต่ละครั้ง ทุกทีมสามารถเรียกน้ำหนักและความสูงเพื่อวางบน platform ได้ ตามต้องการ แต่ยังคงต้องมี default load เป็นถุงทรายหนัก 500 g วางอยู่บนโครงสร้างที่ระดับความสูง 50 cm

3. โครงสร้างที่สามารถแบกน้ำหนักได้มากกว่า วางอยู่บนความสูงที่มากกว่า และทนทานต่อการสั่นสะเทือนที่มากกว่าจะได้คะแนนมากกว่า