การแข่งขัน STEM Challenge  ภาคเรียนที่ 2/2565

ชุมชนเมืองแห่งหนึ่งต้องการสร้างสะพานข้ามแม่น้ำซึ่งมีระยะทาง 100 เมตร เพื่อใช้สัญจรทางบกระหว่างสองฝั่งแม่น้ำ แต่แม่น้ำสายนี้มีเรือขนาดใหญ่แล่นผ่านด้วย และมีข้อจำกัดที่ไม่สามารถสร้างสะพานให้มีความสูงมากพอให้เรือแล่นผ่านได้ จึงต้องการสร้างสะพานที่สามารถยกตัวให้เรือแล่นผ่านได้และกลับคืนสภาพเดิมเมื่อเรือแล่นผ่านไปแล้ว 

ผู้ปกครองเมืองจึงจัดให้มีการประกวดแข่งขันออกแบบและสร้างสะพานจำลองขึ้น เพื่อคัดเลือกสะพานจำลองที่มีความแข็งแรง ทนทาน และแปลกใหม่ ที่ตอบโจทย์ความต้องการมากที่สุด

วัสดุและอุปกรณ์ที่จัดเตรียมให้

1. ไม้ไอศกรีม  กว้าง 1.7 cm  ยาว 15 cm  จำนวน  200  อัน

2. ไม้เสียบลูกชิ้น  ยาว 30 cm  จำนวน  1,000  กรัม

3. หลอดกาแฟ  จำนวน  10  หลอด

4. กาวตราช้าง  จำนวน  5  หลอด

5. เชือก  จำนวน  2  ม้วน

6. หนังยาง  จำนวน  1  ถุง

7. เทปกาวย่น  จำนวน  1  ม้วน

เครื่องมือช่าง

1. ไม้บรรทัด  5  อัน

2. ไม้เมตร  1  อัน

3. คัตเตอร์  5  อัน

4. เลื่อยไม้ (ส่วนกลาง)

5. สว่านไฟฟ้า (ส่วนกลาง)

เงื่อนไข

1. สะพานต้องถูกติดตั้งเข้ากับถนน 2 ฝั่ง ซึ่งแทนด้วยพื้นโต๊ะที่มีความหนา 3 cm ความกว้าง 60 cm และความสูง 75 cm ขอบถนนทั้ง 2 ฝั่งอยู่ห่างกัน 100 cm (ขาโต๊ะทำหน้าที่เป็นตอม่อสะพาน)

2. สะพานต้องสามารถเปิดให้วัตถุที่มีขนาดความกว้าง 50 cm สูง 100 cm ผ่านได้ และมีกลไกการล็อคสะพานเพื่อหยุดรอเรือแล่นผ่าน

3. สะพานต้องสามารถรองรับน้ำหนักของรถบรรทุกซึ่งเคลื่อนที่ผ่านบนสะพานได้มากที่สุด

4. บริเวณขอบสะพานต้องติดตั้งราวสะพานตลอดแนวทั้งสองข้าง

5. ไม่อนุญาตให้สร้างอุปกรณ์ค้ำยันที่มีการสัมผัสพื้น เพื่อรองรับน้ำหนักของสะพาน

6. การเปิด-ปิดสะพานต้องใช้การควบคุมผ่านกลไกเท่านั้น  ไม่อนุญาตให้ออกแรงยกหรือใช้เชือกดึงเพื่อยกสะพานโดยตรง แต่สามารถดึงผ่านกลไกได้

กติกาการแข่งขัน

1. แต่ละทีมต้องส่งแบบสะพานจำลองพร้อมคำอธิบาย ตามหัวข้อที่ระบุไว้ในแบบฟอร์ม ผ่าน Google Form (https://forms.gle/svDnJKg5LsvGAzgZ9) ให้กับคณะกรรมการ ภายในวันที่ 13 มกราคม 2566 เพื่อรับคำแนะนำการปรับปรุงแบบ ก่อนลงมือสร้างชิ้นงาน ผ่านทางอีเมล ในวันที่ 17 มกราคม 2566

หมายเหตุ :  (1) แบบสะพานจำลอง คิดเป็นส่วนหนึ่งของคะแนนการแข่งขัน

   (2) การเขียนแบบ สามารถใช้การเขียนด้วยมือหรือใช้โปรแกรมก็ได้ (แบบคร่าว ๆ)

2. แต่ละทีมมีเวลาในการสร้างและทดสอบสะพาน ตั้งแต่เวลา 09.00 – 14.00 น. ของวันที่ 18 มกราคม 2566

3. เริ่มการแข่งขัน เวลา 14.00 น. โดยใช้การจับฉลากเพื่อลำดับทีมในการแข่งขัน แต่ละทีมจะมีเวลาติดตั้งสะพาน 3 นาที และรื้อถอนสะพานหลังการแข่งขันอีก 2 นาที (ทุกคนในทีมสามารถช่วยในการติดตั้ง/รื้อถอนได้)

4. การทดสอบระบบการเปิด/ปิดสะพาน ให้โอกาส 2 ครั้ง ใช้เวลา 1 นาทีต่อครั้ง หากเกิดเหตุขัดข้อง ตัวแทนทีม 2 คน สามารถเข้าแก้ไขกลไกได้ แต่จะไม่ได้รับการทดเวลา  

หมายเหตุ : ตัวแทนทีม 2 คน เป็นผู้ควบคุมระบบการเปิด/ปิดสะพาน

5. การทดสอบการรับน้ำหนักของสะพาน ใช้รถบรรทุกมวลเคลื่อนที่ผ่านอย่างช้า ๆ 2 ครั้ง ตัวแทนทีมเป็นผู้กำหนดมวลของรถบรรทุกในแต่ละครั้ง (คิดคะแนนจากมวลของรถบรรทุกทั้ง 2 ครั้ง) หากรถบรรทุกสามารถเคลื่อนผ่านพ้นสะพานได้โดยไม่ถล่ม จึงจะได้คะแนนของครั้งนั้น

หมายเหตุ : ตัวแทนทีม 1 คน เป็นผู้ลากรถบรรทุกมวลให้เคลื่อนที่มาจอดตรงกึ่งกลางสะพานเป็นเวลา 10 วินาที จากนั้นจึงเคลื่อนที่ต่อไปจนพ้นสะพาน จึงจะผ่านการทดสอบการรับน้ำหนักค่านั้น

6. วัสดุและอุปกรณ์ที่ได้รับไม่จำเป็นต้องใช้ทุกรายการ ขึ้นอยู่กับการออกแบบของแต่ละทีม

7. เครื่องมือช่างใช้สำหรับสร้างชิ้นงานเท่านั้น ไม่สามารถใช้เป็นส่วนประกอบของสะพานได้

เกณฑ์การให้คะแนน

1. คะแนนการแข่งขัน แบ่งออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่

1.1 คะแนนการออกแบบ (200 คะแนน)

• ความสมบูรณ์ของแบบ (องค์ประกอบของแบบ ระบุสเกลและหน่วย)

• การอธิบายกลไกในการเปิด/ปิดสะพาน

• การอธิบายหลักการกระจายน้ำหนักในการสร้างสะพาน

• การคำนวณเพื่อทำนายน้ำหนักมากที่สุดที่สะพานสามารถรองรับได้

• การพิจารณาปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรงของสะพาน

• การเลือกใช้วัสดุอย่างมีเหตุมีผล (เช่น ระบุว่าเลือกใช้วัสดุนั้นทำอะไร เพราะเหตุใด)

• การคำนึงถึงการใช้วัสดุอย่างประหยัดตามความจำเป็น

• ความคิดสร้างสรรค์ในการออกแบบสะพาน

1.2 คะแนนการเปิด/ปิดสะพาน (400 คะแนน)

• เปิดสะพานได้ 1 ข้าง ได้ 100 คะแนน  เปิดสะพานได้ 2 ข้าง ได้ 200 คะแนน

• ปิดสะพานได้ 1 ข้าง ได้ 100 คะแนน  ปิดสะพานได้ 2 ข้าง ได้ 200 คะแนน

หมายเหตุ : สะพานต้องยกตัวได้สูงไม่น้อยกว่า 30 cm จึงจะได้คะแนนเต็ม (100 คะแนน) หากยกตัวได้สูงเกิน 15 cm แต่ไม่ถึง 30 cm จะได้ 50 คะแนน

1.3 คะแนนการรับน้ำหนัก (คิดคะแนนจากมวลของรถบรรทุก)

• คิดคะแนนจากมวลของรถบรรทุกที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านสะพานได้โดยสะพานไม่ถล่ม เช่น รถบรรทุกมีมวล 500 g คะแนนที่ได้คือ 500 คะแนน

2. การตัดสินของคณะกรรมการ ถือเป็นที่สิ้นสุด