แรงล่องหนเครื่องกลโยนบอล

หากใครเคยเล่นวอลเลย์บอลคงจะรู้จักวิธีเล่นมันว่าเป็นกีฬาที่เราต้องตีลูกบอลข้ามตาข่ายไปมาโดยไม่ทำให้ตกพื้น แต่จะเป็นอย่างไร ถ้าเราจะสร้างเครื่องกลสองเครื่องให้มาตีลูกบอลข้ามตาข่ายไปมาบ้าง โครงงานการออกแบบเชิงวิศวกรรมโครงงานนี้มีโจทย์ให้มาลองออกแบบและสร้างเครื่องกลที่ยิงลูกบอลข้ามตาข่ายไปมาแทนการตีลูกบอล แต่เราจะไม่ใช้ลูกวอลเลย์บอลขนาดจริง ใช้เป็นลูกปิงปองยิงข้ามตาข่ายขนาดที่เล็กกว่าแทน (ส่วนตาข่ายใช้กระดาษพับแทน)

โครงงานนี้เปิดโอกาสให้เราได้เรียนรู้เรื่องที่น่าสนใจด้านฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์ โดยเฉพาะเรื่องเครื่องกลอย่างง่าย ตัวอย่างเช่น คันโยกหรือระนาบเอียง และยังทำให้เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องกลที่ซับซ้อนขึ้นได้อย่างเครื่องยิงหรือหนังสติ๊กซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ เป็นแบบฝึกหัดให้นักเรียนได้หัดคิดกันว่า จะนำหลักการวิทยาศาสตร์ต่างๆ มาผสมผสานกันในการออกแบบเครื่องจักรกลได้อย่างไร

สำหรับการพุ่งไปในอากาศนั้น ลูกบอลต้องการพลังงานจลน์หรือพลังงานที่เกิดกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ ซึ่งอาจเกิดจากพลังงานศักย์ยืดหยุ่นหรือพลังงานที่เกิดสะสมอยู่ในวัตถุที่ถูกทำให้ยืดออก เช่น หนังยาง หรืออาจเกิดจากพลังงานศักย์โน้มถ่วง พลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่อยู่สูงจากพื้นอาจเกิดจากงานเมื่อใช้มือออกแรงดึง

โครงงานนี้เป็นการจำลองกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม โดยทั่วไปการสร้างเครื่องกลมักไม่ได้สำเร็จเลยตั้งแต่การออกแบบและการทดลองครั้งแรก จุดมุ่งหมายของโครงงานก็คือสนับสนุนให้นักเรียนได้ลองออกแบบเครื่องกล ทำการทดสอบและพัฒนาแบบเครื่องกลด้วยตนเอง

แทบไม่มีวิศวกรมืออาชีพคนใดที่จะทำสำเร็จได้ตั้งแต่ครั้งแรก

1. สร้างเครื่องกลที่สามารถยิงลูกปิงปองและยิงโต้กลับไปมาข้ามตาข่าย
2. เสริมสร้างความรู้ความเข้าใจเรื่องแรง การเคลื่อนที่และพลังงานกับการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์
3. เสริมสร้างความรู้ความเข้าใจว่า พลังงานจลน์นั้นขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ

1. เราจะสร้างเครื่องกลที่ยิงลูกปิงปองด้วยวัสดุอุปกรณ์เหล่านี้ได้อย่างไร
2. พลังงานที่ใช้ยิงลูกปิงปองจะมาจากไหน
3. เราจะสร้างอุปกรณ์ใดที่จะสามารถรับลูกปิงปองได้โดยไม่ตกพื้น
4. จะยิงโต้ให้ลูกปิงปองข้ามตาข่ายกลับไปได้อย่างไร
5. เครื่องกลที่ทำขึ้นจะเปลี่ยนรูปแบบของพลังงานได้อย่างไร
6. แนววิถี (เส้นทางการเคลื่อนที่ของลูกปิงปองในอากาศ) แบบใดทำให้รับลูกปิงปองได้ง่ายขึ้นหรือส่งลูกข้ามตาข่ายได้ง่ายขึ้น แนววิถีที่เร็วและชัน หรือแนววิถีที่ช้าและเป็นแนวราบ