การสร้าง: การเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

สถานการณ์:
นักเรียนได้รับมอบหมายให้ออกแบบและสร้างเครื่องกลที่สามารถเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ นักเรียนจะต้องทำการวิจัย ออกแบบโครงสร้างเครื่องกล สร้างโมเดลเครื่องกล และทดสอบความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานของเครื่องกล

แนวทางการบรูณาการความรู้และทักษะ:

1. วิศวกรรมศาสตร์

   • การออกแบบโครงสร้างเครื่องกล: ออกแบบโครงสร้างของเครื่องกลที่สามารถเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ เช่น การใช้ไดนาโมและเฟืองในการเปลี่ยนพลังงาน
   • การสร้างโมเดลเครื่องกล: วางแผนและสร้างโมเดลเครื่องกล โดยใช้วัสดุที่มีอยู่ เช่น ไดนาโม เฟือง และสายไฟ

2. คณิตศาสตร์

   • การคำนวณพลังงานกล: คำนวณพลังงานกลที่ใช้ในเครื่องกล เช่น การใช้สูตรพลังงานกล \( E = F \times d \) ในการคำนวณพลังงาน
     • สมมุติว่าแรงที่ใช้ในการหมุนไดนาโมคือ 10 นิวตัน และระยะทางที่หมุนคือ 5 เมตร
     • \( E = 10 \, \text{N} \times 5 \, \text{m} = 50 \, \text{J} \)
   • การคำนวณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้: คำนวณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเครื่องกล เช่น การใช้สูตรพลังงานไฟฟ้า \( P = V \times I \) ในการคำนวณ
     • สมมุติว่าแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้คือ 5 โวลต์ และกระแสไฟฟ้าที่ไหลคือ 2 แอมแปร์
     • \( P = 5 \, \text{V} \times 2 \, \text{A} = 10 \, \text{W} \)

3. วิทยาศาสตร์

   • การศึกษาหลักการทำงานของเครื่องกล: ศึกษาหลักการทำงานของเครื่องกล เช่น การทำงานของไดนาโมและเฟืองในการเปลี่ยนพลังงาน
   • การศึกษากระบวนการเปลี่ยนพลังงาน: ศึกษากระบวนการเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า เช่น การศึกษากระบวนการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
   • การทดลองและสรุปผล: ทดลองการทำงานของเครื่องกลและสรุปผลการทดลอง เช่น การวัดพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้และการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องกล

4. เทคโนโลยี (Technology):

   • การใช้เทคโนโลยีวัดผล: ใช้เทคโนโลยีและเครื่องมือในการวัดพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ เช่น การใช้โวลต์มิเตอร์และแอมป์มิเตอร์ในการวัดค่าแรงดันและกระแสไฟฟ้า
   • การบันทึกและวิเคราะห์ข้อมูล: ใช้แอปพลิเคชันและซอฟต์แวร์ในการบันทึกและวิเคราะห์ข้อมูลการทดสอบการเปลี่ยนพลังงานที่ได้จากการทดลอง