โครงงานวิทยาศาสตร์ ฉบับสมบูรณ์

โครงงานวทิ ยาศาสตร์
เรอื่ ง เครอื่ งขดั รองเทา้ อตั โนมตั ิ

จดั ทาโดย
ด.ช. พาโชค เขจรรักษ์ ม.3/2 เลขท่ี 5
ด.ช. อิซวาน ยุโซะ ม.3/2 เลขที่ 11
ด.ช. อกุ ฤษฏ์ แดงแต้ ม.3/2 เลขที่ 12

ครูทีป่ รกึ ษา
คณุ ครู จนั ทรวรรณ พนั ธส์ รุ ยิ ฉ์ าย

รายงานนเ้ี ป็นสว่ นหนง่ึ ของวิชา ว20205 โครงงานวทิ ยาศาสตร์

โรงเรยี นวทิ ยาศาสตรจ์ ฬุ าภรณราชวทิ ยาลยั สตูล

คานา

โครงงานวิทยาศาสตร์ เรอื่ ง เครอ่ื งขัดรองเท้าอัตโนมัติทสี่ รา้ งข้ึนมาเพื่อชว่ ยอานวยความสะดวก
และประหยดั เวลาในการขัดรองเท้าของผู้ใชง้ าน โดยในการประดษิ ฐเ์ คร่ืองขัดรองเท้าในคร้งั นใ้ี ชข้ ดั รองเท้า
หนังเพียงอย่างเดียวเน่ืองจากมีความเหมาะสมท่สี ดุ อาศัยหลกั การทางวทิ ยาศาสตร์ เช่น คุณสมบัติของเหล็ก
และโลหะทใี่ ช้ประกอบเปน็ ตัวเครอื่ ง และโครงสรา้ งตวั เครื่อง และใชค้ วามรู้เรื่อง แรงเหว่ียงไปใชใ้ นการขัด
รองเท้า เป็นตน้ ซึง่ เคร่อื งขดั รองเทา้ อัตโนมัตินจี้ ะเสรมิ สรา้ งประสิทธภิ าพของการขดั รองเท้าและชว่ ยให้
ประหยดั เวลาเพม่ิ มากยิ่งขึ้น

และทางคณะผู้จัดทาต้องขอขอบพระคณุ คณุ ครู จนั ทรวรรณ พนั ธ์สรุ ิยฉ์ าย ท่ีใหค้ าแนะนารวมถึง
ความรใู้ นการทาโครงงาน ผจู้ ดั ทาหวงั เปน็ อย่างยิง่ วา่ โครงงานเครื่องขดั รองเท้าอัตโนมัติชิ้นน้ีจะสร้าง
ประโยชน์ไม่มากก็น้อยใหแ้ กผ่ ู้ใช้งาน หากโครงงานชิน้ นีม้ ีข้อผดิ พลาดประการใดทางคณะผจู้ ัดทาก็ขออภยั มา
ณ ท่นี ี้

ผจู้ ดั ทา

สารบญั หนา้
ก
เรือ่ ง ข
บทคดั ย่อ 1
กิตติกรรมประกาศ 1
บทท่ี 1 บทนา 1
1
1.1 ที่มาและความสาคัญ 2
1.2 จดุ ประสงคข์ องโครงงาน 2
1.3 ขอบเขตการการศึกษา 3
1.4 นิยามเชิงปฏิบัติการ 3
1.5 ผลทคี่ าดว่าจะไดร้ บั 5
บทที่ 2 เอกสารทเี่ กยี่ วข้อง 7
2.1 ชนิดรองเท้าหนัง 8
2.2 ชนดิ แปรงขัดรองเท้า 10
2.3 คณุ สมบัติโลหะ 11
2.4 คุณสมบตั ิของโลหะที่เป็นเหลก็ 13
2.5 พลังงานกล 13
2.6 แรงเหวี่ยง 13
บทที่ 3 วิธกี ารดาเนินการ 15
3.1 วสั ดุอปุ กรณ์ 15
3.2 วธิ กี ารทา 15
บทที่ 4 ผลการทดลอง 16
4.1 วธิ กี ารใชง้ าน
4.2 ผลการดาเนนิ งาน
4.3 ตารางทดสอบประสิทธภิ าพ

สารบญั (ตอ่ )

บทที่ 5 สรุปผลการทดสอบประสทิ ธภิ าพ 17
บรรณานกุ รม ค
ภาคผนวก ง

ก

บทคดั ย่อ

เน่ืองจากในปจั จุบันเมอื่ เราใช้รองเท้าหนังในการออกไปทางานและกจิ กรรมตา่ งๆ มักจะมฝี ุ่นและ
ดนิ มาเกาะตามผวิ รองเท้า และตอ้ งนามาขดั และเวลาที่ใชใ้ นการขดั กน็ านพอสมควร ดงั นน้ั คณะผจู้ ดั ทาจึงได้
คดิ โครงงานเคร่ืองขัดรองเท้าอตั โนมัติ ข้ึนเพื่ออานวยความสะดวกใหแ้ ก่ผู้ใช้งาน

โดยทางคณะผ้จู ดั ทาไดท้ าการประชมุ และศึกษาหาความรทู้ างด้านชนิดของหนงั รองเทา้ ขนแปรงขัด
รองเทา้ รวมไปถงึ หลักการที่จะนาไปใช้ในตวั เคร่อื งขดั รองเทา้ เชน่ พลังงานกลท่ีประกอบไปดว้ ยพลังงาน
ศกั ย์และพลังงานจลน์ แรงเหวย่ี ง ฯลฯ ตัวถงั ประกอบมาจากโลหะที่เป็นเหล็กทีม่ ีความทนทาน เม่ือประดิษฐ์
โครงงานสาเรจ็ จงึ ไดน้ ามาทดสอบประสิทธิภาพ

ผลจากการทดสอบประสทิ ธิภาพของเครือ่ งขดั รองเท้าอตั โนมตั ิไดผ้ ลว่าหากใช้เวลาในการขดั
รองเทา้ นานย่ิงขน้ึ ต้งั แต่ 20 วนิ าที เปน็ ตน้ ไปจะได้ประสทิ ธิภาพและความสะอาดของรองเทา้ ทมี่ ากยงิ่ ขนึ้ ทา
ให้ได้รองเทา้ ท่ีสะอาดมากย่งิ ข้ึน

ข

กติ ตกิ รรมประกาศ

โครงงานช้นิ นสี้ าเรจ็ ขึน้ มาไดเ้ นอ่ื งด้วยความร่วมมือของเพือ่ นนักเรยี นชนั้ มัธยมศกึ ษาชนั้ ปีท่ี 3/2
ปกี ารศึกษา 2564 ในกลุ่มที่ช่วยกนั คิด ประชุม ทดสอบประสิทธภิ าพ และแกไ้ ขปญั หาเรอ่ื งต่างๆจนโครงงาน
เสรจ็ สมบูรณ์สามารถทาได้ตามวัตถปุ ระสงคท์ ี่วางไว้

รวมไปถงึ คุณครู จนั ทรวรรณ พนั ธส์ รุ ิยฉ์ าย ครูทีป่ รกึ ษาโครงงานท่ใี หค้ าปรกึ ษา ตลอดจนแนะ
แนวทาง หรือเสนอไอเดีย ในการประดิษฐ์ช้นิ งานและแก้ไขปัญหาให้ผลงานออกมาดี มปี ระสทิ ธภิ าพ

ทา้ ยที่สดุ น้ีทางคณะผจู้ ัดทาหวังเป็นอย่างย่ิงว่าโครงงานช้ินนี้จะเปน็ แนวทางในการศึกษาค้นควา้
ทดลองของผู้ทีส่ นใจและผทู้ ่ีศึกษาในภายหลงั ไดอ้ ยา่ งดตี ่อไป

คณะผู้จัดทา

1

บทที่ 1
บทนา

1.1ทมี่ าและความสาคัญของโครงงาน

ในยุคสมัยปจั จุบนั รองเทา้ หนังถือได้วา่ เป็นหนง่ึ ในรองเท้าที่ได้รบั ความนยิ มเป็นอันดับตน้ ๆสาหรบั ใช้
สวมขณะทางาน หรือขณะเดินทางเปน็ รองเทา้ ที่เหมาะสมในหลายๆด้านและพร้อมสาหรับการทางาน
แต่เน่ืองจากในแตล่ ะวันของการออกนอกบา้ นเพื่อไปทากจิ กรรมตา่ งๆมกั จะมฝี ุน่ ผง ดิน ทราย ทมี่ าจากถนน
รถ หรืออากาศ ที่สร้างความสกปรกให้แกร่ องเทา้ ซึ่งสร้างความหงุดหงิดและความราคาญแก่เจา้ ของ
เม่ือเปน็ เชน่ นั้นในทกุ ๆคร้งั ที่รองเทา้ สกปรกเจ้าของจึงจาเป็นตอ้ งนารองเท้ามานง่ั ทาความสะอาดก่อนออกไป
ปฏิบัติงานและกิจกรรมตา่ งๆ เวลาทใ่ี ชใ้ นการขดั รองเท้ามักจะใชเ้ วลาเป็นชว่ งระยะเวลาหน่งึ ทีน่ านพอสมควร
ซึง่ ทาให้เสยี เวลาไปอย่างนา่ เสียดายและควรท่จี ะนาเวลาท่ีเสยี ไปมาใชใ้ ห้เกดิ ค่ารวมไปถึงประโยชนส์ ูงสดุ
ดังนนั้ กลุม่ ของผมจงึ ได้ศกึ ษาถึงปญั หาท่ีเกดิ ขึ้นกบั ผ้คู น และเล็งเห็นถงึ ประเดน็ และปัญหาดังกลา่ ว เราจงึ ได้
สร้างและคิดค้นผลงานสิง่ ประดิษฐ์ท่จี ะลดระยะเวลาและแก้ปัญหาดังกล่าวให้ไดม้ ากที่สุด และในทส่ี ุดจึงได้
สร้างหรอื ประดิษฐช์ ิ้นงานขนึ้ มา 1 ช้ินเพื่อทจ่ี ะใช้สง่ิ ประดิษฐน์ ี้อานวยความสะดวกและลดระยะเวลา ณ
ขณะที่ขดั รองเท้าสิ่งประดิษฐด์ งั กล่าว ได้แก่ เครอ่ื งขดั รองเท้าอัตโนมตั ิ โดยเครือ่ งขดั รองเทา้
เคร่อื งนี้มหี ลักการทางานที่ง่ายใหผ้ ลรวดเร็วทง้ั ยงั มวี ธิ กี ารใช้งานที่สะดวกไม่ลาบาก ทีส่ ามารถลดระยะเวลาที่
ใชใ้ นการขดั รองเท้าให้น้อยลงและสะดวกสบายมากย่ิงขึน้ ท้ังยงั นาเวลาทีเ่ คยใช้ขัดรองเท้าไปทาสิง่ ท่ีเกดิ
ประโยชนแ์ ละใหผ้ ลดกี ับตนเองอกี ด้วย

1.2 วัตถุประสงค์ของโรงงาน

1.2.1 สร้างเคร่ืองทาความสะอาดรองเท้าอัตโนมัติ

1.3 ขอบเขตการศึกษา

1.3.1 สถานทท่ี าการประดิษฐแ์ ละทดสอบประสิทธิภาพ :
ทบ่ี ้านของด.ช. อกุ ฤษฏ์ แดงแต้ *เน่ืองจากสถานการณ์การแพร่ระบาดของโควิด-19

1.3.2 ระยะเวลาในการสรา้ งและคดิ คน้ ประดษิ ฐ์ชิ้นงานเดอื นมกราคม 2564 - เดือนกันยายน 2564

2

1.4 นยิ ามเชงิ ปฏิบตั กิ าร

1.4.1เครอื่ งขัดรองเท้าอัตโนมตั ิ โดยเครอ่ื งนีจ้ ะขัดเฉพาะรองเท้าหนัง
1.4.2ขนแปรงทนี่ ามาทาความสะอาดรองท้าจะเปน็ ขนแปรงที่มขี ายทั่วไปตามท้องตลาด
1.4.3 เครือ่ งขัดรองเท้าเครอ่ื งนี้จาเป็นต้องไดร้ ับพลังงานไฟฟ้าทุกครั้งทใี่ ช้ด้วยการเสียบปล๊กั

1.5 ประโยชน์ทีค่ าดว่าน่าจะได้รบั

1.4.1 ช่วยลดภาระในการขัดรองเท้า
1.4.2 ชว่ ยชว่ ยลดเวลาในการขดั รองเท้าหนัง
1.4.3 ชว่ ย Save เวลาเพือ่ ไปทาอยา่ งอนื่

3

บทท่ี 2
เอกสารทีเ่ กย่ี วข้อง

ดว้ ยการทาโครงงานสิง่ ประดิษฐเ์ คร่ืองขดั รองเทา้ ในครัง้ นี้จาเปน็ ต้องศึกษาและทราบขอ้ มลู ดงั ต่อไปน้ี
1.ชนิดของรองเทา้ หนัง
2.ชนิดของขนแปรง
3.คณุ สมบตั ิของโลหะ(คุณสมบตั ทิ างกล)
4.คุณสมบัตขิ องโลหะท่ีเปน็ เหล็ก
5.พลังงานกล
6.หลักการของแรงเหว่ยี ง

1.ชนดิ ของรองเท้าหนัง

มนุษย์เรารู้จักการนาหนังสัตว์มาใช้ผลิตเราเป็นรองเท้าเม่ือกว่า 5,000 ปีที่แล้ว โดยหนังท่ีมนุษย์สมัย
โบราณเลือกหยิบมาผลิตเป็นรองเท้าน้ัน ส่วนมากจะเป็นหนังกวางและหนังหมี ซ่ึงสาเหตุหลักก็คือ
เพื่อให้ความอบอุ่นกับอุ้งเท้าของผู้สวมใส่ในหน้าหนาวที่หิมะตกหนักอย่างเทือกเขา Alps เป็นต้น จวบจน
ปัจจุบัน รองเท้าหนังยังคงอยู่ในตลาด และไม่มีท่าทีว่าจะหายไปไหน ถึงแม้ว่าจุดประสงค์ของคนซ้ือจะ
เปล่ียนไปจากเดิมก็ตาม และน่ีคือหนังทั้งหมด 9 ประเภทท่ีนิยมนามาผลิตเป็นรองเท้า ที่เราอยากให้คุณ
รู้จักก่อนซ้ือ
1.1 Roughout

หนังประเภท Roughout คือหนังที่มีด้านหยาบซ่ึงเกิดจากกล้ามเน้ือท่ีติดกับหนัง มักจะอยู่
เป็น Texture ด้านนอกของตัวรองเท้า ซึ่งถือแม้ว่าตัวหนังจะหยาบแต่กลับน่ิม และมีความหนาพอเพื่อ
นามาผลิตเป็นรองเท้า Boots ที่ใช้ในกองทัพทหารในช่วงสงครามโลกคร้ังท่ี 2 ท่ีไม่ได้ต้องการความเงา
ของตัวหนัง และเช่ือกันว่าหนังประเภทน้ีน้ันระบายอากาศได้ดีกว่าหนังแบบอ่ืน

รูปภาพท่ี 1.1 รองเท้าหนัง Roughout

4
1.2 Vegetable Tanned

ถือเป็นหนังพ้ืนฐานที่สุดที่คุณต้องเคยได้ยินในช่ือไทยๆ อย่าง “หนังฟอกฟาด” น่ันแหละครับ
คือ Veg-Tanned ซึ่งช่ือว่า Vegetable ไม่ได้มาเพราะดึงหนังจากสัตว์กินพืชนะครับ แต่เน่ืองจาก
ขั้นตอนการ Tanned ของตัวหนังน้ันเลือกใช้วัสดุอย่างไม้ และพืชต่างๆ ในการฟอกน่ันเอง (ปัจจุบันเร่ิม
หาการฟอกด้วยไม้แท้ๆ ได้ยากข้ึนเร่ือยๆ) ส่งผลให้ได้สีที่สวยแบบธรรมชาติคล้ายสีผิวมนุษย์เลยทีเดียว
แต่สีนา้ ตาลอ่อนท่ีเห็นจะเข้มขึ้นเร่ือยๆ ตามการใช้งาน หรือท่ีเรานิยมเรียกว่า “Patina” แต่วัสดุแบบน้ี
อาจหดตัว เกิดการบิดงอได้ง่ายหากโดนน้าครับ

รูปภาพที่ 1.2 รองเท้าหนัง Vegetable Tanned

1.3 Calfskin
Calfskin คือหนังที่ผลิตจากหนังวัวอายุน้อย เพ่ือให้ได้หนังท่ีบาง มีลายสวย น่ิม และสภาพหนังดี
ปลอดภัยจากรอยต่างๆ แถมยังแข็งแรงทนทานอีกด้วย ด้วยคุณภาพดังกล่าว ทาให้เป็นที่นิยมนามาใช้
เขียนบันทึกในยุค Medieval และช่วงต้นของยุค Renaissance ก่อนที่กระดาษจะเป็นท่ีนิยมมากขึ้นใน
เวลาต่อมา ในปัจจุบันหนัง Calfskin เป็นท่ีนิยมมากข้ึนเรื่อยๆ เพราะสามารถขัดให้เงาได้ง่าย ดูแลรักษา
ง่าย ซึ่งถ้าคุณต้องการซื้อรองเท้าหนัง Dress Shoes สักคู่ MDs ก็แนะนาให้เลือกหนัง Calfskin นี่แหละ
ครับ

รูปภาพท่ี 1.3 รองเท้าหนัง Calfskin

5

2.ชนิดของขนแปรงขัดรองเท้า

2.1 ขนหมู
ขนหมูเป็นขนแปรงยังท่ีได้มาจากขนของหมูป่า มันเป็นแปรงท่ีสมบูรณ์แบบสาหรับขัดถูส่ิงสกปรกออก
และ ทางานได้ดีบนรองเท้าที่ทาความสะอาดได้ยาก เหมาะท่ีสุดสาหรับรองเท้าหนังท่ีทนทานและ
รองเท้าบูต เช่น รองเท้าหุ้มส้น เน่ืองจากเจาะทะลุได้ดีเพ่ือให้เกิดความสะอาดลา้ ลึก ขนแปรงทางานได้ดี
ในการทาความสะอาดช่องว่างที่ยากต่อการเข้าถึงระหว่างลายเกรนช่วยขจัดขี้ผ้ึงส่วนเกินท่ีสะสมในร่อง
สุดท้ายแปรงเหล่านี้ยังใช้กับครีมได้อย่างมีประสิทธิภาพในรองเท้าหนังเม็ดนูน อย่างไรก็ตามสาหรับวัสดุท่ี
บอบบางกว่า เช่น ผ้าตาข่ายและผ้าใบฝ้ายเราขอแนะนาให้ใช้ขนแปรงท่ีนุ่มกว่าน้ีค่ะ

รูปภาพท่ี 2.1 ขนแปรงชนิด ขนหมู

2.2 ขนม้า
ขนแปรงรองเท้าจากขนม้าเป็นชนิดที่ใช้กันมากที่สุด เพราะพวกเขาสามารถใช้ในการทาความสะอาดและ
ขัดเงาอื่น ๆ มีความเหมาะสมสาหรับความหลากหลายของวัสดุรองเท้าท้ังแบบหนังธรรมดาและหนัง
กลับ พวกมันประกอบด้วยแผงคอม้าหรือขนหางและนุ่มกว่าขนแปรงขนหมู ทาให้เหมาะสาหรับการกาจัด
ฝุ่นและส่ิงระคายเคือง

รูปภาพท่ี 2.2 ขนแปรงชนิด ขนม้า

6
2.3 ทองเหลือง
แปรงลวดทองเหลืองใช้ในการกาจัดส่ิงสกปรกหยาบและมีประโยชน์อย่างยิ่งสาหรับคราบฝังลึกท่ีฝังแน่น
บนรองเท้าหนังกลับและรองเท้านูบัค เน่ืองจากขนแปรงมีความเหนียวจึงมักสงวนไว้สาหรับการทาความ
สะอาดท่ีต้องใช้งานหนักมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างย่ิงกับคราบท่ีฝังแน่น อย่างไรก็ตามทองเหลืองอาจมี
ความเหนียวพอสมควรสาหรับหนังกลับและอาจทาให้พ้ืนผิวรองเท้าช้ันบนสุดค่อย ๆ สึกกร่อนไปตาม
กาลเวลา ดังน้ันควรใช้แปรงเหล่าน้ีด้วยความระมัดระวัง สิ่งสาคัญท่ีควรทราบคือแปรงน้ีไม่ใช่แปรงที่จะใช้
ทาความสะอาดทุกวัน แต่ควรเก็บไว้ใช้เป็นครั้งคราวเมื่อจาเป็นต้องขจัดคราบเหนียวเหล่าน้ัน

รูปภาพที่ 2.3 ขนแปรงชนิด ทองเหลือง

2.4 ขนแพะ

แปรงขนแพะเหมาะอย่างย่ิงสาหรับการเพ่ิมความโดดเด่นให้กับกิจวัตรการดูแลรองเท้าของคุณ มันนุ่ม
กว่าแปรงขนม้าด้วยซา้ และไม่เป็นอันตรายต่อพ้ืนผิวรองเท้าท่ีบอบบาง แต่ให้คุณได้ผิวรองเท้าหนังท่ีเงา
เหมือนกระจกแทน หากคุณต้องการแปรงท่ีให้เอฟเฟกต์ความเงาสูงและพื้นผิวที่สดใสให้กับรองเท้าของ
คุณโดยไม่เกิดความเสียหายหรือรอยขีดข่วนนี่คือแปรงที่เหมาะที่สุด

รูปภาพที่ 2.4 ขนแปรงชนิด ขนแพะ

7

2.5 ขนสังเคราะห์
แปรงสังเคราะห์แข็งมากมันเป็นเครื่องมือท่ีมีประโยชน์มากสาหรับการถอดสะสมขัดสิ่งสกปรก โคลนและ
หินจากพ้ืนของรองเท้า พวกเขาทาความสะอาดแปรงโดยหลักโดยไม่ทาลายรองเท้าของคุณ ความ
หลากหลายน้ีดีสาหรับรองเท้าที่แข็งแรงและรองเท้าเดินป่า ดังน้ันคุณควรหลีกเลี่ยงการใช้แปรง
สังเคราะห์กับวัสดุรองเท้าหนังเรียบ

รูปภาพท่ี 2.5 ขนแปรงชนิด ขนสงั เคราะห์

3.คณุ สมบัตขิ องโลหะ(คุณสมบัติทางกล)

คุณสมบัติข้ันพื้นฐานในทางกลนน้ั ประกอบด้วยความแขง็ แกรง่ ความแข็ง และความเหนียว (Ductility) ซง่ึ ทงั้
3 คุณสมบตั ิดังกลา่ วเป็นคุณสมบตั ิทมี่ ีความเชือ่ มโยงและสัมพนั ธ์กัน โดยทค่ี า่ ความแข็งและความแข็งแกรง่ จะ
แปรผกผันกับค่าความเหนยี ว กลา่ วคือ เม่ือวสั ดุมคี ่าความเหนยี วมาก ค่าความแข็งและความแข็งแกรง่ จะลดลง
ตรงกนั ขา้ มเม่ือวัสดุมีคา่ ความแข็งและความแขง็ แกร่งมากข้ึน คา่ ความเหนยี วจะลดลงจนทาใหว้ สั ดมุ คี วาม
เปราะ (Brittle)
3.1ความแข็ง
หมายถึงความตา้ นทานการเสียรปู ถาวรของวัสดุ ซง่ึ ทวี่ สั ดุทม่ี ีค่าความแข็งมากจะมีค่าความแขง็ แกรง่ มากข้นึ
เช่นเดยี วกัน หากต้องการให้ค่าความแข็งและความแข็งแกร่งเพิ่มโดยท่ีค่าความเหนียวไม่ลดลง สามารถทาได้
โดยการเติมส่วนผสมของธาตุลงไปในโลหะหลอมขณะอยใู่ นขนั้ ตอนการหลอมโลหะ วิธีการดงั กลา่ วสามารถ
เพิม่ คุณภาพดา้ นความแขง็ และความแข็งแกรง่ แกโ่ ลหะได้ โดยทม่ี คี า่ ความเหนยี วคงท่ี
3.2ความเหนยี วและความเปราะ
เป็นคณุ สมบัติทต่ี รงขา้ มกนั เสมอ ซ่งึ คณุ สมบตั ิทั้งสองดังกล่าวได้ถูกนามาศึกษาและทดสอบเกีย่ วกับความ
เหนียวของวัสดุ โดยทว่ี ัสดทุ ่ีมีความเหนยี ว หมายถึงวสั ดุทส่ี ามารถยดื ได้มากก่อนจะขาดออกจากกนั สว่ นวัสดทุ ่ี
มีความเปราะหรอื มีความเหนียวนอ้ ย หมายถงึ วสั ดทุ ส่ี ามารถยดื ได้น้อยหรอื ไม่สามารถยืดได้เลย ก่อนจะขาด
ออกจากกัน

8

รูปภาพที่ 3.1 สมบตั ขิ องโลหะ

4.คุณสมบตั ขิ องโลหะทเี่ ป็นเหลก็

คุณสมบตั ิของเหล็กท่ผี า่ นการแปรรปู แลว้ ทส่ี ามารถนาไปใช้ในงานได้หลกั ๆ คือความทนทานทัง้ ตอ่ การใชง้ าน
และสภาพแวดล้อม พร้อมท้ังตอ้ งมีความยดื หยนุ่ ทด่ี ี สามารถนาไฟฟ้าและนาความรอ้ นได้ หลังจากน้ันใน
กระบวนการเลือกใชเ้ หลก็ ให้เหมาะสมกับงานน้ันก็ขึ้นอยกู่ ับดุลพนิ จิ ของวศิ วกรผู้ควบคุมงาน ที่ตอ้ งคิดและ
คานวณดปู ัจจยั ในเร่ืองตา่ งๆ ทงั้ ปจั จัยภายในและภายนอกเพื่อให้เกิดความปลอดภัยต่อผใู้ ชง้ านมากท่ีสดุ ซึ่ง
คณุ สมบตั ิของเหล็กก็มีดงั นี้
4.1 สภาพยดื หยุ่น
เป็นคณุ สมบตั ิทขี่ องแข็งหรอื เหลก็ สามารถเปล่ยี นรูปร่างรปู ทรงได้ เม่ือมีแรงกระทาที่พอดี สามารถแบ่งออกได้
อีก 2 ประเภท
สภาพยืดหยุน่ (elasticity) คือ คุณสมบัติทีว่ ัตถุหรือของแข็งเปล่ียนแปลงรูปรา่ งไปเมอ่ื ได้รบั แรงกระทาที่
เพียงพอและสามารถคืนกลบั สสู่ ภาพปกตไิ ดเ้ มื่อไม่มีแรงมากระทา
สภาพพลาสติก (plasticity) คือ คุณสมบตั ทิ ี่วัตถเุ ปล่ยี นแปลงรูปรา่ งไปอยา่ งถาวรเม่ือได้รับแรงกระทาท่ี
เพยี งพอ โดยท่ีพ้นื ผิวภายนอกไม่แตกหักหรือฉีกขาด

4.2 ความเค้น
เป็นคณุ สมบตั ิทางฟิสกิ ส์ สามารถอธบิ ายไดว้ า่ เป็นความเข้มข้นของแรงกระทาระหวา่ งอนุภาคภายในของวตั ถุ
หรอื ของแข็งชน้ิ นั้นๆ ต่อแรงภายนอกท่ีกระทาเพ่ิมเขา้ ไป โดยในกระบวนการทดสอบมาตรฐานของเหลก็ น้ัน
จะใชก้ ารวัดความเขม้ ขน้ ของแรงกระทาภายในเฉลีย่ ต่อหน่ึงหน่วยพนื้ ทผ่ี ิวภายใน

9

4.3 ความเครียด
เป็นคุณสมบัติทเ่ี กดิ จากการเปลย่ี นแปลงรูปร่างของวัตถเุ ม่ือได้รบั แรงภายนอกมากระทา หรือกล่าวงา่ ยๆ คือ
อัตราสว่ นของรูปรา่ งที่เปลี่ยนไปตอ่ รปู ร่างเดิม การวัดและคานวณหาความเครียดสามารถทาได้ 2 ลกั ษณะ คือ
แบบเสน้ ตรง (แรงที่มีกระทามีละกษณะเปน็ แรงกด แรงดงึ ) และแบบเฉือน (แรงทม่ี ีกระทาเปน็ แรงแบบเฉอื น

4.4 การดึงเป็นเสน้
เปน็ คณุ สมบัติของวัตถหุ รอื เหล็กที่สามารถทาใหเ้ พม่ิ ความยาว ขน้ึ รูป หรือดึงออกมาเปน็ เสน้ ไดโ้ ดยง่าย
ถึงแมว้ ่าจะไดร้ บั แรงกระทาเข้าไปเพยี งเล็กน้อย ซ่ึงเหล็กที่มีคณุ สมบตั ิเหลา่ นจี้ ะมีคุณสมบัติความยดื หยุ่นแบบ
พลาสตกิ ทเี่ ปน็ การแปรรปู อย่างถาวรสามารถคืนสภาพเดมิ ได้ยาก ตัวอย่างของเหล็กและโลหะแปรรูปท่มี ี
คณุ สมบตั ินี้คอื ตะกว่ั และทองแดง เป็นต้น

4.5 ความเปราะ
เป็นคุณสมบตั ิของวตั ถุทุกชนิดทจี่ ะมีขดี กาจัดของความยืดหยนุ่ เป็นของตนเอง เมอื่ วตั ถุชิน้ น้นั ๆ ได้รบั แรง
กระทาทมี่ ากเกดิ ขีดจากัดก็จะทาให้เกดิ การเปราะแตกได้ ซึ่งวตั ถทุ มี่ คี วามเปราะสงู ไม่ได้หมายความว่าเป็นวัตถุ
ทีไ่ ม่ทนทาน ยกตวั อยา่ งเชน่ แก้วหรือเซรามิกที่มคี วามเปราะสูงแต่สามารถทนแรงดงึ ได้มากกว่าโลหะบางชนิด
ดงั น้ันคุณสมบัติข้อนน้ี ัน้ ใชเ้ ป็นตวั เลอื กทีใ่ ชใ้ นการพจิ ารณาเลอื กใชใ้ ห้เหมาะสมกบั งาน

รปู ภาพท่ี 4.1 โลหะท่ีเปน็ เหลก็ กล้า รปู ภาพท่ี 4.2 โลหะทเ่ี ปน็ เหลก็ ผสม

10

5.พลงั งานกล

พลงั งานกลเป็นพลังงานทีอ่ ยู่ใกลต้ วั เรามาก มนั คือพลงั งานที่เก่ยี วข้องกับการเคลื่อนทข่ี องวตั ถุ พดู ให้เข้าใจ
งา่ ยๆก็คือระหว่างทวี่ ตั ถุเคล่อื นทน่ี น้ั มนั จะสะสมพลังงานในตวั เองไปดว้ ย ไมว่ ่าจะเป็นแนวดิ่ง หรอื แนวนอนก็
ตาม พลังงานกลนน้ั แบง่ ออกเปน็ สองชนดิ ก็คือ พลงั งานจลน์ และ พลงั งานศกั ย์

5.1 พลังงานจลน์

พลังงานจลน์ อธิบายให้เข้าใจง่ายๆกค็ ือ มนั เปน็ พลังงานของวตั ถุในขณะเคลื่อนที่ ยกตวั อยา่ งเช่น รถยนต์ที่
กาลงั แลน่ อยูบนถนน, กระสนุ ท่ีเดนิ ทางออกจากปลายกระบอกปืน วง่ิ ไปในอากาศ หรอื แมแ้ ต่พัดลมท่ีกาลัง
หมุนใบพดั อยู่ พลงั งานจลน้ันจะสงั เกตไดว้ ่าหากส่งิ ของทย่ี กตวั อย่างไปเม่ือสกั ครนู่ ้นั เคลื่อนที่อยู่ แล้วมีสงิ่ ใดมา
ขวางทางมัน จะทาใหเ้ กดิ แรงกระแทกทจ่ี ะทาให้ส่งิ ใดส่งิ หนึ่ง หรือ ท้ังสองอยา่ งเสียหายไดเ้ ลย แรงทเี่ กดิ ข้นึ นนั่
แหละคือพลังงานจลนท์ ่ีมันสะสมเอาไว้ (ยิ่งเร็ว ยงิ่ เคล่ือนท่ีนานก็ยิง่ สะสมพลงั งานมาก เมือ่ กระแทกก็เสยี หาย
มาก)

รปู ภาพท่ี 5.1 พลงั งานจลน์

5.2 พลงั งานศักย์

สาหรับพลังงานศักย์ กจ็ ะเปน็ การสะสมพลังงานของวตั ถรุ ูปแบบหน่ึงเหมือนกนั แบ่งออกเป็นสองกลมุ่ นั่นคือ
พลังงานศักย์โน้มถ่วง พลงั งานแบบนอี้ ธิบายใหเ้ ข้าใจได้ง่ายดงั น้ี เมอ่ื วตั ถุอยทู่ ี่สงู มนั จะสะสมพลังงานเอาไว้ดว้ ย
เมื่อปลอ่ ยลงมามันกจ็ ะมแี รงเพิ่มขึ้น บวกกับแรงโนม้ ถ่วงของโลกเขา้ ไปอกี เมือ่ ถึงพ้นื จะเกดิ แรงกระแทกข้ึนมา
ใหน้ กึ ถงึ ภาพของนา้ ตกที่อย่บู นยอด พอไหลลงมาก็จะเกิดแรงตามมาด้วย เวลาเราไปยนื ใต้น้าตกเรารู้สึกเจ็บใช่
ไหม นั่นแหละแรงจากพลังงานศกั ยโ์ น้มถ่วง ส่วนอกี แบบหน่งึ ก็คือพลงั งานศักยย์ ดื หยุน่ ขออธิบายแบบ
วิทยาศาสตร์ก่อน กลา่ วคือเมื่อเรายืดสงิ่ ของออกไป เมอื่ ปล่อยมนั จะหดกลับเข้ามาพรอ้ มกบั เกดิ แรงดว้ ย เอา

11
ให้เข้าใจงา่ ยๆ พลังงานศักยย์ ืดหยุ่น มันกค็ ือ เจา้ ลฟู ต่ี ัวละครยางยดื ทีย่ ่งิ ยืดหมัดของมันออกไปมากเทา่ ไร พอ
หดกลับมามนั ก็จะแรงขน้ึ เท่าน้ัน หรือ จะเป็นการทางานของสปรงิ เปน็ ตน้

พลงั งานกลที่เกิดขึน้ ท้งั สองรูปแบบน้ัน มนุษยเ์ ราฉลาดและนามามันใช้เพ่อื ลดทอนการทางานของตวั เองมา
นานแล้ว ยกตวั อย่างเช่น การแลน่ เรอื ใบไปตามลม นอกจากแรงลมแลว้ น่ีคือการใช้พลังงานจลน์เพื่อให้เรือไหล
ไปขา้ งหนา้ เป็นต้น

รูปภาพที่ 5.2 ขณะเกดิ พลังงานจลน์ รูปภาพที่ 5.3 พลังงานศักยย์ ดื หยุ่นและศักย์โนม้ ถ่วง

6.หลักการของแรงเหว่ียง

แรงเหวี่ยง (Centrifugal force) เปน็ แรงทอี่ ธบิ ายแรงดันภายนอกที่แสดงรอบวัตถุทห่ี มุนรอบจุดศนู ย์กลาง คา
จากดั ความแรงเหวี่ยงขน้ึ อยูก่ ับวลีภาษาละตนิ ซง่ึ หมายถึง "หลบหนีศนู ย์กลาง" คาอธบิ ายที่ถกู ต้องขนึ้ อยู่กับสิ่ง
ที่ถกู สังเกต มนี กั ฟสิ ิกสบ์ างคนท่ีอา้ งว่าไมม่ ีแรงเหวย่ี งจริงที่ว่าปฏกิ ิรยิ าของวตั ถตุ ่อแรงดงั กล่าวสามารถอธบิ าย
ไดด้ ว้ ยวธิ ีอื่น
คาอธิบายทเี่ ป็นไปไดส้ าหรบั แรงเหวี่ยงอยใู่ นกฎความเฉื่อยของนวิ ตนั กฎหมายฉบับนร้ี ะบุวา่ วัตถุในรูปแบบ
การเคลื่อนไหวมแี นวโน้มทจี่ ะอยใู่ นการเคลอ่ื นไหวเดียวกนั น้ันเวน้ แต่จะมแี รงกดดันจากแรงภายนอก
ตัวอยา่ งเชน่ ลูกบอลทหี่ มุนวนไปรอบ ๆ บนเชือกจะมแี นวโนม้ ทจ่ี ะไปเป็นเสน้ ตรงหากไม่ใชส่ าหรบั เชือกและ
แรงท่ีเชือกนนั้ วางไว้บนลูกบอล ดังนัน้ ลูกบอลแทนทจี่ ะเคล่ือนท่เี ปน็ เส้นตรงจะเคล่ือนทเ่ี ปน็ วงกลมรอบจุด
ศูนยก์ ลางของเดือย

12

คาอธบิ ายนที้ าไมเข้าใจไดง้ ่ายไม่ไดอ้ ธิบายทุกด้านของแรงเหวย่ี ง ตวั อยา่ งเชน่ ทาไมแรงยังคงมีอยู่เม่ือไม่มีสตรงิ ?
ในกรณดี งั กล่าวมีแนวโนม้ ท่ีจะยงั คงเปน็ แรงภายนอกที่แสดงแรงกดบนวตั ถุทาให้ไม่เกดิ เปน็ เสน้ ตรง นี่น่าจะ
เปน็ กระบอก

แม้ว่าแนวคิดน้จี ะไม่เข้าใจอย่างง่ายดาย แต่ประโยชน์ของส่ิงทีห่ ลาย ๆ คนเรยี กว่า แรงเหวี่ยง ถูกนามาใช้เพ่ือ
ประโยชนข์ องมนุษยชาติ ตัวอยา่ งเชน่ แรงเหวี่ยงคือสงิ่ ทท่ี าใหเ้ สอ้ื ผ้าแห้งในเคร่ืองอบแห้ง นอกเหนือจากความ
ร้อนที่ใช้แล้วเครื่องอบผา้ ยังหมนุ เสอื้ ผา้ เหมือนกับที่เคร่ืองซักผ้าทาเพือ่ ให้ไดน้ ้าสว่ นใหญ่ออกมาก่อนท่เี ครื่องอบ
ผ้าจะทางานเสร็จ

ชมุ ชนการแพทย์มกั ใชอ้ ปุ กรณ์เฉพาะสาหรับการสร้างแรงเหวี่ยง - ส่ิงทีเ่ รียกว่าเครือ่ งหมุนเหวยี่ ง นีจ่ ะหมนุ
ตวั อยา่ งเลือดเพ่ือแยกของแข็งออกจากของเหลวซึง่ ทาให้การตรวจจบั เงอื่ นไขบางอย่างดีขนึ้ ด้วยการหมนุ ของ
เลือดส่วนที่หนักกวา่ มักจะตกลงไปทีก่ น้ ขวด

ในทส่ี ุดแรงเหว่ียงอาจจะถูกอธิบายออกไป อยา่ งไรก็ตามส่ิงทดี่ ีเก่ยี วกบั ปรากฏการณน์ ้ีคือมนั ไมจ่ าเป็นทจ่ี ะต้อง
เขา้ ใจอย่างถ่องแทเ้ พ่ือใชป้ ระโยชน์จากมนั ผลกระทบมีความชัดเจนและประโยชน์ที่ไดร้ ับจากแรงมีมากมาย

รปู ภาพที่ 6.1 แรงเหวี่ยง รปู ภาพท่ี 6.2 แรงเหวี่ยง

13

วสั ดุอปุ กรณ์ บทที่ 3
วธิ กี ารดาเนนิ งาน
1. เหลก็ แผน่ หนา 3 มลิ เิ มตร.
2. เหลก็ กลอ่ งขนาด 1x1 1 แผน่
3. มอเตอร์ขนาดครึ่งแรง 12 แท่ง
4. แบรง่ิ (แบบตลบั ลกู ปืน) 1 ตวั
5. พลู เล่ 1 ตวั
6. สายพาน 3 ตัว
7. แบร่ิง(แบบตกุ๊ ตา) 2 เส้น
8. เหล็กแผน่ ชบุ สงั กะสี 2 ตวั
9. เบรกเกอรส์ วิตซ์ 6 แผน่
1 ตัว

วธิ กี ารทา

1.มว้ นเหลก็ เปน็ ถังขนาด เส้นผา่ ศนู ยก์ ลาง 40 ซม. เจาะรูให้เข้ากึง่ กลาง เชอ่ื มเบ้าใส่แบรงิ่ ทีก่ น้ ถังเพ่ือทาจดุ
หมนุ

2.ทาโครงสรา้ ง ตวั ถัง และทาจดุ หมุน เพ่ือตดิ ตงั้ ถังเขา้ ไป

3. ทาการตดิ ต้งั มอเตอร์ และตวั ปรบั ระยะ ความตึงสายพาน

4. ใส่พลู เล่ ขนาด เส้นผ่าศูนย์กลาง 2 นว้ิ กับมอเตอร์ และใส่สายพานคล้องกบั ถังโดยตรง ผลปรากฏวา่ ถัง
หมุนได้ แตม่ ีความเรว็ มากเกินไป และถังหมุนเหวี่ยงและส่ายมาก

5. ตดิ ตง้ั ตัวประคองทีป่ ากถัง เพือ่ ลดการเหว่ียงสา่ ยของถัง

6. ทดพูลเล่ เพ่อื ชะลอความเร็ว การหมุนของถงั ใหค้ วามเรว็ ชา้ ลง (ถา้ ความเร็วมาก รองเท้าอาจจะขาดได้)

7. ติดตงั้ แปลงขดั ไว้ตรงกลาง เพ่อื ให้รองเท้าหมนุ ไป สมั ผัสกับแปลงขัด

14

8. ทาการปิดแผน่ เหลก็ ชบุ สงั กะสี เพื่อความปลอดภยั และดสู วยงาม
9. ทาฝาเปดิ ปิด ด้านบนเพ่ือใหง้ ่ายในการใช้งาน สะดวกและปลอดภัย

10. ติดตงั้ เบรกเกอรส์ วติ ซ์ เพื่อเปิดปดิ เครอื่ ง เพอ่ื ให้สะดวกและปลอดภัย

15

บทที่ 4
ผลการทดลอง

โครงงาน เครอ่ี งขัดรองเท้าอัตโนมตั ิ

วิธกี ารใช้งานอปุ กรณ์

1.นาเคร่อื งขัดรองเท้าออกมาวางเตรียมไว้
2.เสยี บปลัก๊
3.นารองเท้าทจ่ี ะขัด ใส่ลงไปในเครื่องขัดรองเทา้ ตามรูปแบบของเครือ่ งขัดรองเทา้
4.ปิดฝาเพอ่ื ความปลอดภยั
5.เปิดสวิตซ์เครอ่ื งขดั รองเทา้
6.เคร่ืองขัดรองเท้าจะทาการปน่ั รองเทา้ ปัดฝ่นุ ให้สะอาด
7.เม่ือเสร็จแลว้ ให้ปิดสวิตซ์ เปดิ ฝาและนารองเท้าออกมา
8.ถอดปลัก๊ และเก็บให้เรียบร้อย

ผลการดาเนนิ การ

เมอื่ ตัวเคร่อื งเร่มิ ทางานจะเกิดการหมุนและเม่ือขนแปรงสมั ผสั กับผวิ ของรองเทา้ ด้วยความเร็วและแรง
เหวี่ยงทาให้มีการเสียดสีของขนแปรงและผิวรองเท้าทาใหฝ้ ่นุ ทีเ่ กาะท่ผี วิ รองเทา้ หลดุ หายไป รองเทา้ จึงสะอาด
ข้นึ จากก่อนท่ีจะใชเ้ ครื่องขัดรองเท้าอัตโนมัติ

ตางรางทดสอบประสทิ ธภิ าพ 16

คร้ังที่ เวลาทใ่ี ช้ กอ่ น หลัง
(วินาท)ี ฝ่นุ ดนิ ฝุน่ ดิน
//
13 // //
25 // //
// /-
37 // /-
// /-
49 // /-
// /-
5 12 // --
6 15 // --
//
7 18

8 20

9 23
10 25

หมายเหตุ / หมายถงึ ยังมอี ยู่
- หมายถงึ ไมพ่ บเจอ

17

บทที่ 5

สรปุ ผลการทดสอบประสทิ ธิภาพ

จากการทดสอบประสิทธิภาพของโครงงานเครื่องขัดรองเท้าอัตโนมตั สิ รุปผลการทดลองไดด้ งั นี้

วตั ถุประสงค์

เพือ่ สรา้ งเครอื่ งขัดรองเทา้ อตั โนมัติ

จากตารางทดสอบประสทิ ธิภาพ

จากตารางทดสอบประสิทธิภาพแสดงใหท้ ราบว่าเม่อื ใช้เวลาในการขัดรองเท้า 3,5,7 วนิ าที
ตามลาดบั เศษฝนุ่ และเศษดินยังตดิ อย่ทู ผี่ วิ ของรองเทา้ เหมือนกับกอ่ นขดั รองเท้า ตอ่ มาเมอ่ื ขดั รองเท้าใช้เวลา
9,12,15,18,20 วนิ าที ตามลาดบั เหลือเพยี งเศษฝ่นุ เท่านัน้ และเม่อื ใช้เวลาในการขัดรองเท้า 23,25 วินาที
ตามลาดับ รองเท้ามีความสะอาดท่ีสุดและไมพ่ บเจอทั้งเศษฝุ่นและเศษดิน

สรปุ ผลการทดสอบประสทิ ธภิ าพ

เมอ่ื ใชเ้ วลาในการขัดรองเท้าเพม่ิ มากข้นึ ความสะอาดของรองเทา้ ทไ่ี ดร้ บั กจ็ ะมีความสะอาดเพม่ิ มากย่งิ ขึ้น

ขอ้ เสนอแนะ
- ควรจะปรบั ความสามารถใหม้ ีนา้ ยาเพิ่มเข้าไปดว้ ย
- ควรใช้แปรงขดั รองเท้าหลายๆชนิดในการทดสอบ

ค

บรรณานุกรม

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี.//2563.//หนังสอื รายวิชาพน้ื ฐานวทิ ยาศาสตรแ์ ละ
เทคโนโลยีม.2 เทอม 2 / 20 กุมภาพนั ธ์ 2564. /
จาก https://images-se-ed.com/ws/Storage/Pdf/552284/016/5522840166005PDF.pdf

สุรสิทธ์ิ แก้วพระอินทร.์ //โลหะวิทยาเบื้องตน้ .//คร้งั ที่ 1.//สานักพมิ พซ์ ีเอด็ ./:/ซีเอด็ ,/2027.
สบื ค้นเม่ือวันท่ี 24 มีนาคม 2564

TERRABKK.// (2564).//6 ประเภทรองเท้าหนงั ฯ.//สืบคน้ เม่อื 8 เมษายน 2564. //
จาก https://www.terrabkk.com/articles/

Best review Asia. // 2020. // แปรงขัดรองเทา้ ย่ีห้อไหนดสี ุด.//สบื คน้ เมือ่ 12 เมษายน 2564. //
จาก https://bestreview.asia/best-shoe-brushes/

ง

ภาคผนวก

วัสดุ-อปุ กรณ์

จ

ฉ

รองเทา้ ทใ่ี ชท้ ดสอบ

เคร่ืองขดั รองเทา้

ช