關鍵概念
物理學
工程學
重量
剛度
質心
引言
你可能見過很多智慧手機支架或立架。你可能會用一個來支撐平板電腦看電影，也許你的父母會在汽車儀表盤上安裝一個來固定用於 GPS 導航的手機。但是，如果你可以自己製作，為什麼要購買呢？在這個專案中，你將使用工程設計流程來設計、測試和構建你自己的智慧手機支架。
背景
看看你周圍。你可能被大量看起來不是很“科學”的日常物品包圍著。桌子、椅子、燈、門、筆筒等等。然而，這些物品中的許多可能是由工程師設計的，他們必須找出解決方案，例如：找到最佳的建築材料；確定物體需要支撐的重量；以及設計高效的製造方法。如果工程師們做得好，你可能永遠不會注意到——但是如果你坐的椅子散架了或者燈壞了，你肯定會注意到！
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工程師使用工程設計流程來設計事物，這與科學方法不同。這個流程的確切步驟可能會因你詢問的物件而略有不同，但它們通常是這樣的
定義問題
進行背景研究
明確要求
集思廣益解決方案
構建原型
測試原型
迭代
“迭代”是什麼意思？這意味著你可能會多次執行某些步驟！事情很少在第一次嘗試時就完美地工作。你可能認為你有一個完美的某物設計，然後測試它並發現它根本不起作用——所以又回到了繪圖板！在這個專案中，你將嘗試工程設計流程並設計你自己的手機支架。
材料
智慧手機或用紙板、硬幣和膠帶製成的“替代”手機（參見“準備工作”）
各種辦公用品和工藝材料，例如紙板、膠帶、橡皮筋、回形針、膠水等（因為這是一個工程設計專案，所以活動不需要特定的材料清單。你可以決定你想使用哪些材料。）
用於繪製草圖的鉛筆和紙
準備工作
如果你沒有手機，你可以製作一個替代手機併為其設計一個支架。首先，切出一塊與智慧手機大小大致相同的瓦楞紙板。為了使其更重，將一個矩形硬幣網格用膠帶粘在紙板的一側。它現在應該與手機的大小和重量大致相同。
步驟
在你開始設計某物之前，你必須明確定義你試圖解決的問題。例如，一個問題可能是“我需要能夠看到手機螢幕以便在駕駛時使用 GPS”或“我想能夠支撐平板電腦看電影而無需拿著它。”這些不同問題的最佳解決方案可能不會相同。在你繼續之前，弄清楚你究竟要解決什麼問題。換句話說，你為什麼需要手機支架？你將如何使用它？
做一些背景研究。如果你可以上網，請在網上檢視不同型別手機支架的設計。有不同的種類嗎？它們有什麼不同？它們都服務於相同的目的嗎？
明確你的手機支架的要求。這些將取決於你計劃如何使用支架。例如，你需要它適用於不同尺寸的手機還是僅適用於一部手機？你希望手機的角度可調嗎？你需要確保手機上的某些按鈕或埠仍然可以訪問嗎？你需要能夠在螢幕上打字或按按鈕而不會將其撞倒嗎？
集思廣益一些手機支架的設計。在紙上繪製它們的草圖，並寫下你需要的材料來構建它們。嘗試提出至少三種不同的設計，然後考慮它們將如何滿足你的要求。你認為哪一個最能滿足要求？
構建你最佳設計的原型。你可能需要在此時開始迭代！例如，可能零件不像你想象的那樣都裝在一起。如果你在構建原型時遇到問題，可以修改設計，甚至在你意識到它無法按預期工作時切換到完全不同的設計，這都沒關係。
測試你的原型！嘗試自己使用它或將其交給其他人試用，並經歷各種真實世界的使用場景。例如，你可以插入手機的充電線嗎？如果你按下手機螢幕，它會倒下嗎？你甚至可以嘗試摔落它看看它是否會壞。你的原型是否滿足你所有的要求？
如果沒有，那麼就回到繪圖板——是時候迭代並更改你的設計了。不斷迭代，直到你的手機支架滿足你所有的要求。
附加內容：即使你的支架滿足你所有的初始要求，你仍然可以嘗試改進它。例如，你可以使用更少的材料製作效能相當的支架嗎？在現實世界中，這將節省製造成本。
觀察和結果
你的手機支架在第一次嘗試時就完美運行了嗎？你可能認為你在紙上有一個完美的設計，然後驚訝地發現它沒有按預期工作。也許你的支架和桌子之間的摩擦力不夠，所以它太容易滑動了。也許它太窄了，當你把手機放進去時會倒下，或者你使用的材料不夠硬，在手機的重量下下垂了。可能有很多事情會出錯——但這就是你先構建原型並對其進行測試的原因！這讓你有機會更改你的設計，以確保它滿足你所有的要求。
工程師們也做同樣的事情——你不會想設計一個產品，開始銷售它，然後發現它不能正常工作。工程師幾乎總是在推出最終產品之前構建和測試原型。現在你已經熟悉了工程設計流程，你接下來會設計什麼呢？
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