อุปกรณ์ช่วยเปิดและแทนฝาขวดน้ำดื่ม
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ธนชัย เพ็งสกุล
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สะอารอนิง ดาโอะ
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ปัจจุบันมีการนำน้ำจากแหล่งน้ำต่างๆ ในธรรมชาติมาทำให้สะอาดบริสุทธิ์ เพื่อให้สามารถนำมาใช้ ในการอุปโภคและบริโภคในชีวิตประจำวัน โดยเฉพาะน้ำสะอาดสำหรับใช้ในการบริโภคนั้น ผู้คนส่วนใหญ่มัก นิยมบริโภคน้ำดื่มชนิดบรรจุขวด เนื่องจากเป็นน้ำสะอาดที่ผ่านกรรมวิธีการกรองและทำให้บริสุทธิ์ที่ได้รับการควบคุมและตรวจสอบจากหน่วยงานที่รับรองคุณภาพตามมาตรฐานสากล สะดวกต่อการพกพาและมีปริมาณพอเหมาะต่อการบริโภคในแต่ละวัน แต่จากการสังเกตพบว่า ฝาขวดน้ำดื่มมีพื้นที่จับน้อยและมีผิวลื่น ดังนั้น การเปิดขวดด้วยการออกแรงบีบที่ฝาขวดโดยตรง จึงต้องออกแรงมาก ซึ่งจะเป็นปัญหาสำหรับเด็ก ผู้หญิง ผู้สูงอายุและคนที่มีความแข็งแรงของข้อมือน้อย เพราะในการเปิดฝาขวดจะต้องอาศัยแรงสองแรง คือ แรงบีบมือ เพื่อเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างมือกับฝาขวด และแรงบิดหรือหมุนในการเปิดฝาขวด จึงทำให้เด็กและผู้สูงอายุส่วนใหญ่ที่มีความแข็งแรงของข้อมือน้อยไม่สามารถที่จะเปิดฝาขวดน้ำดื่มได้ ซึ่งจากการศึกษาค้นคว้า พบว่า ได้มีการเผยแพร่งานวิจัยจากประเทศญี่ปุ่น ผ่านเว็บไซต์ www.catdumb.com เผยสาเหตุที่ผู้หญิงญี่ปุ่นเปิดฝาขวดน้ำดื่มไม่ได้ เพราะการเปิดฝาขวดน้ำดื่มต้องอาศัยแรงบีบมือ เท่ากับ 20 kgF. แต่แรงบีบมือของคนทั่วไปมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 10 kgF. จึงไม่สามารถเปิดฝาขวดน้ำดื่มได้ และยังพบปัญหาเกี่ยวกับการเก็บหลอดดูดน้ำ เมื่อต้องการปิดฝาเพื่อเก็บน้ำดื่มไว้บริโภคในครั้งต่อไป จนบางครั้งต้องปล่อยให้หลอดดูดน้ำตกลงไปในขวดน้ำ หรือพับหลอดดูดน้ำแล้วหนีบด้วยฝาขวด เพื่อไม่ให้หลอดดูดน้ำตกลงไปในขวดน้ำ ทำให้หลอดดูดน้ำเกิดความเสียหายจนไม่สามารถใช้งานได้อีก และยังทำให้ปลายของหลอดดูดน้ำต้องสัมผัสกับสิ่งต่าง ๆ ภายนอกที่อาจจะส่งผลทำให้ปลายของหลอดดูดน้ำสกปรกหรือมีเชื้อโรคติดตามมาได้ จากปัญหาดังที่กล่าวมา ทางกลุ่มจึงมีแนวคิดที่จะประดิษฐ์อุปกรณ์ที่สามารถช่วยแก้ปัญหาการเปิดฝาขวดน้ำดื่มและการเก็บหลอดดูดน้ำในขวดน้ำดื่มสำหรับเด็ก ผู้สูงอายุและบุคคลทั่วไป ที่มีชื่อว่า “อุปกรณ์ช่วยเปิดและแทนฝาขวดน้ำดื่ม” ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ได้นำหลักการของโมเมนต์มาใช้ในการทดแรง โดยในการออกแรงหมุนหรือแรงบิดอุปกรณ์เพียงครั้งเดียว จะทำให้เกิดแรงทำงานสองแรง คือ แรงเสียดทานระหว่างอุปกรณ์ช่วยเปิดฝาขวดกับฝาขวดน้ำดื่ม และการเพิ่มความยาวของปลายด้ามจับที่มีค่ามากกว่ารัศมีของฝาขวดน้ำดื่ม จะทำให้เกิดโมเมนต์ของแรงบิดเปิดฝาขวดที่มีค่ามากกว่าโมเมนต์ของแรงต้าน จึงทำให้ฝาขวดสามารถเปิดออกได้ง่าย โดยที่เด็กและผู้สูงอายุออกแรงบิดในการเปิดฝาน้อยกว่าคนปกติได้ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์แทนฝาขวดน้ำดื่มที่จะทำหน้าที่แทนฝาขวดเดิม ซึ่งจะประกอบด้วยอุปกรณ์แทนปากขวดที่สามารถยึดหลอดดูดน้ำโดยอาศัยหลักการของแรงเสียดระหว่างหลอดดูดน้ำกับที่ยึดหลอด ซึ่งมีทิศขึ้นในแนวดิ่ง และมีค่าเท่ากับน้ำหนักของหลอดดูดน้ำที่มีทิศลงในแนวดิ่ง จึงทำให้สามารถยึดหลอดดูดน้ำไว้อยู่กับที่เพื่อไม่ให้ตกลงไปในขวดน้ำดื่มได้ และมีฝาปิดขวดเพื่อใช้ในการปิดปากขวดน้ำดื่ม โดยให้หลอดดูดน้ำสามารถอยู่ภายในปากขวด เพื่อช่วยลดความเสียหายของหลอดดูดน้ำและลดความเสี่ยงที่จะทำให้ปลายของหลอดดูดน้ำสกปรก หรือมีเชื้อโรคติดตามมาอีกด้วย และการที่อุปกรณ์ช่วยเปิดมีลักษณะเป็นห่วง จึงสามารถใช้เป็นหูหิ้วสำหรับการพกพาขวดน้ำดื่มได้ เมื่อใช้งานอุปกรณ์เสร็จแล้ว ก็สามารถแยกชิ้นส่วนของอุปกรณ์เพื่อนำมาทำความสะอาดได้สะดวก แล้วนำมาประกอบเป็นชิ้นเดียวกันได้อีกครั้ง เพื่อความสะดวกในการพกพาติดตัว พร้อมสำหรับการใช้งานในครั้งต่อไป