关键概念
物理学
工程学
重量
刚度
质心
引言
你可能见过很多智能手机支架或立架。你可能会用一个来支撑平板电脑看电影，也许你的父母会在汽车仪表盘上安装一个来固定用于 GPS 导航的手机。但是，如果你可以自己制作，为什么要购买呢？在这个项目中，你将使用工程设计流程来设计、测试和构建你自己的智能手机支架。
背景
看看你周围。你可能被大量看起来不是很“科学”的日常物品包围着。桌子、椅子、灯、门、笔筒等等。然而，这些物品中的许多可能是由工程师设计的，他们必须找出解决方案，例如：找到最佳的建筑材料；确定物体需要支撑的重量；以及设计高效的制造方法。如果工程师们做得好，你可能永远不会注意到——但是如果你坐的椅子散架了或者灯坏了，你肯定会注意到！
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工程师使用工程设计流程来设计事物，这与科学方法不同。这个流程的确切步骤可能会因你询问的对象而略有不同，但它们通常是这样的
定义问题
进行背景研究
明确要求
集思广益解决方案
构建原型
测试原型
迭代
“迭代”是什么意思？这意味着你可能会多次执行某些步骤！事情很少在第一次尝试时就完美地工作。你可能认为你有一个完美的某物设计，然后测试它并发现它根本不起作用——所以又回到了绘图板！在这个项目中，你将尝试工程设计流程并设计你自己的手机支架。
材料
智能手机或用纸板、硬币和胶带制成的“替代”手机（参见“准备工作”）
各种办公用品和工艺材料，例如纸板、胶带、橡皮筋、回形针、胶水等（因为这是一个工程设计项目，所以活动不需要特定的材料清单。你可以决定你想使用哪些材料。）
用于绘制草图的铅笔和纸
准备工作
如果你没有手机，你可以制作一个替代手机并为其设计一个支架。首先，切出一块与智能手机大小大致相同的瓦楞纸板。为了使其更重，将一个矩形硬币网格用胶带粘在纸板的一侧。它现在应该与手机的大小和重量大致相同。
步骤
在你开始设计某物之前，你必须明确定义你试图解决的问题。例如，一个问题可能是“我需要能够看到手机屏幕以便在驾驶时使用 GPS”或“我想能够支撑平板电脑看电影而无需拿着它。”这些不同问题的最佳解决方案可能不会相同。在你继续之前，弄清楚你究竟要解决什么问题。换句话说，你为什么需要手机支架？你将如何使用它？
做一些背景研究。如果你可以上网，请在网上查看不同类型手机支架的设计。有不同的种类吗？它们有什么不同？它们都服务于相同的目的吗？
明确你的手机支架的要求。这些将取决于你计划如何使用支架。例如，你需要它适用于不同尺寸的手机还是仅适用于一部手机？你希望手机的角度可调吗？你需要确保手机上的某些按钮或端口仍然可以访问吗？你需要能够在屏幕上打字或按按钮而不会将其撞倒吗？
集思广益一些手机支架的设计。在纸上绘制它们的草图，并写下你需要的材料来构建它们。尝试提出至少三种不同的设计，然后考虑它们将如何满足你的要求。你认为哪一个最能满足要求？
构建你最佳设计的原型。你可能需要在此时开始迭代！例如，可能零件不像你想象的那样都装在一起。如果你在构建原型时遇到问题，可以修改设计，甚至在你意识到它无法按预期工作时切换到完全不同的设计，这都没关系。
测试你的原型！尝试自己使用它或将其交给其他人试用，并经历各种真实世界的使用场景。例如，你可以插入手机的充电线吗？如果你按下手机屏幕，它会倒下吗？你甚至可以尝试摔落它看看它是否会坏。你的原型是否满足你所有的要求？
如果没有，那么就回到绘图板——是时候迭代并更改你的设计了。不断迭代，直到你的手机支架满足你所有的要求。
附加内容：即使你的支架满足你所有的初始要求，你仍然可以尝试改进它。例如，你可以使用更少的材料制作性能相当的支架吗？在现实世界中，这将节省制造成本。
观察和结果
你的手机支架在第一次尝试时就完美运行了吗？你可能认为你在纸上有一个完美的设计，然后惊讶地发现它没有按预期工作。也许你的支架和桌子之间的摩擦力不够，所以它太容易滑动了。也许它太窄了，当你把手机放进去时会倒下，或者你使用的材料不够硬，在手机的重量下下垂了。可能有很多事情会出错——但这就是你先构建原型并对其进行测试的原因！这让你有机会更改你的设计，以确保它满足你所有的要求。
工程师们也做同样的事情——你不会想设计一个产品，开始销售它，然后发现它不能正常工作。工程师几乎总是在推出最终产品之前构建和测试原型。现在你已经熟悉了工程设计流程，你接下来会设计什么呢？
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