Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Hvordan man laver et tårn ud af et stykke papir

Papirtårnet udfordringen er en vigtig øvelse for studerende, der begynder deres studie af strukturteknik, fordi det lærer om belastningsfordeling, kinematik, Newtons bevægelseslove og andre vigtige principper. I en simpel version af udfordringen opbygger eleverne et stabilt tårn ud af et enkelt stykke 8 1/2-by-11-inch papir. De fleste strategier kræver at skære papiret i strimler og danner dem i bjælker. Når mere end et hold konkurrerer mod hinanden, er det vindende hold det, der bygger det højeste tårn, der kan modstå en forudbestemt mængde kraft, som brisen fra en fan uden at falde over.

En vindende Strategi

Den vigtigste del af tårnet er basen, og selvom der er flere tilgange til at konstruere den, er den mest stabile struktur et ligesidet stativ. Fordi det fordeler belastningen symmetrisk, modstår stativet tipping bedre end et fladt stykke papir. Stativet tilføjer også højden til tårnet.

Når du har bygget bunden, skal du bruge resten af ​​papiret til selve tårnet. Hvis du går til maksimal højde, vil du gerne skabe den mindste mulige base, men ofre ikke stabilitet for økonomien, eller tårnet kan muligvis ikke modstå en let brise.

Byggepapir Girders

Hver løsning på denne udfordring indebærer at skære papiret i tynde strimler og danne dem i bjælker. Du vil maksimere antallet af bøjler, du får fra papiret. For at gøre det, skal du skære tynde strimler, men hvis du skærer strimlerne for tynde, er de vanskelige at danne. Et godt kompromis mellem økonomi og stabilitet er at skære hele arket i 1-tommers strimler langs dets bredde.

Du kan danne strimlerne i bjælker på to måder. Den ene er at pakke dem omkring en blyant for at gøre cylindre og den anden er at folde dem ind i rør med trekantede tværsnit. Et stykke tape i hver ende af hver bjælke skal være nok til at holde det sammen, men du vil muligvis tilføje et tredje stykke tape i midten. Forlad mindst en tomme i begge ender af hver bjælke untaped. Dette vil give dig mulighed for at passe sammen med bjælkerne i længderetningen.

Byg grunden

Du skal bruge mindst tre bjælker til at bygge et stativ til basen. De skal splitte ud fra en central top, og afstanden mellem hver af fødderne skal være lig med længden af ​​en bjælke. For at forbinde bjælkerne ved toppunktet skal du sætte et enkelt stykke tape rundt om endene af bjælkene for at danne en cylinder, som kan passe ind i en af ​​bjælkene. Hvis du finder dette for svært at gøre, skal du klemme enderne sammen og give dem et twist før du binder.

Hvis du konstruerer tårnet på en glat overflade, kan du have problemer med at stabilisere basen. En løsning er at forbinde fødderne med tre flere bjælker for at skabe en trekant. Dette giver dig færre bjælker til at konstruere tårnet, så det vil ikke være så højt, men det vil være mere modstandsdygtig over for at falde.

Opret tårnet

Du danner tårnet ved at montere resterende bjælker sammen for at danne et langt rør. Indsæt enden af ​​en bjælke i enden af ​​en anden og skub dem sammen, indtil båndet forhindrer dig i at skubbe dem længere. Dette giver dig et enkelt rør, der ligger et sted mellem 40 og 60 tommer lang, afhængigt af hvor mange bjælker du brugte til basen. Opret tårnet ved at skubbe den ene ende af det lange rør på toppunktet dannet af de tre basisbjælker.

Fordi du har skåret papiret langs bredden, har du kortere bjælker, end du ville, hvis du skar papiret i længderetningen , hvilket betyder at tårnet har flere ledd. Dette er en god ting, fordi leddene er stærkere end spændene på bjælkerne. Men hvis du er en person, der kan lide at eksperimentere, skal du prøve at opbygge et tårn med den samme procedure, men denne gang skære bjælkerne langs længden af ​​papiret og sammenligne stabiliteten af ​​de to færdige tårne.

An Ekstra udfordring

Nogle konkurrencer tillader ikke brugen af ​​bånd. Du kan stadig bruge denne strategi til at bygge tårnet, men du bliver nødt til at finde en måde at få båndene til at holde sammen ved at lave små stykker i enderne af papiret og folde dem sammen. Sørg for, at dine hænder er rene, når du gør dette, og brug skarpe saks.

Klik for at udvide hele teksten