Если вы смотрели на мосты, вы, вероятно, заметили, что они могут быть сделаны из разных материалов. Некоторые из дерева, некоторые из стали, некоторые из бетона, а некоторые даже из камня. Если вы хотите построить простой, прочный миниатюрный мост, используя что-то, что лежит у вас дома, какой материал лучше всего использовать? Попробуйте это занятие, чтобы узнать!
Какие материалы должны использовать инженеры для строительства моста? Решение зависит от многих факторов. Где находится мост? Как долго это будет? Что будет проходить через мост (люди, машины или поезда) и какова будет общая нагрузка?
Вы, наверное, знаете, что разные материалы имеют разные свойства. Вы можете думать о свойствах различных материалов, используя ваши чувства - например, как что-то выглядит или чувствует себя, светлый или темный, гладкий или грубый? Есть также свойства, которые описывают, насколько прочен материал. Это так называемые механические свойства. Например, насколько твердый материал растягивать, сдавливать или сгибать? Когда вы сгибаете материал и затем отпускаете, он остается согнутым или возвращается к своей первоначальной форме? Если вы согните материал настолько, чтобы он сломался, происходит ли он очень медленно или внезапно и неожиданно?
Вы, возможно, испытали эти различные свойства в повседневной жизни, не осознавая этого. Когда вы сгибаете скрепку, она остается согнутой; также трудно заставить скрепку внезапно "щелкнуть". Сравните это с деревянной линейкой. Если вы немного согнете линейку, она вернется к своей первоначальной форме; но если бы вы согнули его слишком далеко, он бы сломался. Некоторые материалы, такие как резина, легко растягиваются или растягиваются. Другие материалы, такие как камни, намного жестче. Вы можете, вероятно, представить, какие свойства будут важны для моста. Если по мосту едет тяжелый грузовик, хотите ли вы, чтобы мост сильно прогнулся? Вы хотите, чтобы мост вернулся к своей первоначальной форме после ухода грузовика? В этом упражнении вы изучите эти свойства с использованием различных бытовых материалов и решите, какой из них станет лучшим мостом.
Вам понадобится:
- Две толстые книги или маленькие коробочки
- Бумага
- Вощеная бумага
- Алюминиевая фольга
- Ножницы
- Лента
- Как минимум 25 копеек.
- Линейка
Разрежьте вощеную бумагу и алюминиевую фольгу на листы того же размера, что и лист бумаги.
Разместите ваши книги примерно на расстоянии 10 дюймов друг от друга.
Сложите каждый из трех листов материала в форме моста: сначала сложите их пополам по крайней мере дважды. Затем сложите края, чтобы сделать стены. Лента края, чтобы предотвратить разворачивание мостов. Удостоверьтесь, что ваш мост достаточно широк, чтобы держать монетки сидя. Какой материал, по вашему мнению, сделает самый прочный мост?
Расположите один из ваших мостов через щель между книгами.
Поместите пенни в середине моста.
Продолжайте добавлять больше пенни на мост по одному. Распределите копейки равномерно по всей длине моста. Это имитирует, как реальные люди или машины едут по мосту; они не все сложены друг на друга.
Внимательно следите за мостом, продолжая добавлять копейки. Мост держит свою форму или начинает провисать?
Если вы заполните всю поверхность моста копейками, начните второй слой. Продолжайте добавлять копейки, пока мост не рухнет. Сколько копеек потребовалось, чтобы разрушить мост?
Повторите процедуру для каждого из ваших других материалов моста. Какой мост удерживал больше всего копейки? Все ли мосты рухнули одинаково (то есть, внезапно рухнули ли некоторые, а рухнули постепенно)?
Дополнительно: построить новый мост из каждого типа материала. Добавьте несколько копеек к каждому мосту - но недостаточно, чтобы он рухнул - и затем удалите пенни. Мост полностью возвращается к своей первоначальной форме или он постоянно деформирован?
Вы, вероятно, нашли, что бумага сделала самый сильный мост. Возможно, вы были удивлены, узнав, что мост из алюминиевой фольги был не самым сильным. В конце концов, разве металл не сильнее бумаги? Сила объекта зависит не только от его материала, но и от его размеров. Толстый лист бумаги сложнее согнуть, чем тонкий кусок металла, а алюминиевая фольга очень тонкая.
Если вы внимательно наблюдаете, вы также могли заметить, что мосты не все рушатся одинаково. Бумажный мостик, возможно, начал постепенно провисать, в конце концов упав и уронив монеты. Мосты из алюминиевой фольги и вощеной бумаги, возможно, потерпели неудачу гораздо более внезапно - в основном удерживая свои первоначальные формы и затем быстро разрушаясь. Как бы вы приняли эту информацию во внимание при строительстве собственного моста?