Если вы когда-либо строили башни с блоками, вы, вероятно, опрокинули некоторые из них - нарочно или случайно. Иногда ваша башня становится слишком высокой и шаткой, и вы просто не можете ее удерживать! В этом упражнении вы узнаете о компромиссах, которые необходимо сделать при строительстве башни, которая является высокой и стабильной.
Что определяет, останется ли блок-башня стоящей или упадет? Подумайте об одном прямоугольном блоке, расположенном горизонтально на земле. Блок имеет широкое основание относительно его высоты, поэтому он очень стабилен. Если вы нажмете пальцем на бок, он, вероятно, сместится вбок, но не перевернется.
Теперь возьмите тот же блок и поставьте его вертикально на одном конце. Основание теперь уже относительно его высоты. Если вы нажмете на блок в верхней части, он, вероятно, упадет вместо скольжения. Что делать, если вы добавите больше блоков? Два прямоугольных блока, уложенные друг на друга по горизонтали, будут намного более устойчивыми, чем если вы сложите два одинаковых блока вплотную вертикально. Стабильность башни зависит от соотношения ее ширины и высоты.
Это создает проблему: учитывая ограниченное количество блоков, как вы можете построить башню, которая будет максимально высокой, но при этом стабильной? (То есть он не будет легко опрокинуться, когда вы нажмете на него или подуете.) В этом проекте вы попробуете это и узнаете!
Обратите внимание, что эта же концепция применима к реальным зданиям. Очень короткие конструкции, такие как одноэтажные дома, как правило, очень устойчивы. Высокие структуры, которые сужаются при достижении вершины, такие как пирамиды, также очень устойчивы. Высокие, тощие конструкции, такие как небоскребы, могут быть гораздо более восприимчивыми к стихийным бедствиям, включая сильный ветер и землетрясения, которые могут привести к их падению. Требуется много дополнительных усилий, чтобы убедиться, что они остаются в безопасности!
Вам потребуется:
- Игрушечные картонные или деревянные блоки, пустые картонные коробки
- Карандаш и бумага
- Стул
- Вентилятор
Убедитесь, что у вас достаточно свободного пространства, чтобы построить высокую башню, и она ничего не сломает, если упадет.
Соберите все свои блоки, прежде чем начать. Подсчитайте, сколько у вас блоков, и рассортируйте их примерно по размеру (маленький, средний и большой).
Сделайте эскизы нескольких различных конструкций башенных блоков. Постарайтесь сделать башни как можно выше, но также планируйте, чтобы они были устойчивыми, чтобы они не упали легко.
Попробуйте построить один из ваших проектов башни. Если башня становится выше, чем вы можете достичь, встаньте на стул или попросите взрослого помочь добавить больше блоков. Можете ли вы закончить строительство башни, прежде чем она упадет?
Если вам удастся закончить строительство башни, попробуйте слегка постучать по ней пальцем в нескольких местах. Башня падает?
Если ваша башня упала, подумайте, как вы можете сделать ее более стабильной. Вы должны пожертвовать некоторой высотой, чтобы достигнуть этого?
Если ваша башня не упала, раздвиньте границы! Можете ли вы сделать его еще выше, сохраняя стабильность?
Продолжайте перепроектирование и перестройку вашей башни, пока она не станет стабильной, но вы не сможете сделать ее выше, не сделав ее нестабильной.
Дополнительно: Направьте вентилятор на вашу башню, чтобы имитировать ветер. Ваша башня осталась стоять?
Построение самой высокой башни на первый взгляд может показаться очень простым - просто сложите все свои блоки вертикально друг за другом, один поверх другого. Это должно дать вам максимально возможную высоту, верно?
Технически, да, но это также приведет к чрезвычайно нестабильной башне, потому что она слишком высокая и тощая. Он может упасть сам по себе, прежде чем вы даже закончите строить! И наоборот, вы можете построить чрезвычайно устойчивую башню, сделав ее очень короткой и широкой, но тогда она не будет очень высокой!
Лучшее решение, вероятно, находится где-то посередине, с башней, которая шире в основании, чем на ее вершине. Вероятно, вам пришлось пройти несколько итераций при строительстве вашей башни, пока вы не нашли проект, который работал лучше всего. Это нормальная особенность процесса инженерного проектирования.