Как построить башню из палочек от эскимо

С помощью 200 палочек от эскимо постройте башню высотой хотя бы 1 метр, которая выдержит 10 учебников по физике. Рекорд для этого опыта по физике – 18 книг, приблизительно 32 кг. Возможно ли это? Может ли постройка из палочек держать более 30 кг веса книг? Вот один из способов сделать это.

Шаги

1. 1 Cоберите квадраты.
   • Разложите 4 палочки в форме квадрата. Вертикальные палочки будут лежать сверху, или на горизонтальных.
   • Каждая склеенная палочка является «шириной палочки» от конца, к которому он приклеен. Склеенное соединение – это одна ширина палочки внизу с верхнего конца, и одна ширина палочки справа от левого конца. Добавьте еще немного клея в других трех местах, где есть пересечение или туда, где горизонтальная палочка соприкасается с вертикальной.
   • Чтобы выровнять палочки и убедиться в «квадратности», несколько плит были использованы в качестве линейки. Также их применяли в качестве грузов, которые укладывали поверх квадратов, чтобы «прижать» их пока клей подсыхает. Кирпичи или другие плоские массивные предметы будет менее хлопотно найти и использовать для этого. Для выравнивания можно использовать строительный угольник или другие шаблоны.
   • Разложите палочки 2 по 2 (2 палочки на каждой стороне) слева, и 2 палочки справа. Положите поперечную палочку и добавьте мазок клея только на внутреннюю палочку. Уберите самую дальнюю палочку до того как клей засохнет. Оставшаяся (проклеенная) палочка является шириной палочки от конца пересекающей палочки.
   • Положите груз на квадрат и дайте клею высохнуть.
2. 2 Как только клей засохнет на этом основном квадрате, приложите диагонально через квадрат перемычку. Убедитесь, что она находится либо внутри, либо снаружи, в зависимости от элемента, который вы конструируете. Вы должны повторять этот процесс «создания квадратов» много раз, но вам поможет избежать ошибок (тратить палочки зря), если вы сначала полностью сконструируете один куб.
3. 3 Соедините два квадрата с противоположными перемычками, чтобы сформировать куб. Больше палочек понадобится «связать» квадраты в куб. Сначала две нижние палочки проклеивают, держат под грузом и дают подсохнуть, потом конструкцию переворачивают и добавляют 2 палочки, чтобы связать вместе противоположные стороны куба.
   • Противоположные перемычки означают, что квадраты с перемычкой в форме Z соединяются с квадратами формы S.
4. 4 Как только будут построены 2 куба, они могут быть сложены друг на друга и соединены вместе с помощью нанесения клея в местах соприкосновения палочек. Зажмите нижние соединения с помощью бельевых прищепок и дайте время, чтобы высохнуть.
5. 5 Сформулируем заново: сделайте квадратные рамки, соедините квадраты в кубы, соедините кубы в башню.
   • Есть два взаимосвязанных типа; «куб из внутренних палочек» и «куб из наружных палочек». Они чередуются в структуре башни. Несущая нагрузка (вертикальных) палочек опирается непосредственно на горизонтальные палочки.
   • Перемычки на втором элементе конструируются так, чтобы противостоять (быть противоположными) перемычкам первого модуля. Если первый элемент можно представить как имеющий Z-образную перемычку, то второй элемент – как S-образную.
6. 6 Готово.

Советы

• Первый куб был так плохо выровнен и перемычки были установлены неправильно для растяжимости; они не будут соединяться симметрично. Палочки ломались на куски до того, как клей полностью высыхал, и эти палочки выбрасывались в процессе. Столярный клей «Elmer's» скрепляет лучше, чем сама древесина, поэтому использовать бракованные элементы нужно до того, как клей полностью высох. Надо проявить осторожность для предотвращения разломов в местах склеенных соединений (поможет кухонный нож и применение небольшого усилия).
• Изучите инструкции по использованию клея. Следуйте им. В них говорится зажимать место склеивания до высыхания; мы делали это с помощью грузов (плит), когда собирали плоские элементы, и с помощью прищепок, когда собирали модули в башню. Внимание к основным принципам гарантирует успех конечного проекта.
• У вас будет получаться все лучше и лучше конструирование коробок постепенно, с приобретением опыта. Это означает, что некоторые из ваших первых модулей будут «менее аккуратными» …если вы располагаете неограниченным количеством палочек, вы можете сконструировать дополнительные модули и выбросить те, из первых неудачных попыток.
  
• Вместо измерений, в этом проекте использовалась одна стандартная ЕШП (единица ширины палочки) для их выравнивания. Это обеспечило последовательность измерений для инструкций по склеиванию и размещению палочек.
• Модульный взаимосвязанный подход показался наиболее легким для сборки и повторения; самый логичный для данной задачи. Этот дизайн позволяет каждой вертикальной балке несущей нагрузку опираться на горизонтальный поперечный элемент. Каждый «язычок» с куба выше вписывается в паз прилегающего куба. Это позволяет ему держать вес без соскальзывания в сторону и разрыва соединения. Каждый элемент башни взаимодействует, и каждая нагрузка опирается на нижний элемент, вес которого горизонтально распределен. Такая структура предотвращает скручивание и позволяет накладываться распределением нагрузки каждого модуля на горизонтальную балку следующего модуля.
• Запаситесь достаточным временем; начните работать над заданием как можно раньше. Если что-то пойдет неправильно, вы сможете подстроиться и изменить проект. Клею нужно время для высыхания. В зависимости от размера места, которым вы располагаете для работы, возможно, одновременно вы можете собирать всего лишь несколько модулей. Также вам понадобится примерно день для конечного приклеивания и завершения высыхания.
• Каждая подпорка должна быть высотой в 10 палочек (достигая общей высоты в 1,05 м для всей нашей башни).
• Чтобы предотвращать кручение, поперечные перемычки необходимы, т.к. даже крепкие подпорки могут сломаться от кручения. Большинство существующих башен имеют перемычки, поэтому это хорошо известный и признанный метод решения проблемы сдвига кручения под действием вертикального напряжения. Научитесь на прошлом опыте.
• Т.к. вы работаете с древесиной, используйте алифатическую смолу; профессиональный столярный клей Elmer's® от фирмы Borden®. Другие используют «липкий клей» и горячий клей с меньшим успехом; применяйте для работы правильный клей!
• Иногда на соревнованиях ограничивают количество клея, в этом случае – напротив, клей наносился щедро, по несколько раз в каждом соединении. Достаточное количество клея обеспечит гарантией, что палочки сломаются до того, как соединение отменили.
• Если вы поищите в интернете, то можете найти источник информации о немецком инженере, который работал над проблемами добычи. Он разработал метод скрепления балок, называемый «венцовая крепь», и этим сделал революцию в промышленности.
• Изучение «венцовой крепи» было достаточным вдохновением, чтобы начать работать с этим проектом. Устойчивая, расширяемая, взаимосвязанная структура, выдерживающая значительный вес, может быть создана из простых коробок в качестве форм.
• Выравнивание палочек и их равномерное смещение имеет огромное значение; все части должны быть одного размера. Одинаковые элементы обязательны. Сделайте каждый модуль максимально квадратным и стандартным.

Сложная задача

Задача по физике для 12 класса:

Даны 200 палочек от эскимо, постройте башню высотой хотя бы один метр, которая выдержит хотя бы 10 учебников по физике. Рекорд для этого задания – 18 книг, приблизительно 32 кг.

• Книга – «Проблемы и принципы физики». Одна книга весит примерно 1,8 кг.

*Сколько книг по физике может быть уложено на башню?

Результаты

1. Первой попыткой было 26 книг; просто чтобы обогнать рекорд одноклассника (Мануэля) в 25 книг…Никаких проблем. Эта башня перебила лучшие руки, что еще может выдержать эта башня?
2. В наличии было только это количество книг по физике, поэтому учитель посоветовал вместо них поставить ученика. Книга была возложена на башню и затем Кэти (приблизительно 47 кг) села на нее. Она заметила скрип, но башня оставалась стоять.
3. Затем другая ученица по имени Кэсси «оседлала башню» (приблизительно 50 кг). Башня легко выдержала ее вес.
4. Затем другой ученик, Блэйк (приблизительно 68 кг). Никаких проблем, башня может выдержать вес и больше этого.
5. Затем, Г-н Акинес, сам учитель по физике. Приблизительно 90 кг. Башня остается в равновесии.
6. Затем Зак, приблизительно 106 кг. Башня пока стоит.
7. В конечном счете, самый большой человек, которого можно было найти, футболист по прозвищу Большой Джон, который весит 130 кг, сел на башню…Башня встретила вызов с достоинством…. Вес Большого Джона равен весу примерно 71 книги. Предыдущий рекорд (18 книг) был побит.
   

Заключение

1. В конце, этот проект набрал в общем 712 очков из возможных 100 для теста… с большим отрывом превзойдя первоначальную цель и, безусловно, воображение каждого. Это создало небольшое беспокойство в школе т.к. другие классы вынуждены были выйти в коридор, чтобы посмотреть, ради чего вся эта суета. Все были поражены!
2. Какой вес может выдержать башня из палочек от мороженого? Было доказано, что выдержит более 130 кг. И башня не до такой степени была нагружена, чтобы упасть, поэтому общий вес, который она выдержит, неизвестен.
3. Надеемся, эта страница поможет направить вас на «одержание верха» над этими попытками найти структурный предел клея и простых палочек от эскимо. Удачи в проектировании.

Предупреждения

• Ваша башня может быть не такой крепкой по разным причинам. Если вы соорудили достаточно крепкую башню, чтобы сидеть на ней, убедитесь, что рядом есть люди, чтобы поймать вас, если структура упадет.

Что вам понадобится

• Как минимум 200 палочек от эскимо (имея больше, вы сможете «потренироваться»)
• Плиты горных пород, кирпичи, или какие-нибудь плоские грузы (может старые книги?)
• Свежий столярный клей
• Зажимы (хорошо подходят бельевые прищепки)
• Чистая плоская поверхность для работы, которая может сопротивляться потекам клея и т.д.
• Время для высыхания клея