Η πρόκληση του πύργου χαρτιού είναι μια σημαντική άσκηση για τους μαθητές που ξεκινούν τη μελέτη της δομής τους μηχανική επειδή διδάσκει σχετικά με την κατανομή φορτίου, την κινηματική, τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα και άλλα σημαντικά αρχές. Σε μια απλή έκδοση της πρόκλησης, οι μαθητές χτίζουν έναν σταθερό πύργο από ένα μόνο κομμάτι χαρτιού 8 1/2 με 11 ίντσες. Οι περισσότερες στρατηγικές απαιτούν την κοπή του χαρτιού σε λωρίδες και τη διαμόρφωσή τους σε δοκούς. Όταν περισσότερες από μία ομάδες ανταγωνίζονται μεταξύ τους, η ομάδα που κερδίζει είναι αυτή που χτίζει το υψηλότερο πύργος που μπορεί να αντέξει μια προκαθορισμένη δύναμη, όπως το αεράκι από έναν ανεμιστήρα, χωρίς να πέσει πάνω από.
Μια στρατηγική νίκης
Το πιο σημαντικό μέρος του πύργου είναι η βάση, και παρόλο που υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις για την κατασκευή του, η πιο σταθερή δομή είναι ένα ισόπλευρο τρίποδο. Επειδή κατανέμει το φορτίο συμμετρικά, το τρίποδο αντιστέκεται στην ανατροπή καλύτερα από ένα επίπεδο κομμάτι χαρτί. Το τρίποδο προσθέτει επίσης ύψος στον πύργο.
Αφού κατασκευάσετε τη βάση, χρησιμοποιήστε το υπόλοιπο χαρτί που έχετε για τον ίδιο τον πύργο. Εάν πηγαίνετε για μέγιστο ύψος, θα θελήσετε να δημιουργήσετε τη μικρότερη δυνατή βάση, αλλά μην θυσιάζετε τη σταθερότητα για την οικονομία ή ο πύργος μπορεί να μην μπορεί να αντέξει ακόμη και ένα απαλό αεράκι.
Κτίριο δοκών χαρτιού
Κάθε λύση σε αυτήν την πρόκληση περιλαμβάνει την κοπή του χαρτιού σε λεπτές λωρίδες και τη διαμόρφωσή τους σε δοκούς. Θέλετε να μεγιστοποιήσετε τον αριθμό των δοκών που λαμβάνετε από το χαρτί. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να κόψετε λεπτές λωρίδες, αλλά αν κόψετε τις ταινίες πολύ λεπτές, είναι δύσκολο να σχηματιστούν. Ένας καλός συμβιβασμός μεταξύ οικονομίας και σταθερότητας είναι να κόψετε ολόκληρο το φύλλο χαρτιού σε λωρίδες 1 ίντσας κατά μήκος του πλάτους του.
Μπορείτε να διαμορφώσετε τις ταινίες σε δοκούς με δύο τρόπους. Το ένα είναι να τα τυλίξετε γύρω από ένα μολύβι για να φτιάξετε κύλινδρο και το άλλο να τα διπλώσετε σε σωλήνες με τριγωνικές διατομές. Ένα κομμάτι ταινίας σε κάθε άκρο κάθε δοκού πρέπει να είναι αρκετό για να το συγκρατεί, αλλά ίσως θέλετε να προσθέσετε ένα τρίτο κομμάτι ταινίας στη μέση. Αφήστε τουλάχιστον μια ίντσα και στα δύο άκρα κάθε δοκού ανεκμετάλλευτη. Αυτό θα σας επιτρέψει να ταιριάξετε τους δοκούς μαζί κατά μήκος.
Φτιάξτε τη βάση
Χρειάζεστε τουλάχιστον τρεις δοκούς για να δημιουργήσετε ένα τρίποδο για τη βάση. Θα πρέπει να απομακρύνονται από μια κεντρική κορυφή και η απόσταση μεταξύ κάθε ποδιού πρέπει να είναι ίση με το μήκος μιας δοκού. Για να ενώσετε τους δοκούς στην κορυφή, τυλίξτε ένα μεμονωμένο κομμάτι ταινίας γύρω από τα άκρα των δοκών για να σχηματίσετε έναν κύλινδρο που μπορεί να χωρέσει μέσα σε μία από τις δοκούς. Εάν το βρείτε πολύ δύσκολο να το κάνετε, πιέστε τα άκρα μαζί και δώστε τα στρίψιμο πριν το χτυπήσετε.
Εάν κατασκευάζετε τον πύργο σε μια ολισθηρή επιφάνεια, ενδέχεται να έχετε πρόβλημα με τη σταθεροποίηση της βάσης. Μια λύση είναι να συνδέσετε τα πόδια με τρεις ακόμη δοκούς για να δημιουργήσετε ένα τρίγωνο. Αυτό σας δίνει λιγότερους δοκούς για την κατασκευή του πύργου, οπότε δεν θα είναι τόσο ψηλός, αλλά θα είναι πιο ανθεκτικός στην πτώση.
Σηκώστε τον Πύργο
Σχηματίζετε τον πύργο προσαρμόζοντας τους υπόλοιπους δοκούς για να σχηματίσετε έναν μακρύ σωλήνα. Εισαγάγετε το άκρο μιας δοκού στο τέλος μιας άλλης και πιέστε τα μαζί μέχρι η ταινία να σας εμποδίσει να τις πιέσετε πιο μακριά. Αυτό σας δίνει έναν μόνο σωλήνα μήκους 40 έως 60 ιντσών, ανάλογα με τον αριθμό των δοκών που χρησιμοποιήσατε για τη βάση. Στρέψτε τον πύργο πιέζοντας το ένα άκρο του μακριού σωλήνα στην κορυφή που σχηματίζεται από τις τρεις δοκούς βάσης.
Επειδή έχετε κόψει το χαρτί κατά μήκος του, έχετε κοντύτερους δοκούς από ό, τι θα κάνατε εάν κόψετε το χαρτί κατά μήκος, πράγμα που σημαίνει ότι ο πύργος έχει περισσότερες αρθρώσεις. Αυτό είναι καλό, επειδή οι αρθρώσεις είναι ισχυρότερες από τις εκτάσεις των δοκών. Ωστόσο, εάν είστε κάποιος που του αρέσει να πειραματίζεται, δοκιμάστε να δημιουργήσετε έναν πύργο με την ίδια διαδικασία, αλλά αυτή τη φορά κόβοντας τους δοκούς κατά μήκος του χαρτιού και συγκρίνουμε τη σταθερότητα των δύο τελειωμένων πύργους.
Μια επιπλέον πρόκληση
Ορισμένοι διαγωνισμοί δεν επιτρέπουν τη χρήση ταινίας. Μπορείτε ακόμα να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη στρατηγική για να χτίσετε τον πύργο, αλλά θα πρέπει να βρείτε έναν τρόπο να κάνετε τους δοκούς να παραμείνουν μαζί κάνοντας μικρές περικοπές στα άκρα του χαρτιού και διπλώνοντάς τα μαζί. Βεβαιωθείτε ότι τα χέρια σας είναι καθαρά όταν το κάνετε αυτό και χρησιμοποιήστε αιχμηρά ψαλίδια.
