Le défi de la tour de papier est un exercice important pour les étudiants qui commencent leur étude de la structure l'ingénierie car il enseigne la répartition des charges, la cinématique, les lois du mouvement de Newton et d'autres des principes. Dans une version simple du défi, les élèves construisent une tour stable à partir d'un seul morceau de papier de 8 1/2 x 11 pouces. La plupart des stratégies nécessitent de couper le papier en bandes et de les former en poutres. Lorsque plus d'une équipe s'affronte, l'équipe gagnante est celle qui construit le plus tour qui peut résister à une force prédéterminée, telle que la brise d'un ventilateur, sans tomber plus de.
Une stratégie gagnante
La partie la plus importante de la tour est la base, et bien qu'il existe plusieurs approches pour la construire, la structure la plus stable est un trépied équilatéral. Parce qu'il répartit la charge de manière symétrique, le trépied résiste mieux au basculement qu'un morceau de papier plat. Le trépied ajoute également de la hauteur à la tour.
Après avoir construit la base, utilisez le reste du papier que vous avez pour la tour elle-même. Si vous visez une hauteur maximale, vous voudrez créer la base la plus petite possible, mais ne sacrifiez pas la stabilité pour l'économie ou la tour pourrait ne pas être capable de résister même à une brise légère.
Poutres en papier de construction
Chaque solution à ce défi consiste à découper le papier en fines bandes et à les former en poutres. Vous voulez maximiser le nombre de poutres que vous obtenez du papier. Pour ce faire, vous devez couper des bandes fines, mais si vous coupez les bandes trop fines, elles sont difficiles à former. Un bon compromis entre économie et stabilité consiste à couper la feuille de papier entière en bandes de 1 pouce sur sa largeur.
Vous pouvez former les bandes en poutres de deux manières. L'une consiste à les enrouler autour d'un crayon pour en faire des cylindres et l'autre à les plier en tubes de section triangulaire. Un morceau de ruban adhésif à chaque extrémité de chaque poutre devrait suffire à le maintenir ensemble, mais vous voudrez peut-être ajouter un troisième morceau de ruban adhésif au milieu. Laissez au moins un pouce aux deux extrémités de chaque poutre sans ruban adhésif. Cela vous permettra d'assembler les poutres dans le sens de la longueur.
Construire la base
Vous avez besoin d'un minimum de trois poutres pour construire un trépied pour la base. Ils doivent s'évaser à partir d'un sommet central et la distance entre chacun des pieds doit être égale à la longueur d'une poutre. Pour joindre les poutres au sommet, enroulez un seul morceau de ruban adhésif autour des extrémités des poutres pour former un cylindre pouvant s'adapter à l'intérieur de l'une des poutres. Si vous trouvez cela trop difficile à faire, serrez les extrémités ensemble et donnez-leur une torsion avant de coller.
Si vous construisez la tour sur une surface glissante, vous aurez peut-être du mal à stabiliser la base. Une solution consiste à connecter les pieds avec trois autres poutres pour créer un triangle. Cela vous donne moins de poutres pour construire la tour, donc elle ne sera pas aussi haute, mais elle sera plus résistante aux chutes.
Ériger la tour
Vous formez la tour en assemblant les poutres restantes pour former un long tube. Insérez l'extrémité d'une poutre dans l'extrémité d'une autre et poussez-les ensemble jusqu'à ce que le ruban vous empêche de les pousser plus loin. Cela vous donne un seul tube d'une longueur comprise entre 40 et 60 pouces, selon le nombre de poutres que vous avez utilisées pour la base. Érigez la tour en poussant une extrémité du long tube sur le sommet formé par les trois poutres de base.
Parce que vous avez coupé le papier sur sa largeur, vous avez des poutres plus courtes que si vous coupiez le papier dans le sens de la longueur, ce qui signifie que la tour a plus de joints. C'est une bonne chose, car les joints sont plus solides que les portées des poutres. Cependant, si vous aimez expérimenter, essayez de construire une tour avec la même procédure, mais cette fois couper les poutres le long du papier et comparer la stabilité des deux finis tours.
Un défi supplémentaire
Certaines compétitions ne permettent pas l'utilisation de ruban adhésif. Vous pouvez toujours utiliser cette stratégie pour construire la tour, mais vous devrez trouver un moyen de faire en sorte que les poutres restent ensemble en faisant de petites coupures aux extrémités du papier et en les pliant ensemble. Assurez-vous que vos mains sont propres lorsque vous faites cela et utilisez des ciseaux pointus.