De paper tower-uitdaging is een belangrijke oefening voor studenten die beginnen met hun studie van structurele engineering omdat het leert over belastingsverdeling, kinematica, de bewegingswetten van Newton en andere belangrijke principes. In een eenvoudige versie van de uitdaging bouwen leerlingen een stabiele toren uit een enkel stuk papier van 8 1/2 bij 11 inch. Bij de meeste strategieën moet het papier in stroken worden gesneden en tot liggers worden gevormd. Wanneer meer dan één team tegen elkaar strijdt, is het winnende team degene die het hoogste bouwt toren die een vooraf bepaalde hoeveelheid kracht kan weerstaan, zoals de bries van een ventilator, zonder te vallen over.
Een winnende strategie
Het belangrijkste onderdeel van de toren is de basis, en hoewel er verschillende manieren zijn om het te bouwen, is de meest stabiele structuur een gelijkzijdige driepoot. Omdat het de belasting symmetrisch verdeelt, is het statief beter bestand tegen kantelen dan een plat stuk papier. Het statief voegt ook hoogte toe aan de toren.
Nadat je de basis hebt gemaakt, gebruik je de rest van het papier dat je hebt voor de toren zelf. Als je voor maximale hoogte gaat, wil je de kleinst mogelijke basis creëren, maar offer de stabiliteit niet op voor zuinigheid, anders kan de toren zelfs een zacht briesje niet weerstaan.
Papieren liggers bouwen
Elke oplossing voor deze uitdaging houdt in dat het papier in dunne stroken wordt gesneden en tot liggers wordt gevormd. U wilt het aantal liggers dat u uit het papier haalt, maximaliseren. Om dat te doen, moet je dunne reepjes snijden, maar als je de reepjes te dun knipt, zijn ze moeilijk te vormen. Een goed compromis tussen zuinigheid en stabiliteit is om het hele vel papier over de breedte in stroken van 1 inch te snijden.
U kunt de stroken op twee manieren omvormen tot liggers. Een daarvan is om ze om een potlood te wikkelen om cilinders te maken en de andere is om ze in buizen met driehoekige dwarsdoorsneden te vouwen. Een stuk tape aan beide uiteinden van elke ligger zou voldoende moeten zijn om het bij elkaar te houden, maar misschien wilt u een derde stuk tape in het midden toevoegen. Laat aan beide uiteinden van elke ligger minstens 2,5 cm los. Hiermee kunt u de liggers in de lengte aan elkaar passen.
Bouw de basis
Je hebt minimaal drie liggers nodig om een statief voor de basis te bouwen. Ze moeten vanaf een centrale top uitsteken en de afstand tussen elk van de voeten moet gelijk zijn aan de lengte van een ligger. Om de liggers bij de top te verbinden, wikkelt u een enkel stuk tape rond de uiteinden van de liggers om een cilinder te vormen die in een van de liggers past. Als je dit te moeilijk vindt, knijp dan de uiteinden samen en draai ze voordat je gaat plakken.
Als je de toren op een gladde ondergrond bouwt, kan het zijn dat je moeite hebt om de basis te stabiliseren. Een oplossing is om de voeten te verbinden met nog drie liggers om een driehoek te creëren. Dit geeft je minder liggers om de toren te bouwen, dus hij zal niet zo hoog zijn, maar hij zal beter bestand zijn tegen vallen.
Zet de toren op
Je vormt de toren door de overige liggers aan elkaar te passen tot een lange buis. Steek het uiteinde van een ligger in het uiteinde van een andere en duw ze tegen elkaar totdat de tape voorkomt dat je ze verder kunt duwen. Dit geeft je een enkele buis die ergens tussen de 40 en 60 inch lang is, afhankelijk van het aantal liggers dat je voor de basis hebt gebruikt. Zet de toren op door het ene uiteinde van de lange buis op de top te duwen die wordt gevormd door de drie basisliggers.
Omdat je het papier in de breedte hebt gesneden, heb je kortere liggers dan wanneer je het papier in de lengte doorsnijdt, wat betekent dat de toren meer voegen heeft. Dat is maar goed ook, want de voegen zijn sterker dan de overspanningen van de liggers. Als je echter iemand bent die graag experimenteert, probeer dan een toren te bouwen met dezelfde procedure, maar deze keer de liggers langs de lengte van het papier snijden en de stabiliteit van de twee afgewerkte vergelijken torens.
Een extra uitdaging
Bij sommige wedstrijden is het gebruik van tape niet toegestaan. Je kunt deze strategie nog steeds gebruiken om de toren te bouwen, maar je zult een manier moeten vinden om de liggers bij elkaar te houden door kleine inkepingen in de uiteinden van het papier te maken en ze samen te vouwen. Zorg ervoor dat je handen hierbij schoon zijn en gebruik een scherpe schaar.
