Výzva v podobe papierovej veže je dôležitým cvičením pre študentov, ktorí začínajú štúdium štrukturálnych materiálov inžinierstvo, pretože učí o rozložení zaťaženia, kinematike, Newtonových zákonoch pohybu a ďalších dôležitých princípy. V jednoduchej verzii výzvy študenti postavia stabilnú vežu z jedného kusu papiera s rozmermi 8 1/2 x 11 palcov. Väčšina stratégií vyžaduje rezanie papiera na pásy a ich formovanie do nosníkov. Ak proti sebe súťaží viac ako jeden tím, víťazný je tím, ktorý sa postaví najvyššie veža, ktorá odolá vopred určenému množstvu sily, napríklad vánku z ventilátora, bez pádu cez.
Víťazná stratégia
Najdôležitejšou časťou veže je základňa, a hoci existuje niekoľko prístupov k jej výstavbe, najstabilnejšou konštrukciou je rovnostranný statív. Pretože statív rozdeľuje zaťaženie symetricky, odoláva prevráteniu lepšie ako plochý kúsok papiera. Statív tiež dodáva veži výšku.
Po zostrojení základne použite zvyšok papiera, ktorý máte pre samotnú vežu. Ak sa chystáte na maximálnu výšku, budete chcieť vytvoriť čo najmenšiu základňu, ale neobetujte stabilitu pre hospodárnosť, lebo veža nemusí vydržať ani mierny vánok.
Stavebné nosníky papiera
Každé riešenie tejto výzvy spočíva v rozrezaní papiera na tenké prúžky a ich formovaní do nosníkov. Chcete maximalizovať počet nosníkov, ktoré získate z papiera. Aby ste to dosiahli, mali by ste nakrájať tenké prúžky, ale ak prúžky nakrájate príliš tenké, je ťažké ich tvarovať. Dobrým kompromisom medzi hospodárnosťou a stabilitou je rezanie celého hárku papiera na pásy s veľkosťou 1 palec pozdĺž jeho šírky.
Pásy môžete formovať do nosníkov dvoma spôsobmi. Jedným je obaliť ich okolo ceruzky, aby sa vytvorili valce, a druhým je skladať ich do rúrok s trojuholníkovými prierezmi. Kúsok pásky na každom konci každého nosníka by mal stačiť na to, aby držala pohromade, ale možno budete chcieť pridať tretí kúsok pásky do stredu. Aspoň jeden palec na oboch koncoch každého nosníka nechajte nedotknutý. Umožní vám to pozdĺžne spojiť nosníky.
Postavte základňu
Na zostrojenie statívu pre základňu potrebujete minimálne tri nosníky. Mali by sa rozprestierať od stredového vrcholu a vzdialenosť medzi každou nohou by mala byť rovná dĺžke nosníka. Ak chcete spojiť nosníky na vrchole, omotajte jeden kúsok pásky okolo koncov nosníkov a vytvorte valec, ktorý sa zmestí do jedného z nosníkov. Ak sa vám to zdá príliš ťažké, stlačte konce dohromady a pred nalepením ich otočte.
Ak staviate vežu na klzkom povrchu, môžete mať problém so stabilizáciou základne. Jedným z riešení je spojiť chodidlá s ďalšími tromi nosníkmi a vytvoriť tak trojuholník. To vám dáva menej nosníkov na konštrukciu veže, takže nebude taká vysoká, ale bude odolnejšia voči pádu.
Postavte vežu
Vežu sformujete spojením zvyšných nosníkov a vytvoríte tak dlhú rúrku. Vložte koniec jedného nosníka do konca druhého a zatlačte ich k sebe, až kým vám páska nezabráni v ich ďalšom zatláčaní. Získate tak jednu trubicu s dĺžkou medzi 40 a 60 palcami, v závislosti od toho, koľko nosníkov ste použili na základňu. Vežu postavte zatlačením jedného konca dlhej trubice na vrchol tvorený tromi základnými nosníkmi.
Pretože ste rezali papier po jeho šírke, máte kratšie nosníky, ako by ste mali, ak by ste papier rezali pozdĺžne, čo znamená, že veža má viac spojov. Je to dobrá vec, pretože kĺby sú pevnejšie ako rozpätia nosníkov. Ak ste však niekto, kto rád experimentuje, skúste postaviť vežu rovnakým postupom, ale tentoraz prerezanie nosníkov po celej dĺžke papiera a porovnanie stability dvoch hotových veže.
Výzva navyše
Niektoré súťaže neumožňujú použitie pásky. Túto stratégiu môžete stále použiť na stavbu veže, budete však musieť nájsť spôsob, ako zabezpečiť, aby nosníky zostali pohromade, a to tak, že urobíte malé rezy na koncoch papiera a zložíte ich k sebe. Uistite sa, že máte pri tom čisté ruky a používajte ostré nožnice.