Виклик з паперової вежі є важливою вправою для студентів, які починають вивчати структурні інженерія, оскільки вона вчить про розподіл навантаження, кінематику, закони руху Ньютона та інші важливі принципи. У простій версії завдання студенти будують стійку вежу з цільного шматка паперу розміром 8 1/2 на 11 дюймів. Більшість стратегій передбачає нарізання паперу на смужки та формування їх на прогони. Коли більше однієї команди змагаються одна з одною, перемагає та команда, яка виграє найвищі показники вежа, яка може витримати заздалегідь зумовлену силу, наприклад вітерець вентилятора, не падаючи більше.
Виграшна стратегія
Найважливішою частиною вежі є цоколь, і хоча існує кілька підходів до її побудови, найбільш стійкою конструкцією є рівносторонній тринога. Оскільки симетрично розподіляє навантаження, штатив витримує перекидання краще, ніж плоский папірець. Штатив також додає висоти вежі.
Після того, як ви побудували основу, використовуйте решту паперу, який у вас є, для самої вежі. Якщо ви йдете на максимальну висоту, ви захочете створити мінімально можливу базу, але не жертвуйте стабільністю заради економії, інакше вежа може не витримати навіть легкого вітру.
Будівельні паперові прогони
Кожне вирішення цього завдання передбачає нарізання паперу на тонкі смужки та формування їх на прогони. Ви хочете збільшити кількість балок, які ви отримуєте від паперу. Для цього слід нарізати тонкі смужки, але якщо смужки надто тонкі, їх важко сформувати. Хорошим компромісом між економією та стабільністю є розрізання цілого аркуша паперу на 1-дюймові смужки вздовж його ширини.
Сформувати смужки у прогони можна двома способами. Один - обернути їх навколо олівця, щоб зробити циліндри, а другий - скласти їх у трубочки з трикутними перерізами. Шматочка стрічки на кожному кінці кожної балки повинно бути достатньо, щоб утримувати її разом, але ви можете додати третій шматок стрічки посередині. Залиште принаймні дюйм на обох кінцях кожної балки незаклеєним. Це дозволить вам з’єднати балки вздовж.
Побудуйте базу
Вам потрібно мінімум три прогони, щоб побудувати штатив для основи. Вони повинні виступати з центральної верхівки, а відстань між кожною з ніг повинна дорівнювати довжині балки. Щоб з’єднати прогони на верхівці, обмотайте цілий шматок стрічки навколо кінців прогонів, утворюючи циліндр, який може поміститися всередині одного з прогонів. Якщо вам здається, що це занадто важко зробити, стисніть кінці і дайте їм скрутити, перш ніж обклеювати.
Якщо ви будуєте вежу на слизькій поверхні, у вас можуть виникнути проблеми зі стабілізацією основи. Одним із рішень є з’єднання стоп з ще трьома прогонами для створення трикутника. Це дає вам менше балок для побудови вежі, тому вона буде не такою високою, але буде більш стійкою до падіння.
Зведіть Вежу
Ви формуєте вежу, припасувавши решту прогонів, утворюючи довгу трубку. Вставте кінець однієї балки в кінець іншої і зсуньте їх разом, поки стрічка не завадить вам відсунути їх далі. Це дає вам одну трубку довжиною від 40 до 60 дюймів, залежно від того, скільки прогонів ви використали для основи. Зведіть вежу, натиснувши один кінець довгої труби на вершину, утворену трьома базовими балками.
Оскільки ви розрізали папір по його ширині, у вас коротші прогони, ніж якщо б ви розрізали папір уздовж, а це означає, що башта має більше стиків. Це добре, бо стики міцніші за прольоти прогонів. Однак якщо ви любите експериментувати, спробуйте побудувати вежу з ідентичною процедурою, але на цей раз вирізаємо балки по довжині паперу і порівняємо стійкість двох готових вежі.
Додатковий виклик
Деякі змагання не дозволяють використовувати стрічку. Ви все ще можете використовувати цю стратегію для побудови вежі, але вам доведеться знайти спосіб змусити балки залишатися разом, роблячи невеликі надрізи в кінцях паперу та складаючи їх разом. При цьому переконайтесь, що ваші руки чисті, і використовуйте гострі ножиці.
