Innhold
Paper tower-utfordringen er en viktig øvelse for studenter som begynner på studiet av konstruksjonsteknikk fordi det lærer om belastningsfordeling, kinematikk, Newtons bevegelseslover og andre viktige prinsipper. I en enkel versjon av utfordringen bygger studentene et stabilt tårn av et enkelt stykke 8 1/2-by-11-tommers papir. De fleste strategier krever å skjære papiret i strimler og forme det til bjelker. Når mer enn ett lag konkurrerer mot hverandre, er det vinnende laget det som bygger det høyeste tårnet som tåler en forhåndsbestemt mengde kraft, for eksempel brisen fra en vifte, uten å falle over.
En vinnende strategi
Den viktigste delen av tårnet er basen, og selv om det er flere tilnærminger for å konstruere det, er den mest stabile strukturen et liksidig stativ. Fordi det fordeler belastningen symmetrisk, motstår stativet å tippe bedre enn et flatt papir. Stativet gir også høyden til tårnet.
Etter at du har konstruert basen, bruk resten av papiret du har til selve tårnet. Hvis du går for maksimal høyde, vil du lage en minst mulig base, men ikke ofre stabilitet for økonomi eller tårnet kan ikke tåle selv en svak bris.
Byggepapirdragere
Hver løsning på denne utfordringen innebærer å skjære papiret i tynne strimler og forme det til bjelker. Du vil maksimere antall dragere du får fra papiret. For å gjøre det, bør du klippe tynne strimler, men hvis du skjærer strimlene for tynne, er de vanskelige å danne. Et godt kompromiss mellom økonomi og stabilitet er å skjære hele papirarket i 1-tommers strimler langs bredden.
Du kan forme stripene til bjelker på to måter. Den ene er å vikle dem rundt en blyant for å lage sylindere, og den andre er å brette dem inn i rør med trekantet tverrsnitt. Et bånd i hver ende av hver bjelke bør være nok til å holde det sammen, men det kan være lurt å legge til et tredje bånd i midten. La minst en tomme ligge i begge ender av hver bjelke. Dette vil tillate deg å passe bjelkene på langs.
Bygg basen
Du trenger minimum tre dragere for å bygge et stativ for basen. De skal spre seg ut fra en sentral spiss, og avstanden mellom hver av føttene skal være lik lengden på en bjelke. For å slå sammen bjelkene ved toppen, pakker du et enkelt bånd om endene av bjelkene for å danne en sylinder som kan passe inni en av bjelkene. Hvis du synes dette er for vanskelig å gjøre, klemmer du endene sammen og gir dem en vri før du teiper.
Hvis du konstruerer tårnet på en glatt overflate, kan du ha problemer med å stabilisere basen. En løsning er å koble føttene med ytterligere tre bjelker for å lage en trekant. Dette gir deg færre bjelker til å konstruere tårnet, så det vil ikke være like høyt, men det vil være mer motstandsdyktig mot å falle.
Reiser tårnet
Du danner tårnet ved å montere de gjenværende bjelkene for å danne et langt rør. Sett enden av en bjelke inn i enden av en annen og skyv dem sammen til teipen forhindrer deg i å skyve dem lenger. Dette gir deg et enkelt rør som er mellom 40 og 60 tommer langt, avhengig av hvor mange bjelker du brukte til basen. Rett opp tårnet ved å skyve den ene enden av det lange røret på toppen som er dannet av de tre basebjelkene.
Fordi du har kuttet papiret på bredden, har du kortere bjelker enn du ville gjort hvis du klipper papiret på langs, noe som betyr at tårnet har flere skjøter. Dette er en god ting, fordi leddene er sterkere enn spennene på bjelkene. Imidlertid, hvis du er en som liker å eksperimentere, kan du prøve å bygge et tårn med den samme prosedyren, men denne gangen kutter du bjelkene langs papirets lengde og sammenligner stabiliteten til de to ferdige tårnene.
En ekstra utfordring
Noen konkurranser tillater ikke bruk av tape. Du kan fremdeles bruke denne strategien for å bygge tårnet, men du må finne en måte å få bjelkene til å holde seg sammen ved å lage små kutt i endene av papiret og brette dem sammen. Forsikre deg om at hendene dine er rene når du gjør dette, og bruk skarpe saks.