这是模拟,不是实验。下面的画面用来帮你想明白原理;真正学科学要动手做 ——
本页附有「真实实验怎么做」,照着做一遍才算学会。
知识点 · 要点
- 同样一张纸,做成什么形状决定了它能扛多重:平铺最弱,折成瓦楞就强很多,做成拱或桁架更强。
- 原理是把力分散开:瓦楞让纸的有效厚度变大、抗弯能力大增;拱把向下的压力转成沿拱身的推力;桁架用三角形把力分到多根杆上。
- 这也是为什么纸箱中间要夹一层瓦楞、屋顶要做成人字形、桥梁要用桁架 —— 都是同一个道理。
- 自检:四种做法的极限承重必须从弱到强是「平板 < 瓦楞 < 拱 < 桁架」,加过极限后桥必须断,不能在图上"硬撑着"。
真实实验怎么做
安全提示:硬币不要放进嘴里;桥塌时别用手去接,让它自己掉;用完的硬币收好,别撒在地上让人滑倒。
- 器材:A4 纸若干、两摞书(当桥墩)、硬币(当重物)。
- 第一种:把一张纸平铺在两摞书之间,一枚一枚往上放硬币,数一数几枚会把纸压塌。
- 第二种:把纸折成瓦楞(像手风琴那样来回折),再放硬币,记下数目。
- 第三种:把纸弯成拱形架在两摞书之间,再用硬币压拱顶。
- 比一比三种的数字差多少倍,想一想:纸没变,变的是什么?
拓展延伸
- 真实的桥梁把这几招一起用:现代斜拉桥靠钢索把桥面的重量吊到塔上,本质上还是"把力分散开"。
- 空心也是同一思路:一根纸筒比同样重量的一张纸抗弯得多;所以桌椅腿、自行车架做成空心的。
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