Інженерний експеримент: створимо міст із спагеті

Міст складається з основи, прогонів та опор. Ми спочатку виставимо вертикальну конструкцію і навантажимо її, як опору. А потім вкладемо горизонтально, як балку з прогону, і подивимось, чи витримає вона більше навантаження.

Матеріали:

• спагеті;
• пластилін;
• дві одноразові тарілки;
• малярна стрічка;
• брусочки або кубики;
• книги.

Хід роботи:

Дістанемо частину спагеті з коробки. Підготуємо фундамент для опори. Пластилін викладемо на тарілку і придавимо чимось, щоб куля стала рівномірною (але не пласкою).

Вставимо у пластилін всі макаронини по черзі, вертикально. Бажано рівномірно. Отримаємо набір стержнів, які будемо навантажувати. Спершу виставимо зверху тарілку — можна притримувати її, якщо опора надто хитається. На тарілку по черзі викладаємо брусочки з дерева або кубики.

Зупинимось на границі міцності опори — в нас це 8 брусків на тарілці. Після досягнення границі матеріал руйнується під навантаженням. Міцність, до речі, є основною механічною характеристикою матеріалу.

Чи можна на цьому етапі зміцнити матеріал? Так! Зміцнення супроводжується зниженням пластичності. Тому робимо конструкцію стійкою — перев’язуємо зверху стрічкою, зближаємо стержні. Тарілку з навантаженням можна навіть не підтримувати, опора тепер краще опирається деформаціям і руйнуванню.

А що буде, якщо вкласти цю ж кількість спагеті горизонтально? Сформуємо примітивну подобу мосту, що складається з книжок-опор та прогону-балки. Викладаємо спагеті всього в один шар і перевіряємо.

Виявляється, що тонка горизонтальна балка зі стрижнів витримає набагато більше навантаження: 8 брусків + 5 книжок! Справа в тому, що горизонтальні конструкції сприймають навантаження і передають його опорам. На прогони (балки) діють тільки вертикальні зусилля, тому вони прогинаються, але витримують велику вагу. На опори ж діють як вертикальні, так і горизонтальні зусилля — власна вага, навантаження з балок, поздовжні стискуючі сили, згинальний момент, тиск фундаменту тощо.

Для більш точних результатів експерименту можете зважити кожний брусочок на кухонних вагах.