Інженерний експеримент: створимо міст із спагеті
Познайомимося з поняттям міцності та навантаження на опору і балку. Яка конструкція більше витримує?
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.
Оцініть матеріал
Ваша оцінка допомагає нам ставати кращими!
