Innehåll
Paper tower-utmaningen är en viktig övning för studenter som börjar sin studie av konstruktionsteknik eftersom den lär sig om belastningsfördelning, kinematik, Newtons rörelseregler och andra viktiga principer. I en enkel version av utmaningen bygger eleverna ett stabilt torn av en enda bit av 8 1/2-by-11-tums papper. De flesta strategier kräver att papperet skärs i remsor och formas till balkar. När mer än ett lag tävlar mot varandra är det vinnande laget det som bygger det högsta tornet som tål en förutbestämd mängd kraft, till exempel vinden från en fläkt, utan att falla över.
En vinnande strategi
Den viktigaste delen av tornet är basen, och även om det finns flera sätt att konstruera det, är den mest stabila strukturen ett liksidigt stativ. Eftersom den fördelar belastningen symmetriskt motstår stativet att det välter bättre än ett plant papper. Stativet lägger också höjden till tornet.
När du har byggt basen, använd resten av papperet du har för tornet själv. Om du går för maximal höjd, kommer du att skapa en minsta möjliga bas, men inte offra stabilitet för ekonomi eller tornet kanske inte kan motstå ens en mild bris.
Byggnadspapper
Varje lösning på denna utmaning handlar om att skära papperet i tunna remsor och forma det till balkar. Du vill maximera antalet balkar du får från papperet. För att göra det bör du klippa tunna remsor, men om du klipper remsorna för tunna är de svåra att bilda. En bra kompromiss mellan ekonomi och stabilitet är att skära hela pappersarket i 1-tums remsor längs dess bredd.
Du kan forma remsorna till balkar på två sätt. Den ena är att linda dem runt en penna för att skapa cylindrar och den andra är att fälla dem i rör med triangulära tvärsnitt. En tejp i vardera änden av varje bälte borde räcka för att hålla den ihop, men du kanske vill lägga till en tredje tejp i mitten. Lämna minst en tum i båda ändarna av varje balk oberoende. Detta gör att du kan fästa balkarna i längdriktningen.
Bygg basen
Du behöver minst tre balkar för att bygga ett stativ för basen. De ska spela ut från en central topp och avståndet mellan var och en av fötterna ska vara lika med längden på en balk. För att gå ihop med balkarna vid spetsen, linda in ett enda tejp runt ändarna på balkarna för att bilda en cylinder som kan passa inuti en av balkarna. Om du tycker att det är för svårt att klämma ihop, kläm ihop ändarna och ge dem en vrid innan du tejper.
Om du bygger tornet på en hal yta kan du ha problem med att stabilisera basen. En lösning är att ansluta fötterna med ytterligare tre balkar för att skapa en triangel. Detta ger dig färre balkar att bygga tornet, så det kommer inte att vara lika högt, men det kommer att vara mer motståndskraftigt mot att falla.
Upprätta tornet
Du bildar tornet genom att montera de återstående balkarna för att bilda ett långt rör. Sätt i änden på en balk i änden av en annan och skjut dem ihop tills tejpen förhindrar att du skjuter dem längre. Detta ger dig ett enda rör som är någonstans mellan 40 och 60 tum långt, beroende på hur många balkar du använde för basen. Ställ upp tornet genom att trycka ena änden av det långa röret på spetsen som bildas av de tre basbalkarna.
Eftersom du har klippt papperet längs bredden har du kortare balkar än du skulle gjort om du klippte papperet i längdriktningen, vilket innebär att tornet har fler fogar. Detta är bra, eftersom lederna är starkare än sträckorna. Men om du är någon som gillar att experimentera, prova att bygga ett torn med samma procedur, men den här gången skär du balkarna längs papperslängden och jämför stabiliteten hos de två färdiga tornen.
En extra utmaning
Vissa tävlingar tillåter inte användning av band. Du kan fortfarande använda denna strategi för att bygga tornet, men du måste hitta ett sätt att få balkarna att hålla sig samman genom att göra små skär i pappersändarna och fälla dem ihop. Se till att dina händer är rena när du gör detta och använd vassa saxar.