Indhold
Papirtårnets udfordring er en vigtig øvelse for studerende, der begynder deres studium af konstruktionsteknologi, fordi det lærer om belastningsfordeling, kinematik, Newtons bevægelseslove og andre vigtige principper. I en simpel version af udfordringen bygger studerende et stabilt tårn ud af et enkelt stykke 8 1/2-by-11-tommer papir. De fleste strategier kræver, at papiret skæres i strimler og formes dem til bjælker. Når mere end et hold konkurrerer mod hinanden, er det vindende hold det, der bygger det højeste tårn, der kan modstå en forudbestemt mængde kraft, såsom brisen fra en ventilator, uden at falde ned.
En vindende strategi
Den vigtigste del af tårnet er basen, og selv om der er adskillige tilgange til at konstruere det, er den mest stabile struktur et lige sidestativ. Fordi det fordeler belastningen symmetrisk, modstår stativet at vippe bedre end et fladt stykke papir. Stativet tilføjer også højden til tårnet.
Når du har konstrueret basen, skal du bruge resten af det papir, du har til selve tårnet. Hvis du går for maksimal højde, vil du gerne skabe den mindst mulige base, men du ofrer ikke stabilitet for økonomien, eller tårnet er måske ikke i stand til at modstå selv en mild brise.
Byggepapirdragere
Hver løsning på denne udfordring involverer at skære papiret i tynde strimler og forme det til bjælker. Du vil maksimere antallet af bjælker, du får fra papiret. For at gøre det skal du klippe tynde strimler, men hvis du klipper strimlerne for tynde, er de vanskelige at danne. Et godt kompromis mellem økonomi og stabilitet er at skære hele papirarket i 1-tommer strimler langs dets bredde.
Du kan forme strimlerne til bjælker på to måder. Den ene er at pakke dem rundt om en blyant for at fremstille cylindre og den anden er at folde dem i rør med trekantede tværsnit. Et stykke tape i hver ende af hver bjælke skal være nok til at holde det sammen, men det kan være nødvendigt at tilføje et tredje stykke tape i midten. Lad mindst en tomme i begge ender af hver bjælke være uden. Dette giver dig mulighed for at passe bjælkerne i længderetningen.
Byg basen
Du har brug for mindst tre bjælker for at bygge et stativ til basen. De skal skubbe ud fra en central spids, og afstanden mellem hver af fødderne skal være lig med længden af en bjælke. For at gå sammen med bjælkerne på spidsen skal du pakke et enkelt stykke tape rundt om enderne af bjælkerne for at danne en cylinder, der kan passe ind i en af bjælkerne. Hvis du synes det er for vanskeligt at gøre, skal du klemme enderne sammen og give dem en vending, inden du båndtæpper.
Hvis du konstruerer tårnet på en glat overflade, kan du have problemer med at stabilisere basen. En løsning er at forbinde fødderne med yderligere tre bjælker for at skabe en trekant. Dette giver dig færre bjælker til at konstruere tårnet, så det vil ikke være så højt, men det vil være mere modstandsdygtigt mod at falde.
Opret tårnet
Du danner tårnet ved at montere de resterende bjælker til at danne et langt rør. Indsæt enderens ende i enden af en anden, og skub dem sammen, indtil båndet forhindrer dig i at skubbe dem længere væk. Dette giver dig et enkelt rør, der er et sted mellem 40 og 60 tommer langt, afhængigt af hvor mange bjælker du har brugt til basen. Opret tårnet ved at skubbe den ene ende af det lange rør ind på spidsen dannet af de tre basisbjælker.
Fordi du har skåret papiret langs dets bredde, har du kortere bjælker, end du ville gjort, hvis du skærer papiret i længderetningen, hvilket betyder, at tårnet har flere samlinger. Dette er en god ting, fordi samlingerne er stærkere end bjælkens spenn. Men hvis du er en der kan lide at eksperimentere, kan du prøve at bygge et tårn med den samme procedure, men denne gang skære bjælkerne langs papirets længde og sammenligne stabiliteten i de to færdige tårne.
En ekstra udfordring
Nogle konkurrencer tillader ikke brug af bånd. Du kan stadig bruge denne strategi til at bygge tårnet, men du bliver nødt til at finde en måde at få bælterne til at forblive sammen ved at lave små snit i papirets ender og folde dem sammen. Sørg for, at dine hænder er rene, når du gør dette, og brug skarpe saks.