L'amore dei tuoi figli per i mattoncini Lego potrebbe tradursi in una maggiore conoscenza della fisica? Kirsty OConnor - Immagini PA/Immagini PA tramite Getty Images Blocco per blocco, una sezione di plastica alla volta, bambini e adulti di tutto il mondo competono per costruire la struttura Lego più alta del pianeta. Un recente record breaker, misurando 102 piedi (31,09 metri) di altezza, usato circa 500, 000 blocchi per salire in alto nell'aria della città [fonte:World Records Academy].
Ma per quelli di noi che non cercano di battere i record, costruire anche un design alto un piede richiede accortezza. La tua struttura sarà equilibrata e non si ribalta? La base è abbastanza larga da sostenerlo? La tua creazione Lego può resistere alle forze della natura o persino al gatto di famiglia?
Giocare e sperimentare con i Lego va oltre il tempo di gioco dell'infanzia. Infatti, questi blocchi e prodotti presentano un'opportunità pratica per apprendere le basi di Ingegneria strutturale , un campo in cui gli esperti esaminano questioni simili mentre costruiscono edifici, ponti, macchine, dighe, stadi e altre grandi strutture.
L'impero Lego definitivo e l'ingegneria strutturale del mondo reale hanno due cose in comune:la comprensione di fisica e creatività . Finché conosci i limiti dei materiali con cui stai lavorando, ci saranno meno problemi nell'evocare la tua creazione di plastica - e forse altre strutture man mano che diventi più avanzato.
La scala è tutto, soprattutto se vuoi costruire una replica di un famoso punto di riferimento o edificio. Leggi perché la scala è importante anche per gli ingegneri nella pagina seguente.
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Imparare a costruire in scala è uno dei tratti distintivi dei mattoncini Lego. Xinhua News Agency/Xinhua News Agency tramite Getty Images I concetti di scala sono importanti sia per la costruzione di Lego che per l'ingegneria strutturale. Dopotutto, vuoi costruire qualcosa che sia abbastanza grande per la tua minifigure giocattolo e i suoi amici, Giusto?
Bene, lo stesso concetto si applica agli ingegneri che creano spazi sufficientemente grandi da ospitare un numero desiderabile di persone. Anche considerando il risultato finale, c'è un motivo più importante per pensare alla scala:richiede la pianificazione e la modellazione della struttura prima di affrontare la realtà:un must per ingegneri strutturisti e architetti.
Supponiamo che tu voglia costruire una rappresentazione della Torre Eiffel con i mattoncini Lego. Prima di raccogliere il numero di pezzi che ti serviranno, è una buona idea determinare la portata del tuo progetto e quanto sarà grande. Ciò consente di creare l'essenza della struttura con i mattoni su scala ridotta. Costruire su scala mette in prospettiva anche i materiali da costruzione, chiedendoti di ammettere i loro limiti. Più grande è la struttura, più facilità avrai incorporando curve e archi al suo interno, anche durante l'utilizzo di mattoni rettangolari. Se sei particolarmente pronto per la sfida, puoi usare la matematica per ridimensionare i precedenti progetti Lego dividendo le sezioni in dimensioni più gestibili.
Il cielo è il limite, anche con i prodotti Lego. Ma la tua struttura è funzionale? Scopri di più nella pagina successiva.
I mattoncini Lego possono aiutare i bambini a immaginare meglio due principi di base che gli ingegneri considerano:carico statico e carico dinamico. Anton Novoderezhkin/Anton Novoderezhkin/TASS Vincoli di caricamento può influenzare il modo in cui gli ingegneri strutturisti affrontano un determinato progetto. Anche se il termine potrebbe non suonare familiare, è fondamentalmente un modo per interrogarsi su cosa accadrà quando il peso o altri fattori agiranno su una struttura o un oggetto.
Usando i mattoncini Lego, puoi immaginare meglio due principi di base che gli ingegneri considerano: carico statico e caricamento dinamico . Il carico statico include il peso e la pressione sulla struttura mentre è ferma, mentre il carico dinamico si riferisce a come le forze esterne agiscono sulla struttura mentre viene utilizzata. Per esempio, ogni edificio ha i suoi limiti fisici per ciò che può supportare:la sua capacità di carico statico. Ma che dire di qualcosa di un po' più mobile, come un aeroplano creato per accogliere i passeggeri e le condizioni di volo in continua evoluzione? Gli ingegneri devono considerare questi fattori per garantire che quando un aereo viene caricato dinamicamente (con persone, e a mezz'aria) è sicuro ed efficiente.
Per testare i vincoli di carico dinamico, costruisci un ponte Lego e poi usa un'auto telecomandata o un vagone di legno di vario peso per osservare come influenzano la struttura mentre si spostano su di essa. Una delle travi si piega sotto il peso aggiunto? Giocare con il caricamento dinamico è molto più efficace che leggerlo su un libro di testo, dove pesi e numeri non sono tangibili.
Prossimo, parleremo di ciò che ogni costruttore di Lego serio deve sapere.
Designer e artista, Yinka Ilori (estrema destra), ispira i bambini a costruire una città giocosa durante un laboratorio LEGO. Tristan Fewings/Getty Images per LEGO Sapere come usare i mattoni per rinforzare la forza di una struttura non solo ti darà un vantaggio mentre usi i prodotti Lego, ma potrebbe anche aiutarti ad avvolgere il tuo cervello attorno alle complesse strutture della tua comunità Lego.
Diciamo che crei un pittoresco villaggio in miniatura e ti rendi conto che un edificio non è molto stabile e si rovescia. Dopo averlo raccolto, ti rendi conto che è ancora relativamente intatto. Dovresti rottamarlo?
Non necessariamente. Vedi se puoi fornire ulteriore supporto tramite rinforzi , o aggiungendo ulteriori pezzi per il supporto. Per un ingegnere strutturista, capriate, colonne e travi dovrebbero fare il trucco, ma i connettori e gli assi forniranno un supporto extra per la sua controparte Lego. Anche, è saggio chiedersi:stavi impilando pezzi non corrispondenti o stavi costruendo con gli stessi tipi di mattoni uno sopra l'altro? Utilizzare gli stessi tipi di pezzi per l'impilamento è una buona strategia per rendere le strutture più stabili.
La geografia e i modelli meteorologici influenzano il modo in cui gli ingegneri creano una struttura. Come puoi testare queste condizioni usando i prodotti Lego?
Ingegnere strutturale contro architettoSebbene le due professioni collaborino spesso, ingegneri strutturisti e architetti svolgono diversi lavori. Spesso, l'architetto elabora un progetto e affianca un ingegnere strutturista per verificare la sicurezza e l'efficacia del progetto.
I bambini giocano con i mattoncini LEGO al LEGOLAND Castle Hotel Grand Opening a Carlsbad, California. Daniel Knighton/Getty Images Diversi concorsi ed esperimenti visivi hanno utilizzato i progetti Lego per modellare le insidie dell'ingegneria strutturale durante eventi naturali come i terremoti. I concorrenti imparano come carico sismico , o lo stress extra che un edificio sopporta durante un terremoto, colpisce le loro strutture su piccola scala.
Ciò che sia i costruttori di Lego che gli ingegneri strutturali ammettono collettivamente è che creare un modello robusto - o anche un vero edificio, del resto - richiede la comprensione di una gamma di onde sismiche e dei problemi che pongono. Poiché alcune aree del nord-ovest subiscono terremoti sia a bassa che ad alta frequenza, gli ingegneri sono chiamati a progettare strutture edilizie in grado di resistere a entrambi.
Per creare edifici più robusti in grado di resistere ai terremoti, gli studenti realizzano strutture con piani più pesanti o inseriscono capriate di sostegno tra piani o strati di edifici, proprio come farebbe un team di ingegneri strutturali. Quindi, sfidano le loro strutture inserendole in simulatori di terremoti per vedere quale design funziona meglio. L'idea è di lasciare che l'innovazione naturale prenda piede, poiché alcuni progetti presentano nuove idee che vale la pena testare su scala più ampia.
Cosa tiene insieme i componenti del tuo ponte Lego? Scopri con quale concetto di ingegneria strutturale puoi giocare nel tuo soggiorno nella pagina successiva.
Costruire qualsiasi cosa, che sia un ponte di tensione o solo un muro massiccio, fuori dai Lego, insegnerà a tuo figlio l'ingegneria. Gruppo BSIP/Universal Images tramite Getty Alcuni ponti sembrano sfidare la fisica, con pezzi massicci sospesi a mezz'aria. Si scopre che lo stesso concetto che lo rende possibile funziona anche su scala ridotta con i progetti Lego a casa.
Tensione (le forze di trazione sui materiali) e compressione (la pressione sui materiali), dare a molte strutture un effetto fluttuante. Per gli amanti dei Lego, puoi provare a sospendere porzioni di strutture creando i tuoi archi e ponti. ponti di capriate, in particolare, usa la tensione e la compressione per portare a termine il lavoro. È anche importante tenere a mente la rigidità del materiale, poiché cederà di più o di meno quando sarà sottoposto a ulteriore pressione.
Pubblicato originariamente:13 settembre 2011
