La sfida della torre di carta è un esercizio importante per gli studenti che iniziano il loro studio di ingegneria strutturale perché insegna sulla distribuzione del carico, la cinematica, le leggi del movimento di Newton e altri importanti principi. In una semplice versione della sfida, gli studenti costruiscono una torre stabile a partire da un singolo pezzo di carta da 8 1/2 da 11 pollici. La maggior parte delle strategie richiede di tagliare la carta in strisce e di formarle in travi. Quando più di una squadra compete l'una contro l'altra, la squadra vincente è quella che costruisce la torre più alta in grado di resistere a una quantità predeterminata di forza, come la brezza di un fan, senza cadere.
Una strategia vincente
La parte più importante della torre è la base, e sebbene ci siano diversi approcci per costruirla, la struttura più stabile è un treppiede equilatero. Poiché distribuisce il carico in modo simmetrico, il treppiede resiste meglio al ribaltamento di un pezzo di carta piatto. Il treppiede aggiunge anche altezza alla torre.
Dopo aver costruito la base, usa il resto della carta che hai per la torre stessa. Se stai andando alla massima altezza, ti consigliamo di creare la base più piccola possibile, ma non sacrificare la stabilità per l'economia o la torre potrebbe non essere in grado di resistere anche a una leggera brezza.
Building Paper Girders
Ogni soluzione a questa sfida comporta il taglio della carta in strisce sottili e la loro formazione in travi. Vuoi massimizzare il numero di travi che ottieni dalla carta. Per fare ciò, dovresti tagliare strisce sottili, ma se tagli le strisce troppo sottili, sono difficili da formare. Un buon compromesso tra economia e stabilità è quello di tagliare l'intero foglio di carta in strisce da 1 pollice lungo la sua larghezza.
Puoi formare le strisce in travi in due modi. Uno è avvolgerli attorno a una matita per creare cilindri e l'altro è piegarli in tubi con sezioni trasversali triangolari. Un pezzo di nastro alle due estremità di ogni trave dovrebbe essere sufficiente per tenerlo insieme, ma potresti voler aggiungere un terzo pezzo di nastro nel mezzo. Lasciare almeno un pollice ad entrambe le estremità di ogni trave non sfruttato. Ciò ti consentirà di adattare le travi nel senso della lunghezza.
Costruisci la base
Per costruire un treppiede per la base sono necessarie almeno tre travi. Dovrebbero estendersi da un apice centrale e la distanza tra ciascuno dei piedi dovrebbe essere uguale alla lunghezza di una trave. Per unire le travi all'apice, avvolgere un singolo pezzo di nastro attorno alle estremità delle travi per formare un cilindro che possa adattarsi all'interno di una delle travi. Se lo trovi troppo difficile, stringi le estremità insieme e fai una torsione prima di toccare.
Se stai costruendo la torre su una superficie scivolosa, potresti avere difficoltà a stabilizzare la base. Una soluzione è connettere i piedi con altre tre travi per creare un triangolo. Questo ti dà un minor numero di travi per costruire la torre, quindi non sarà così alta, ma sarà più resistente alla caduta.
Costruisci la torre
Formi la torre mettendo insieme le travi rimanenti per formare un lungo tubo. Inserisci l'estremità di una trave nell'estremità di un'altra e spingile insieme finché il nastro non ti impedisce di spingerle ulteriormente. Questo ti dà un singolo tubo che è lungo tra 40 e 60 pollici, a seconda di quante travi hai usato per la base. Costruisci la torre spingendo un'estremità del lungo tubo sull'apice formato dalle tre travi di base.
Poiché hai tagliato la carta lungo la sua larghezza, hai delle travi più corte di quanto faresti se tagli la carta in senso longitudinale , il che significa che la torre ha più articolazioni. Questa è una buona cosa, perché le articolazioni sono più forti delle campate delle travi. Tuttavia, se sei qualcuno a cui piace sperimentare, prova a costruire una torre con la stessa procedura, ma questa volta tagliando le travi lungo la lunghezza del foglio e confronta la stabilità delle due torri finite.
An Extra Challenge
Alcune competizioni non consentono l'uso del nastro. Puoi ancora usare questa strategia per costruire la torre, ma dovrai trovare un modo per far stare insieme le travi facendo piccoli tagli alle estremità del foglio e piegandole insieme. Assicurati di avere le mani pulite quando fai questo e usa delle forbici affilate.
