石拱桥是中国传统的桥梁四大基本型式之一。几千年来,石拱桥遍布祖国山河大地,它们是我国古代灿烂文化中的一个组成部分。一座古桥,能经得起天灾战祸的考验,历千百年而不坏,不仅是作为古迹而被保存,而且仍保持其固有的功能不变,可以称作奇迹。
你有没有想过,为何它能如此“坚强”?它精美结构的背后是否隐藏着鲜为人知的力学结构呢?今天我们用纸来当一架小桥,看看在不同的结构下,纸的承重是否一样。
材料
两个纸杯/一张A4纸
步骤
-1-
将平整的纸放在
两个隔着一定距离的水杯上
-2-
在纸上放上一只马克笔,
纸无法承受它的重量,落地
-3-
将纸不断折叠,
呈波浪形状
-4-
再次将折好的纸放在
相隔同样距离的杯子上
-5-
在纸上放上马克笔,观察纸是否落地;
可以试着加重纸上物体,挑战极限,
看小小一张纸究竟能承受多大重量
原理
同一张纸经过折叠后,直观上,它占据的空间大小发生了变化,变得更小了;进一步,它的重心和传力路径也会发生变化。
当为薄纸时,它的重心在纸张的中心,即两个角平分线的交点,放上一个重物后,其重心轻易改变,重物重力无法传到纸杯上,因此,迅速掉下;折叠后,它的重心已经改变,放上重物后,经过折叠形成的路径将重力分配传递到了纸杯上,因此能承受更重物体。
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