你能用什么来建造最坚固的桥?
如果你看过桥,你可能会注意到它们可以由不同的材料制成。有些是木头,有些是钢铁,有些是混凝土,有些甚至是石头。如果你想用你家里有的东西做一个简单、坚固的微型桥,什么材料最好?试试找出答案吧!
工程师应该使用什么材料来建造一座桥?这取决于许多因素。这座桥位于什么地方?要多长时间?过桥的是什么(人、汽车或火车),总载重量是多少?
你可能知道不同的材料有不同的性能。你或许会凭感觉来思考各种材料的属性——例如,某物看起来或感觉如何;是亮的还是黑的;平滑的还是粗糙的?还有一些属性描述了材料的强度。这些被称为力学性质。例如,材料拉伸、挤压或弯曲的难度有多大?当你把材料弯曲然后松开它是保持弯曲还是回到原来的形状?如果你将材料弯曲到断裂的程度,它是非常缓慢地发生还是突然地折断?
你可能在日常生活中经历过这些不同的特性,却没有留意。当你弯曲曲别针时,它保持弯曲;也很难让曲别针突然“啪”一下。把它和木尺比较一下。如果你稍微弯曲一下尺子,它会反弹回原来的形状;但如果你把它弯得太厉害,它就会折断。有些材料,如橡胶,很容易拉伸或压扁。其他材料,如岩石,要硬得多。你可以想象什么样的特性对桥来说是重要的。如果一辆重型卡车在桥上行驶,你想让桥经常下陷吗?你想让桥在卡车离开后恢复原来的形状吗?在这个实验中,您将探索这些属性与各种家居材料,并决定哪一个适合做最好的桥梁。
你可能发现纸可以造出最坚固的桥。你可能会惊讶地发现,铝箔桥不是最坚固的。难道金属不是比纸更坚固吗?一个物体的强度不仅取决于它的材料,还取决于它的尺寸。厚纸比薄金属更难弯曲,而铝箔又很薄。
如果你仔细观察,你可能还会注意到,这些桥并不是以同样的方式倒塌的。纸桥可能已经开始逐渐下垂,最终掉下硬币。铝箔桥和蜡纸桥可能会在更突然的情况下失效——它们大多保持着原来的形状,然后迅速坍塌。当你建造自己的桥梁时,你会如何根据这些信息来考虑搭建?