以前咱们介绍过,“纸桥承重”是很受同学们欢迎的科技运动会竞赛项目。有些小组造的纸桥,站一个人都没问题呢!他们是怎么做到的呢?咱们先来做个实验。
仅仅把纸折一下,就有如此威力。神奇吗?说穿了也不神奇,这跟纸的特性有关。
纸这种材料有一个特性,那就是比较抗拉但不抗压。这是什么意思呢?请看右图。
平铺在桥墩上的纸,如果给它施加垂直于纸面方向的力(即压力),只要很小一点力就能使纸面弯折,甚至破损。但如果沿着纸面方向用力(即拉力),就要很大的力才能讓纸“屈服”。不信,请你找一张报纸,两手各拿报纸的一端向左右两边扯,看看要用多大力才能扯破它。
知道了这个特性,咱们就可以通过“变形术”来让纸张“扬长避短”——发挥抗拉的长处,回避不抗压的短处,造出坚固的桥梁啦。
比如在上面的实验里,把纸折成W形后,本来从上往下垂直于纸桥面的压力,就变成了沿着纸桥面方向的力(方向不完全一致,但很近似),于是桥面当然难以被压坏啦。
这是用纸造桥的一种“初级变形术”。纸还能变的基本形状有:
在“初级变形术”的基础上,通过组合不同基本形状、改换组合方式,能得到更多的形状结构,从而造出各式各样的桥来。比如可以变化成下面这些形状:
你还能变出什么形状呢?
不同的形状又可以这样组合:
你还能想出什么样的组合方式呢?