Contenu
- Une stratégie gagnante
- Poutrelles de papier de construction
- Construire la base
- Érige la tour
- Un défi supplémentaire
Le défi de la tour de papier est un exercice important pour les étudiants qui commencent leur étude de l’ingénierie structurelle, car il enseigne la répartition de la charge, la cinématique, les lois du mouvement de Newton et d’autres principes importants. Dans une version simple du défi, les élèves construisent une tour stable à partir d'une seule feuille de papier de 8 1/2 pouces par 11 pouces. La plupart des stratégies exigent de couper le papier en bandes et de les transformer en poutres. Lorsque plusieurs équipes s'affrontent, l'équipe gagnante est celle qui construit la plus haute tour capable de résister à une force prédéterminée, telle que la brise d'un ventilateur, sans tomber.
Une stratégie gagnante
La base est la partie la plus importante de la tour et, même si plusieurs approches sont possibles pour sa construction, la structure la plus stable est un trépied équilatéral. Comme il répartit la charge de manière symétrique, le trépied résiste mieux au basculement qu’un morceau de papier plat. Le trépied ajoute également de la hauteur à la tour.
Après avoir construit la base, utilisez le reste du papier que vous avez pour la tour elle-même. Si vous visez une hauteur maximale, vous souhaiterez créer la base la plus petite possible, mais ne sacrifiez pas la stabilité pour des raisons d’économie, sinon la tour risque de ne pas résister à une brise légère.
Poutrelles de papier de construction
Chaque solution à ce défi consiste à couper le papier en fines bandes et à les transformer en poutres. Vous voulez maximiser le nombre de poutres que vous obtenez du papier. Pour ce faire, vous devez couper des bandes minces, mais si vous les coupez trop, elles sont difficiles à former. Un bon compromis entre économie et stabilité consiste à couper toute la feuille de papier en bandes de 1 pouce sur toute la largeur.
Vous pouvez former les bandes en poutres de deux manières. L’une consiste à les enrouler autour d’un crayon pour fabriquer des cylindres et l’autre à les plier dans des tubes de section triangulaire. Un morceau de ruban adhésif à chaque extrémité de chaque poutre devrait suffire à le maintenir ensemble, mais vous voudrez peut-être ajouter un troisième morceau de ruban adhésif au milieu. Laissez au moins un pouce aux deux extrémités de chaque poutre non dégainée. Cela vous permettra d’assembler les poutres ensemble dans le sens de la longueur.
Construire la base
Vous avez besoin d’un minimum de trois poutres pour construire un trépied pour la base. Ils doivent s’écarter du sommet central et la distance entre chacun des pieds doit être égale à la longueur d’une poutre. Pour joindre les poutres au sommet, enroulez un seul morceau de ruban adhésif autour des extrémités des poutres pour former un cylindre pouvant s’intégrer à l’une de ces poutres. Si cela vous semble trop difficile, serrez les extrémités ensemble et donnez-leur une torsion avant de coller.
Si vous construisez la tour sur une surface glissante, vous aurez peut-être de la difficulté à stabiliser la base. Une solution consiste à relier les pieds avec trois autres poutres pour créer un triangle. Cela vous donne moins de poutres pour construire la tour, donc elle ne sera pas aussi haute, mais elle sera plus résistante à la chute.
Érige la tour
Vous formez la tour en assemblant les poutres restantes pour former un long tube. Insérez l'extrémité d'une poutre dans l'extrémité d'une autre et poussez-les l'une contre l'autre jusqu'à ce que la bande vous empêche de les pousser plus loin. Cela vous donne un seul tube qui mesure entre 40 et 60 pouces de long, en fonction du nombre de poutres que vous avez utilisé pour la base. Érigez la tour en poussant une extrémité du long tube sur le sommet formé par les trois poutres de base.
Parce que vous avez coupé le papier sur toute sa largeur, vous avez des poutres plus courtes que si vous coupiez le papier dans le sens de la longueur, ce qui signifie que la tour a plus de joints. C'est une bonne chose, car les joints sont plus solides que les portées des poutres. Cependant, si vous aimez expérimenter, essayez de construire une tour avec la même procédure, mais cette fois, coupez les poutres le long du papier et comparez la stabilité des deux tours finies.
Un défi supplémentaire
Certaines compétitions n'autorisent pas l'utilisation de ruban adhésif. Vous pouvez toujours utiliser cette stratégie pour construire la tour, mais vous devrez trouver un moyen de faire en sorte que les poutres restent ensemble en faisant de petites coupures aux extrémités du papier et en les pliant ensemble. Assurez-vous que vos mains sont propres et utilisez des ciseaux bien aiguisés.