以前咱們介紹過(guò),“紙橋承重”是很受同學(xué)們歡迎的科技運(yùn)動(dòng)會(huì)競(jìng)賽項(xiàng)目。有些小組造的紙橋,站一個(gè)人都沒(méi)問(wèn)題呢!他們是怎么做到的呢?咱們先來(lái)做個(gè)實(shí)驗(yàn)。
僅僅把紙折一下,就有如此威力。神奇嗎?說(shuō)穿了也不神奇,這跟紙的特性有關(guān)。
紙這種材料有一個(gè)特性,那就是比較抗拉但不抗壓。這是什么意思呢?請(qǐng)看右圖。
平鋪在橋墩上的紙,如果給它施加垂直于紙面方向的力(即壓力),只要很小一點(diǎn)力就能使紙面彎折,甚至破損。但如果沿著紙面方向用力(即拉力),就要很大的力才能讓紙“屈服”。不信,請(qǐng)你找一張報(bào)紙,兩手各拿報(bào)紙的一端向左右兩邊扯,看看要用多大力才能扯破它。
知道了這個(gè)特性,咱們就可以通過(guò)“變形術(shù)”來(lái)讓紙張“揚(yáng)長(zhǎng)避短”——發(fā)揮抗拉的長(zhǎng)處,回避不抗壓的短處,造出堅(jiān)固的橋梁啦。
比如在上面的實(shí)驗(yàn)里,把紙折成W形后,本來(lái)從上往下垂直于紙橋面的壓力,就變成了沿著紙橋面方向的力(方向不完全一致,但很近似),于是橋面當(dāng)然難以被壓壞啦。
這是用紙?jiān)鞓虻囊环N“初級(jí)變形術(shù)”。紙還能變的基本形狀有:
在“初級(jí)變形術(shù)”的基礎(chǔ)上,通過(guò)組合不同基本形狀、改換組合方式,能得到更多的形狀結(jié)構(gòu),從而造出各式各樣的橋來(lái)。比如可以變化成下面這些形狀:
你還能變出什么形狀呢?
不同的形狀又可以這樣組合:
你還能想出什么樣的組合方式呢?