المجال 06
الهياكل والمواد
لماذا تصمد الجسور وتبقى الأبراج قائمة
تحمل الهياكل الأحمال: الجسور والأبراج والأسقف والإطارات. والشكل الذي تختاره والمادة التي تستخدمها يحددان ما إذا كان الهيكل سيصمد أم سينهار.
ما ستتعلمه
- ما المقصود بالأحمال والشد والانضغاط
- لماذا تجعل المثلثات الهياكل صلبة
- كيف تتصرف المواد: صلبة أم مرنة، متينة أم هشة
- كيف تجد نقطة الضعف وتقوّيها
أمثلة على التجارب
-
ابنِ جسرًا من العوارض، وحمّله حتى ينحني أكثر من اللازم.
-
قارن إطارًا مربعًا بإطار مثلثي تحت الحمل نفسه.
-
ابنِ البرج نفسه من مواد مختلفة.
أشياء يمكنك بناؤها
-
جسر جملوني
-
برج يقاوم الرياح
-
ذراع رافعة
توضّح هذه الأمثلة نوع العمل في هذا المجال. وقد تختلف الدروس المنشورة عنها.
ما تبسّطه المحاكاة
- تُوصف المواد ببضع خصائص بسيطة؛ أما المواد الحقيقية ففيها عيوب، وتتغير مع الزمن والطقس.
- تبيّن النتائج كيف يتصرف التصميم داخل النموذج. أما المباني الحقيقية فتحتاج إلى مهندسين محترفين وفحوص للسلامة.
كل محاكاة تبسّط الواقع، ومعرفة كيف تفعل ذلك جزء من تعلّم الهندسة.
الصلة بالمواد الدراسية
الفيزياء، والرياضيات (الأشكال الهندسية)، والعمارة، والفنون
الصلة بالمجالات الأخرى
تعتمد الهياكل على الميكانيكا، وتحمل كل شيء من الروبوتات إلى المباني.
معلومة مفيدة
لا يستطيع المثلث أن يغيّر شكله ما لم يتغير طول أحد أضلاعه. ولهذا تمتلئ الرافعات والأسقف وهياكل الدراجات بالمثلثات.