حوزهٔ ۰۶
سازه‌ها و مواد
چرا پل‌ها پابرجا و برج‌ها سرپا می‌مانند
سازه‌ها بار را تحمل می‌کنند: پل‌ها، برج‌ها، سقف‌ها و قاب‌ها. شکلی که انتخاب می‌کنید و ماده‌ای که به کار می‌برید تعیین می‌کنند که سازه پابرجا بماند یا فرو بریزد.
آنچه یاد می‌گیرید
- بار، کشش و فشار چه هستند
- چرا مثلث‌ها سازه‌ها را سفت و محکم می‌کنند
- مواد چگونه رفتار می‌کنند: سفت یا انعطاف‌پذیر، مقاوم یا شکننده
- چگونه نقطهٔ ضعف را پیدا کنیم و آن را تقویت کنیم
آزمایش‌های نمونه
-
با تیرها یک پل بسازید و آن‌قدر بار رویش بگذارید تا بیش از حد خم شود.
-
یک قاب مربعی و یک قاب مثلثی را زیر بار یکسان مقایسه کنید.
-
یک برج با طرح یکسان را از مواد مختلف بسازید.
چیزهایی که می‌توانید بسازید
-
یک پل خرپایی
-
برجی که در برابر باد مقاومت می‌کند
-
بازوی یک جرثقیل
این نمونه‌ها نوع کار در این حوزه را نشان می‌دهند. درس‌های منتشرشده ممکن است متفاوت باشند.
آنچه شبیه‌سازی ساده می‌کند
- مواد با چند ویژگی ساده توصیف می‌شوند؛ مواد واقعی عیب‌هایی دارند و با گذشت زمان و تغییر آب‌وهوا تغییر می‌کنند.
- نتیجه‌ها نشان می‌دهند یک طرح در مدل چگونه رفتار می‌کند. ساختمان‌های واقعی به مهندسان حرفه‌ای و بازرسی‌های ایمنی نیاز دارند.
هر شبیه‌سازی واقعیت را ساده می‌کند. دانستن اینکه چگونه این کار را می‌کند، بخشی از یادگیری مهندسی است.
پیوند با درس‌های مدرسه
فیزیک، ریاضی (هندسه)، معماری، هنر
ارتباط با حوزه‌های دیگر
سازه‌ها بر مکانیک تکیه دارند و پایهٔ همه‌چیز، از ربات‌ها تا ساختمان‌ها، هستند.
خوب است بدانید
یک مثلث نمی‌تواند شکلش را تغییر دهد، مگر اینکه طول یکی از ضلع‌هایش تغییر کند. به همین دلیل جرثقیل‌ها، سقف‌ها و بدنهٔ دوچرخه‌ها پر از مثلث‌اند.