Lĩnh vực 06
Kết cấu và vật liệu
Vì sao cầu đứng vững và tháp không đổ
Kết cấu là những thứ chịu tải trọng: cầu, tháp, mái nhà và khung. Hình dạng bạn chọn và vật liệu bạn dùng sẽ quyết định kết cấu đứng vững hay sụp đổ.
Bạn sẽ học được gì
- Tải trọng, lực kéo và lực nén là gì
- Vì sao hình tam giác làm cho kết cấu cứng vững
- Vật liệu có những tính chất nào: cứng hay dẻo, bền hay giòn
- Cách tìm ra điểm yếu và gia cố nó
Ví dụ thí nghiệm
-
Dựng một cây cầu từ các thanh dầm và chất tải lên cho đến khi cầu võng quá nhiều.
-
So sánh một khung hình vuông và một khung hình tam giác dưới cùng một tải trọng.
-
Dựng cùng một tòa tháp bằng các vật liệu khác nhau.
Những thứ bạn có thể chế tạo
-
Một cây cầu giàn
-
Một tòa tháp chịu được gió
-
Một cánh tay cần cẩu
Những ví dụ này cho thấy loại công việc trong lĩnh vực này. Các bài học khi được phát hành có thể khác.
Những gì mô phỏng đơn giản hóa
- Vật liệu được mô tả bằng một vài tính chất đơn giản; vật liệu thật có khuyết tật và thay đổi theo thời gian và thời tiết.
- Kết quả cho thấy thiết kế hoạt động thế nào trong mô hình. Các công trình thật cần kỹ sư chuyên nghiệp và kiểm định an toàn.
Mọi mô phỏng đều đơn giản hóa thực tế. Hiểu mô phỏng đơn giản hóa như thế nào cũng là một phần của việc học kỹ thuật.
Liên hệ với các môn học ở trường
Vật lý, toán học (hình học), kiến trúc, mỹ thuật
Liên hệ với các lĩnh vực khác
Kết cấu dựa trên cơ học và là chỗ dựa cho mọi thứ, từ robot đến các tòa nhà.
Điều nên biết
Một hình tam giác không thể thay đổi hình dạng trừ khi một cạnh của nó thay đổi độ dài. Đó là lý do vì sao cần cẩu, mái nhà và khung xe đạp có rất nhiều hình tam giác.